CN109205795A - 一种复合硝化菌及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种复合硝化菌及其生产方法，属于微生物污水处理领域。包括硝化菌、反硝化菌、酶、稳定剂；其中，酶为淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶中的一种或多种；所述生产方法包括将硝化菌及反硝化菌分别培养后按照(1‑3)∶(1‑5)的比例混合，再加入少量培养基及苯甲酸钠，形成产品；所述复合硝化菌菌剂主要应用于氨氮和/或总氮较高的污水处理，也可用于氨氮和/或总氮排放超标污水的深度处理单元，通过硝化细菌对氨氮的转化以及反硝化细菌将硝酸盐或亚硝酸盐还原为氮气这两步，可实现对污水的高效处理，处理出水氨氮和/或总氮满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918‑2002)一级标准的A标准。

Description

一种复合硝化菌及其生产方法
技术领域
本发明属于微生物污水处理领域，具体涉及一种复合硝化菌的组成及其生产方法。
技术背景
随着工业的快速发展及城市的扩张，在生产或生活过程中产生越来越多的污水，其特点除水量大以外，还具有高COD、高氨氮等特点。氨氮的处理方法可分为生物法和非生物法两大类，其中非生物法常用方法有：吹脱法、汽提法、折点氯化法、离子交换法、催化湿式氧化法、化学沉淀法等；生物法主要利用硝化菌及反硝化菌来实现氨氮的转化去除。
生物法处理氨氮具有操作简单、成本低、脱氮彻底等优点，广泛应用于各大污水处理厂。生物法处理氨氮的原理为：在好氧条件下，通过好氧硝化菌的作用，将污水中的氨氮氧化为亚硝酸盐或硝酸盐；然后在缺氧条件下，利用反硝化菌(脱氮菌)将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气从污水中逸出，而从达到彻底去除氨氮的目的。
生物法处理氨氮最重要的一个因素是污水处理所使用的菌剂，菌剂能力的强弱决定了最终的处理效果的好坏。目前市售的大部分的硝化菌种组成单一，对氨氮的去除效果差强人意，且仅具有将氨氮转化为硝酸根或亚硝酸根的功能，不具有脱氮的效果；或仅具有将硝酸根或亚硝酸根还原为氮气的功能。
2015年1月1日起实施的新《环境保护法》对于污水处理单位提出了更高的要求，除了基本的检测项目COD、氨氮外，将执行严格的总氮检测，这要求在污水处理时，不仅要消除氨氮，还要将氨氮转化形成的硝酸根或亚硝酸根去除，以实现达标排放。
发明内容
本发明针对以上提到的问题，本发明提供一种复合硝化菌及其生产方法，将两类菌株复配为具有脱氮功能复合菌剂，该菌剂具有适应性强，能应用于各种工业污水及市政污水的处理，除氨脱氮功能好，应用前景广阔。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种复合硝化菌，包括硝化菌、反硝化菌、酶、稳定剂；其中，酶为淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶中的一种或多种；其中，稳定剂为二甲亚砜或甘油中的一种；其中，硝化菌∶反硝化菌的总数量比为(1-6)∶(1-5)，优选的比例为(2-4)∶(1-3)；
复合硝化菌中还包括硝化菌专用培养基和反硝化菌专用培养基以及苯甲酸钠，其中硝化菌专用培养基为硝化菌菌体的十分之一至二十分之一，反硝化菌专用培养基为反硝化菌菌体的十分之一至二十分之一。
酶的用量为硝化菌和反硝化菌总质量的0.5％～2％；稳定剂的用量为硝化菌和反硝化菌总质量的1％～5％；苯甲酸钠的用量为硝化菌和反硝化菌总质量的0.015-0.025％。
所述硝化菌专用培养基的配方由无机盐及水构成，不含有其他有机物，其成份分别为：H2O、NaNO2、(NH4)2SO4、MgSO4·7H2O、K2HPO4、NaH2PO4、MnSO4·4H2O，各组份之间的质量比为1000∶(0.10-0.30)∶(1.50-5.00)∶(0.02-0.05)∶(0.50-1.00)∶(0.10-0.40)∶(0.01-0.03)，优选的比例为1000∶(0.15-0.25)∶(2.50-4.00)∶(0.02-0.03)∶(0.60-0.80)∶(0.25-0.35)∶(0.01-0.02)；所述培养基配制完成后，使用Na2CO3、NaHCO3来调节培养基的pH值为7.5-8.0；
所述Na2CO3、NaHCO3的使用方法为：将Na2CO3配制成1-2mol/L的溶液、NaHCO3配制成0.5-1mol/L的溶液，然后两种溶液进行等体积混合，搅拌均匀，得到缓冲液；
所述反硝化菌专用培养基的配方由无机盐、有机物及水构成，其成份分别为：H2O、KNO3、MgSO4·7H2O、K2HPO4、酒石酸钾钠、(C4O6H4KNa)，各组份之间的质量比为1000∶(1.50-5.00)∶(0.05-0.30)∶(0.25-0.70)∶(15.00-30.00)，优选的比例为1000∶(2.00-3.00)∶(0.15-0.28)∶(0.35-0.55)∶(18.00-25.00)；
所述培养基使用Na2CO3和NaHCO3来调节培养基的pH值为6.8-7.5；
所述Na2CO3、NaHCO3的使用方法为：将Na2CO3配制成7-10mol/L的溶液、NaHCO3配制成3-8mol/L的溶液，然后两种溶液进行等体积混合，搅拌均匀，得到缓冲液；
所述硝化菌，包括氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌，氨氧化菌的总数量与亚硝酸盐氧化菌的总数量比一般为3-5∶5-7，优选4∶6。硝化菌构成优选为：维氏硝化杆菌(Nitrobacterwinogradskyi)、氧化微杆菌(Microbacterium oxydans)、赤红球菌(Rhodococcus ruber)、欧洲亚硝化单胞菌(Nitrosomonas europaea)、粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)、多枝节杆菌(Arthrobacter ramosus)、汉堡杆菌(Nitrobacter Hamburgensis)。
所述反硝化菌优选为脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans)、地芽孢杆菌(Geobacillus pallidas)、荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)。
复合硝化菌的制备方法，包括以下步骤：
(1)硝化菌的微生物构成组份及培养方法：
所述硝化菌为复合微生物，其单菌来源均为污水处理厂的活性污泥或其他自然资源，通过专用培养基进行筛选而得或者通过商业购买而得，然后扩大培养而获得；
所述培养方法为：将硝化菌的菌液按照体积百分比为5-10％的接种比例接种到硝化菌培养基中，培养方式采用密封发酵罐培养，控制温度在28-35℃，溶解氧在1-3mg/L，搅拌转速为80～200rpm，监测培养基pH值的变化，当pH值降低至7.0以下时，及时利用缓冲液进行调节，使pH值重新升至为7.5-8.0；按所述培养方法连续培养20-40d，即可停止培养，使菌体在发酵罐中自行沉降，排出上层清液，收集底部硝化菌菌体沉淀；
(2)反硝化菌的微生物构成组份及培养方法：
所述反硝化菌为复合微生物，其单菌来源均为污水处理厂的活性污泥或其他自然资源，通过专用培养基进行筛选而得，或者通过商业购买而得，然后扩大培养而获得；
所述Na2CO3、NaHCO3的使用方法为：将Na2CO3配制成7-10mol/L的溶液、NaHCO3配制成3-8mol/L的溶液，然后两种溶液进行等体积混合，搅拌均匀，得到缓冲液；
所述培养方法为：将反硝化菌菌液按照体积百分比为5-10％的接种比例接种到反硝化菌培养基中，培养方式采用密封发酵罐培养，控制温度在28-35℃，采用间歇式曝气培养，即通常曝气8-12h，间隔12-16h，当曝气时控制溶解氧在1-4mg/L，超过4mg/L时停止曝气，当停止曝气时控制搅拌转速为120-180rpm；当培养基pH值低于6.8时，使用上述缓冲液调节培养基的pH值为6.8-7.5；按所述培养方法连续培养7-10d，即可停止培养，使菌体在发酵罐中自行沉降，排出上层清液，收集底部反硝化菌菌体沉淀；
(3)复合硝化菌的菌剂制备方法：
a、将步骤(1)和(2)培养得到的硝化菌、反硝化菌进行混合；
b、向步骤a所得混合后的菌中加入硝化菌培养基；
c、向步骤b所得混合后的菌液中反硝化菌培养基；
d、将步骤c所得混合菌液进行曝气12-24h，控制溶解氧为1-3mg/L；
e、向步骤d所得混合菌液中加入酶；
f、向步骤e所得混合菌液中加入稳定剂；
g、向步骤f所得混合菌液中加入苯甲酸钠，混匀，即制得复合硝化菌菌剂，按照指定的包装规格进行灌装，形成产品。
本发明主要应用于氨氮和/或总氮较高的污水处理，也可用于氨氮和/或总氮排放超标污水的深度处理单元；通过硝化细菌对氨氮的转化以及反硝化细菌将硝酸盐或亚硝酸盐还原为氮气这两步，可实现对污水的高效处理，处理出水氨氮和/或总氮满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。
具体实施方式
本发明以下实施例从荆门石化污水处理厂的活性污泥中筛选到一系列本发明所需要的具有将氨氮高效转化为硝酸根或亚硝酸根的硝化菌株及将硝酸根或亚硝酸根还原为氮气的反硝化菌株。
以下实施例，酶为淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶中的一种或多种；其中，稳定剂为二甲亚砜或甘油中的一种；其中硝化菌专用培养基为硝化菌菌体的十分之一至二十分之一，反硝化菌专用培养基为反硝化菌菌体的十分之一至二十分之一。
所述硝化菌专用培养基的配方由无机盐及水构成，不含有其他有机物，其成份分别为：H2O、NaNO2、(NH4)2SO4、MgSO4·7H2O、K2HPO4、NaH2PO4、MnSO4·4H2O，各组份之间的质量比为1000∶(0.15-0.25)∶(2.50-4.00)∶(0.02-0.03)∶(0.60-0.80)∶(0.25-0.35)∶(0.01-0.02)；所述培养基配制完成后，使用Na2CO3、NaHCO3来调节培养基的pH值为7.5-8.0；
所述Na2CO3、NaHCO3的使用方法为：将Na2CO3配制成1-2mol/L的溶液、NaHCO3配制成0.5-1mol/L的溶液，然后两种溶液进行等体积混合，搅拌均匀，得到缓冲液；
所述反硝化菌专用培养基的配方由无机盐、有机物及水构成，其成份分别为：H2O、KNO3、MgSO4·7H2O、K2HPO4、酒石酸钾钠(C4O6H4KNa)，各组份之间的质量比为1000∶(2.00-3.00)∶(0.15-0.28)∶(0.35-0.55)∶(18.00-25.00)；
所述培养基使用Na2CO3和NaHCO3来调节培养基的pH值为6.8-7.5；
实施例1
本实施例硝化菌∶反硝化菌的总数量比3∶2，硝化菌中维氏硝化杆菌(Nitrobacterwinogradskyi)、氧化微杆菌(Microbacterium oxydans)、赤红球菌(Rhodococcus ruber)、欧洲亚硝化单胞菌(Nitrosomonas europaea)、粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)、多枝节杆菌(Arthrobacter ramosus)、汉堡杆菌(Nitrobacter Hamburgensis)。
脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans)、地芽孢杆菌(Geobacilluspallidas)、荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)。
某化工污水处理厂，由于水处理工艺落后以及受到事故水冲击等因素，导致氨氮出水不能达标排放，在进水氨氮值常处于40～70mg/L范围，根据情况按处理污水体积投加0.5～2％的上述复合硝化菌后，由于原污水缺乏微生物有效利用的碳源，在补加适量葡萄糖下，经12～20h处理后氨氮值稳定降至3.99mg/L以下，达到设计要求即氨氮的排放目标为国家一级B标准。实验表明，该复合硝化菌对高氨氮污水具有良好的处理效果。
实施例2
本实施例稍化菌∶反硝化菌的总数量比5∶3，硝化菌中维氏硝化杆菌(Nitrobacterwinogradskyi)、氧化微杆菌(Microbacterium oxydans)、赤红球菌(Rhodococcus ruber)、欧洲亚硝化单胞菌(Nitrosomonas europaea)、粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)、多枝节杆菌(Arthrobacter ramosus)、汉堡杆菌(Nitrobacter Hamburgensis)脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans)、地芽孢杆菌(Geobacillus pallidas)、荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)。
某工业污水处理厂增量改造后，原污水在经处理后，出水氨氮较进水略有升高，达不到排放要求。在进水氨氮为35～45mg/L之间波动的情况下，按处理污水体积投加0.3～0.8％的上述复合硝化菌后，经2～3h处理后，氨氮值降至2.65mg/L以下，远低于原厂处理出水的43.32mg/L的数值，达到《城镇污水处理厂水污染物排放标准》(DB11/890-2012)的A级氨氮排放标准。实验表明，该复合硝化菌对高氨氮污水具有良好的处理效果，且处理时间远小于原工艺所用时间。
实施例3：
本实施例硝化菌∶反硝化菌的总数量比3∶2，硝化菌中维氏硝化杆菌(Nitrobacterwinogradskyi)、氧化微杆菌(Microbacterium oxydans)、赤红球菌(Rhodococcus ruber)、欧洲亚硝化单胞菌(Nitrosomonas europaea)、粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)、多枝节杆菌(Arthrobacter ramosus)、汉堡杆菌(Nitrobacter Hamburgensis)
脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans)、地芽孢杆菌(Geobacilluspallidas)、荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)某化工集团的废水在进水COD和氨氮分别为7609mg/L和1753mg/L情况下，经催化氧化单元出水COD平均值1100mg/L左右，出水氨氮平均值330mg/L左右，出水进一步进行生化处理。在生化处理工艺中，按处理污水体积投加2％的上述复合硝化菌的处理下，出水氨氮平均值3.6mg/L，硝酸盐氮平均值为2.45mg/L，总氮数据小于15mg/L。出水达标排放。实验表明，该复合硝化菌对高氨氮污水具有良好的处理效果。

Claims (9)

1.一种复合硝化菌，其特征在于，包括硝化菌、反硝化菌、酶、稳定剂；其中，酶为淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶中的一种或多种；其中，稳定剂为二甲亚砜或甘油中的一种；其中，硝化菌∶反硝化菌的总数量比为(1-6)∶(1-5)；包括氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌，氨氧化菌的总数量与亚硝酸盐氧化菌的总数量比为3-5∶5-7。
2.按照权利要求1所述的一种复合硝化菌，其特征在于，硝化菌构成为：维氏硝化杆菌(Nitrobacter winogradskyi)、氧化微杆菌(Microbacterium oxydans)、赤红球菌(Rhodococcusruber)、欧洲亚硝化单胞菌(Nitrosomonas europaea)、粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)、多枝节杆菌(Arthrobacter ramosus)、汉堡杆菌(NitrobacterHamburgensis)；反硝化菌包括脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans)、地芽孢杆菌(Geobacillus pallidas)、荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)。
3.按照权利要求1所述的一种复合硝化菌，其特征在于，复合硝化菌中还包括硝化菌专用培养基和反硝化菌专用培养基以及苯甲酸钠，其中硝化菌专用培养基为硝化菌菌体的十分之一至二十分之一，反硝化菌专用培养基为反硝化菌菌体的十分之一至二十分之一；
所述硝化菌专用培养基的配方由无机盐及水构成，不含有其他有机物，其成份分别为：H2O、NaNO2、(NH4)2SO4、MgSO4·7H2O、K2HPO4、NaH2PO4、MnSO4·4H2O，各组份之间的质量比为1000∶(0.10-0.30)∶(1.50-5.00)∶(0.02-0.05)∶(0.50-1.00)∶(0.10-0.40)∶(0.01-0.03)；所述培养基配制完成后，使用Na2CO3、NaHCO3来调节培养基的pH值为7.5-8.0；所述Na2CO3、NaHCO3的使用方法为：将Na2CO3配制成1-2mol/L的溶液、NaHCO3配制成0.5-1mol/L的溶液，然后两种溶液进行等体积混合，搅拌均匀，得到缓冲液；
所述反硝化菌专用培养基的配方由无机盐、有机物及水构成，其成份分别为：H2O、KNO3、MgSO4·7H2O、K2HPO4、酒石酸钾钠(C4O6H4KNa)，各组份之间的质量比为1000∶(1.50-5.00)∶(0.05-0.30)∶(0.25-0.70)∶(15.00-30.00)；所述培养基使用Na2CO3和NaHCO3来调节培养基的pH值为6.8-7.5；所述Na2CO3、NaHCO3的使用方法为：将Na2CO3配制成7-10mol/L的溶液、NaHCO3配制成3-8mol/L的溶液，然后两种溶液进行等体积混合，搅拌均匀，得到缓冲液。
4.按照权利要求3所述的一种复合硝化菌，其特征在于，硝化菌专用培养基各组份之间的质量比为1000∶(0.15-0.25)∶(2.50-4.00)∶(0.02-0.03)∶(0.60-0.80)∶(0.25-0.35)∶(0.01-0.02)。
5.按照权利要求3所述的一种复合硝化菌，其特征在于，H2O、KNO3、MgSO4·7H2O、K2HPO4、酒石酸钾钠质量比为1000∶(2.00-3.00)∶(0.15-0.28)∶(0.35-0.55)∶(18.00-25.00)。
6.按照权利要求3所述的一种复合硝化菌，其特征在于，苯甲酸钠的用量为硝化菌和反硝化菌总质量的0.015-0.025％。
7.按照权利要求1所述的一种复合硝化菌，其特征在于，酶的用量为硝化菌和反硝化菌总质量的0.5％～2％；稳定剂的用量为硝化菌和反硝化菌总质量的1％～5％。
8.按照权利要求1所述的一种复合硝化菌，其特征在于，硝化菌∶反硝化菌的总数量比为(2-4)∶(1-3)。
9.制备权利要求1-8任一项所述的复合硝化菌的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)硝化菌的微生物构成组份及培养方法：
所述硝化菌为复合微生物，其单菌来源均为污水处理厂的活性污泥或其他自然资源，通过专用培养基进行筛选而得或者通过商业购买而得，然后扩大培养而获得；.
所述培养方法为：将硝化菌的菌液按照体积百分比为5-10％的接种比例接种到硝化菌培养基中，培养方式采用密封发酵罐培养，控制温度在28-35℃，溶解氧在1-3mg/L，搅拌转速为80～200rpm，监测培养基pH值的变化，当pH值降低至7.0以下时，及时利用缓冲液进行调节，使pH值重新升至为7.5-8.0；按所述培养方法连续培养20-40d，即可停止培养，使菌体在发酵罐中自行沉降，排出上层清液，收集底部硝化菌菌体沉淀；
(2)反硝化菌的微生物构成组份及培养方法：
所述反硝化菌为复合微生物，其单菌来源均为污水处理厂的活性污泥或其他自然资源，通过专用培养基进行筛选而得，或者通过商业购买而得，然后扩大培养而获得；
所述培养方法为：将反硝化菌菌液按照体积百分比为5-10％的接种比例接种到反硝化菌培养基中，培养方式采用密封发酵罐培养，控制温度在28-35℃，采用间歇式曝气培养，即通常曝气8-12h，间隔12-16h，当曝气时控制溶解氧在1-4mg/L，超过4mg/L时停止曝气，当停止曝气时控制搅拌转速为120-180rpm；当培养基pH值低于6.8时，使用上述缓冲液调节培养基的pH值为6.8-7.5；按所述培养方法连续培养7-10d，即可停止培养，使菌体在发酵罐中自行沉降，排出上层清液，收集底部反硝化菌菌体沉淀；
(3)复合硝化菌的菌剂制备方法：
a、将步骤(1)和(2)培养得到的硝化菌、反硝化菌进行混合；
b、向步骤a所得混合后的菌中加入硝化菌培养基；
c、向步骤b所得混合后的菌液中反硝化菌培养基；
d、将步骤c所得混合菌液进行曝气12-24h，控制溶解氧为1-3mg/L；
e、向步骤d所得混合菌液中加入酶；
f、向步骤e所得混合菌液中加入稳定剂；
g、向步骤f所得混合菌液中加入苯甲酸钠，混匀，即制得复合硝化菌。
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