CN109942095B - 完成反硝化过程的微生物脱氮组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种完成反硝化过程的微生物脱氮组合物及其应用，主要包括糖脂、糖醇和有机酸盐，其中所述糖脂为水溶性的甘油糖脂，如可以是水溶性甘露糖脂、水溶性蔗糖酯等中的至少一种。该组合物配方简单，制备容易，用于反硝化过程时，可以提高反硝化微生物的脱氮活性，促进反硝化脱氮过程的顺利进行。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域，具体涉及一种完成反硝化过程的微生物脱氮组合物及其应用。
背景技术
反硝化菌是一类把硝酸盐氮或者亚硝酸盐氮转化为氮气的兼性厌氧微生物。这类微生物一般只有在厌氧的条件下，才能诱导出反硝化作用所需的硝酸盐还原酶A和亚硝酸还原酶，以硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体进行脱氮。由于微生物所需环境的不同，因此在污水处理的整个脱氮过程，即硝化过程和反硝化过程，系统的抗冲击能力比较差，高浓度的氨氮、硝态氮会抑制硝化菌的生长，高浓度的溶解氧和碳源不足会抑制反硝化菌的生长，从而影响脱氮总体效果。但目前没有有效获得反硝化菌的方法，以将得到的菌体用于污水处理进行硝化及反硝化过程脱氮。
近年来，在许多实际运行中的好氧反硝化池中，常常发现有总氮的损失（冯叶成等，同时硝化反硝化的实验研究[J]，上海环境科学，2002：21）。国内外不少研究和报道也证实了好氧反硝化的存在（丁爱中等，好氧生物反硝化反应的实验证据[J]，科学通报，2000：45）。因此利用好氧反硝化菌开发脱氮技术，可以使脱氮过程在同一个反应器中进行，大大减少占地面积和建设投资；可以减少调节系统pH的化学物质和碳源的用量，节省药剂费用，降低运转成本；在脱氮的同时还能脱除COD（化学需氧量），增强系统抗冲击能力，处理效果好。
中国专利CN200610023388.2公开了一种利用颗粒污泥进行亚硝酸盐脱氮的方法，虽然具有系统内污泥浓度高、反应器效率高、工艺简单等优点，但反硝化颗粒污泥需要在15-30℃条件下培养30-90天后才能获得，所处理废水中的亚硝酸氮浓度为10-200mg/L。CN200910011759.9公开了一种短程反硝化颗粒污泥的培养方法，是通过选择不同的培养基质分三个阶段实现反硝化颗粒污泥的富集培养。CN201010536004.3公开了一种利用亚硝酸盐进行反硝化的脱氮菌剂及其应用，该发明主要是采用特殊组合和配比的菌株实现了反硝化脱氮，涉及多种菌株，制备过程较复杂。CN201510802225.3公开的一种反硝化微生物培养促进剂，主要包括金属盐、多胺类物质、有机酸羟胺和有机酸盐，可以促进反硝化微生物的生长，提高处理效果。但是促进剂中金属盐含量较高，长期投加后会造成水体二次污染。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种完成反硝化过程的微生物脱氮组合物及其应用。该组合物配方简单，制备容易，用于反硝化过程时，可以提高反硝化微生物的脱氮活性，促进反硝化脱氮过程的顺利进行。
本发明完成反硝化过程的微生物脱氮组合物，主要包括糖脂、糖醇和有机酸盐，其中所述糖脂为水溶性的甘油糖脂，如可以是水溶性甘露糖脂、水溶性蔗糖酯等中的至少一种。
所述糖醇选自甘露醇、木糖醇、乳糖醇、核糖醇、半乳糖醇、肌醇和赤藓醇等中的至少一种，优选乳糖醇。
所述有机酸盐为乙酸钠、琥珀酸钠和柠檬酸钠等中的至少一种，优选乙酸钠。
所述糖脂含量为0.5-15重量份，优选2-10重量份；糖醇含量为0.5-15重量份，优选2-10重量份；有机酸盐含量为5-30重量份，优选为10-20重量份。
进一步的，所述组合物中还含有助剂，如可以是多胺类物质、有机酸羟胺、Na2SO3等中的至少一种，含量为糖脂、糖醇和有机酸盐总重量的10%-20%，优选同时含有以上三种物质。其中多胺类物质为精胺、亚精胺或者两者的混合物；有机酸羟胺为甲酸羟胺、乙酸羟胺或者两者的混合物。助剂与糖脂、糖醇和有机酸盐协同作用可以进一步提高菌体性能和脱氮效果。
本发明还提供了能够促进反硝化微生物生长的培养基，该培养基含有硝酸盐和/或亚硝酸盐、以及上述组合物。
本发明还提供了培养反硝化微生物的方法，包括将含有反硝化微生物的培养体系与组合物接触，或者将反硝化微生物接种至上述培养基中进行培养。
本发明还提供了利用反硝化微生物进行脱氮的方法，包括使含有反硝化微生物的脱氮体系与组合物接触。
本发明提供的培养方法或脱氮方法中，所述组合物的用量为0.01-10mg/L，优选为0.5-1.0mg/L。
本发明提供的培养方法或脱氮方法中，所述接触的条件为：温度为20-40℃，pH为6-9，溶解氧为0.1-3.0mg/L。
通过上述技术方案，可以促进反硝化微生物的生长，从而提高反硝化微生物的脱氮活性，促进反硝化脱氮过程的顺利进行，并缩短处理时间。使用本发明的组合物所培养的反硝化微生物活性高、絮凝性好、使用时间长、耐受冲击能力强。而且，本发明的组合物配方简单，制备容易，环保经济，不会对水体造成二次污染。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明的制备方法和效果。实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为本领域常规方法。下述实施例中所用的实验材料，如无特殊说明，均从常规生化试剂商店购买得到。
本发明中，所述接触的条件为：温度为20-40℃，pH为6-9，溶解氧为0.1-3.0mg/L。其中，溶解氧通过碘量法测得。
本发明中，所述反硝化微生物可以为本领域常见的各种反硝化微生物（通常为细菌），如取自某污水处理场反硝化处理池，总氮脱除率为80%以上。反硝化微生物以硝酸盐和/或亚硝酸盐作为电子受体进行呼吸作用以获得能量，从而实现脱氮，因此，所述硝酸盐和/或亚硝酸盐可以为各种常见的为反硝化微生物提供电子受体的无机氮源。
本发明中，以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，COD浓度采用GB11914-89《水质-化学需氧量的测定-重铬酸盐法》测定；氨氮浓度采用GB7478-87《水质-铵的测定-蒸镏和滴定法》测定；亚硝酸盐氮浓度采用GB7493-87《水质-亚硝酸盐氮的测定-分光光度法》测定；总氮浓度采用GB11894 -89《水质-总氮的测定-碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》。
按照表1的组成和比例配制组合物1#至24#。
表1 组合物的配方及比例
某企业所产生的废水中COD浓度为450mg/L、氨氮浓度为150mg/L，经过硝化反硝化工艺处理后，出水中COD浓度平均为90mg/L、出水氨氮浓度低于15mg/L，出水总氮浓度高达70mg/L，其中亚硝酸盐氮浓度为60mg/L。处理过程中温度为30-35℃，pH为7.0-8.0，溶解氧为0.5-2.0mg/L。
为了提高反硝化菌的脱氮效果，在处理系统中投加表1配制的组合物，按组合物序号编号为实施例1-实施例14，比较例1-10。
每天按照污水处理体系中组合物浓度为0.5mg/L进行投加，投加10天后，取样分析出水COD、氨氮、总氮、亚硝酸盐氮浓度，结果如表2所示。
表2 采用不同配方组合物的处理效果
从表2的数据来看，使用促进剂后初始COD进一步降低至小于50mg/L，出水总氮浓度低于40mg/L、亚硝酸盐氮浓度低于3mg/L。当促进剂缺少配方中的任何一种时，出水总氮浓度均高于49mg/L，亚硝酸盐氮浓度均高于5mg/L。
实施例2
处理工艺及操作条件同实施例1，不同在于：在1#组合物基础上，还加入组合物总重量10%-20%的助剂，具体用量如表3所示。
表3 投加不同助剂的处理效果
由表3可知，助剂的配合加入，COD进一步降低至小于40mg/L，出水总氮浓度低于25mg/L、亚硝酸盐氮浓度低于0.5mg/L，进一步提高了污水处理效果。助剂与甘油糖脂、糖醇和有机酸盐协同作用可以进一步提高菌体性能和脱氮效果。
Claims (13)
1.一种完成反硝化过程的微生物脱氮组合物，其特征在于：包括糖脂、糖醇和有机酸盐，其中所述糖脂为水溶性甘露糖脂、水溶性蔗糖酯中的一种；所述糖醇选自甘露醇、木糖醇、乳糖醇、核糖醇、半乳糖醇、肌醇和赤藓醇中的一种；所述有机酸盐为乙酸钠、琥珀酸钠和柠檬酸钠中的一种；所述糖脂含量为0.5-15重量份，糖醇含量为0.5-15重量份，有机酸盐含量为5-30重量份。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述糖脂含量为2-10重量份；糖醇含量为2-10重量份；有机酸盐含量为10-20重量份。
3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述组合物中还含有助剂，助剂是多胺类物质、有机酸羟胺、Na2SO3中的至少一种，含量为糖脂、糖醇和有机酸盐总重量的10%-20%。
4.根据权利要求3所述的组合物，其特征在于：所述的多胺类物质为精胺或亚精胺，有机酸羟胺为甲酸羟胺或乙酸羟胺。
5.一种能够促进反硝化微生物生长的培养基，其特征在于：该培养基含有硝酸盐和/或亚硝酸盐、以及权利要求1-4任意一项所述的组合物。
6.一种培养反硝化微生物的方法，其特征在于：将含有反硝化微生物的培养体系与权利要求1-4任意一项所述组合物接触，或者将反硝化微生物接种至权利要求5所述培养基中进行培养。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述组合物的用量为0.01-10mg/L。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述组合物的用量为0.5-1.0mg/L。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述接触的条件为：温度为20-40℃，pH为6-9，溶解氧为0.1-3.0mg/L。
10.一种利用反硝化微生物进行脱氮的方法，其特征在于：使含有反硝化微生物的脱氮体系与权利要求1-4任意一项所述组合物接触。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：所述组合物的用量为0.01-10mg/L。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述组合物的用量为0.5-1.0mg/L。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：所述接触的条件为：温度为20-40℃，pH为6-9，溶解氧为0.1-3.0mg/L。
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