CN110272847A - 一种实现短程硝化的复合微生物菌剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种实现短程硝化的复合微生物菌剂的制备方法。涉及污水处理生化处理段，尤其涉及一种实现短程硝化的复合微生物菌剂的制备方法。提供了一种能快速提高氨氮的降解速率,缩短生物脱氮的时间的实现短程硝化的复合微生物菌剂的制备方法。本发明中的复合微生物制剂包含三种具有硝化功能细菌，通过微生物发酵和包埋固定，制备成复合微生物菌剂，其具有有效活菌数数量≥1.0*109cfu/g，处理条件为：温度20‑30℃，pH 6.0‑9.0,系统首次接种量为0.1‑0.3%。该复合微生物菌剂应用到污水处理生化系统中，对污水中的氨氮最高去除率达到90%，能快速提高系统氨氮的降解速率,缩短生物脱氮的时间。

Description

一种实现短程硝化的复合微生物菌剂的制备方法
技术领域
本发明涉及污水处理生化处理段，尤其涉及一种实现短程硝化的复合微生物菌剂的制备方法。
背景技术
氨氮是污染水体中常见的污染物,在垃圾渗滤液、农业废水中常含有高浓度的氨氮。这些氨氮若不能进行及时有效的处理，会给环境造成带来巨大的危害,因此废水中的氨氮的治理是垃圾渗滤液等污水治理的一个关键问题。污水脱氮一般有物理、化学及生物方法，生物处理工艺因为其处理成本低,无二次污染等优点，在污水处理中应用广泛。
传统生物脱氮原理是氨氮通过硝化作用氧化为硝酸盐,再经过反硝化作用将硝酸盐还原成氮气，从而达到生物脱氮目的。硝化作用通过硝化功能细菌实现，包括两类：一类为亚硝酸细菌，把铵盐氧化成亚硝酸盐；第二类为硝酸细菌，把亚硝酸盐氧化为硝酸盐。反硝化菌通常为兼性厌氧细菌,有氧条件下电子受体为氧气，在缺氧条件下电子受体为硝酸根，反硝化作用需在缺氧条件下。将上述两种脱氮微生物作为生物脱氮菌种，硝化过程需好氧环境，反硝化过程需缺氧环境，这就使整个脱氮过程必须存在好氧和缺氧两个环境,工艺设计控制比较复杂，增加了基建面积，同时养型的硝化菌增殖速率慢、代时长，特别在冬季或者低温季节，难以维持较高的微生物种群密度浓度,造成系统总水力停留时间延长。此外垃圾渗滤液中存在大量有机物，传统脱氮菌对营养物和氧气的竞争不如同环境中的好氧异养菌，从而导致传统脱氮菌在系统中难以成为优势菌。硝化过程中产酸,反硝化过程中产碱，生化反应进行到一定程度会抑制脱氮反应的持续进行，所以需要定时往硝化池投碱、反硝化池投酸来中和，增加了处理成本和二次污染的风险。
短程硝化能够缩短脱氮流程，提高处理能力,简化系统的设计和操作等。其中的异养硝化菌相比自养硝化菌，具有生长速率快、要求的溶解氧浓度较低、代谢活动范围大、可利用的基质多、分布广泛等优点，同时部分异养硝化菌同时也是好氧反硝化菌，这就为短程硝化的实现奠定了基础。影响短程硝化的因素较多，如污泥的形态、污泥泥龄、反应区温度、溶解氧等。一般生化反应器中的活性污泥中包含大量的微生物。其中的微生物种类较多，脱氮能力或强或弱。将一些脱氮能力较强的或具有短程硝化功能的菌株如异养硝化菌，通过特定的方法筛选出来并大量培养制成菌剂,用具有高效脱氮能力的菌株的菌剂代替活性污泥脱氮，不但具有脱氮高效、使用方便的特点，而且可以在不需复杂调控的条件下实现短程硝化，节省运行成本。
微生物发酵包埋制备菌剂，是一种常用的低投入、高效益菌剂处理方法,生化灭和除臭效果不理想，并且长期的堆肥导致厌氧发酵增多，反消化细菌大量増殖,大量的氮元素损失。异养硝化菌是异养硝化菌剂的最重要成份，目前国内外学者筛选出的异养硝化菌也较多，但依然存在单位生物量的氨氧化速率较自养硝化菌慢的问题。此外，目前筛出的大多数异养硝化菌在处理高浓度氨氮废水浓度大时，往往有较高浓度的氨氮残留。
发明内容
本发明针对以上问题，提供了一种能快速提高氨氮的降解速率,缩短生物脱氮的时间的实现短程硝化的复合微生物菌剂的制备方法。
本发明的技术方案为：包括以下步骤：
(1)配制筛选培养基，进行灭菌，然后涂布平板，挑选生长最快的单菌落,作为复合微生物菌剂的菌种；
(2)配制发酵所需培养基,进行灭菌；
(3)将豆粉与麸皮按照1:4的体积比例拌均匀,含水量30%,装袋,灭菌；
(4)将步骤(1)活化的三株菌种同时接种到步骤(2)制备的培养基中,置入摇床发酵；
(5)在无菌条件下,将步骤(3)发酵料与步骤(4)的菌液,按照体积比固体料:菌液=2:5的比例混合均匀,放在烘箱中烘干，制得菌剂。
步骤(1)中的培养基为：
硫酸铵0.4-0.5g,亚硝酸钠0.8-1.0g，氯化钠0.2-0.3g,硫酸亚铁0.01-0.03g，磷酸氢二钾0.02-0.03g，琼脂18-20g，水0.9-1L。
步骤(2)中的培养基为：
牛肉膏2-3g,蛋白胨8-10g,氯化钠3-5g,水0.9-1L。
步骤(1)和步骤(2)中的灭菌温度为100-125℃，时间为15-30min。
步骤(3)中的灭菌温度为120-130℃，时间为15-30min；灭菌两次，间隔24h。
步骤(4)中，摇床的温度10-20℃，转速为100-120r/min；发酵时间45-50h。
步骤（5）中制得的菌剂的效活菌数数量≥1.0*109cfu/g。
本发明中的复合微生物制剂包含三种具有硝化功能细菌，通过微生物发酵和包埋固定，制备成复合微生物菌剂，其具有有效活菌数数量≥1.0*109cfu/g，处理条件为：温度20-30℃，pH 6.0-9.0,系统首次接种量为0.1-0.3%。该复合微生物菌剂应用到污水处理生化系统中，对污水中的氨氮最高去除率达到90%，能快速提高系统氨氮的降解速率,缩短生物脱氮的时间。
具体实施方式
本发明公开了一种由垃圾渗滤液污水筛选的三株细菌菌种，通过发酵，固定包埋制成的复合微生物菌剂，用于污水处理生化系统中。
通过下述方法制备：
(1)取陈家冲垃圾渗滤液污水，按照筛选配方(硫酸铵0.5g,亚硝酸钠1.0g，氯化钠0.3g,硫酸亚铁0.03g，磷酸氢二钾0.03g，琼脂20g，水1L),配制筛选所需培养基,121℃20min灭菌，涂布平板，挑选生长最快的单菌落,作为复合微生物菌剂的菌种（即挑取24h内快速生长出的单菌落的微生物菌株,继续用肉汤培养基在低温下诱导培养,选择在24h内生长出明显单菌落的微生物菌种编号,保存备用）；
(2)按照发酵配方(牛肉膏3g,蛋白胨10g,氯化钠5g,水1L),配制发酵所需培养基3L,121℃20min灭菌；
(3)将豆粉与麸皮按照1:4的体积比例拌均匀,含水量30%,装袋,每袋200g,包扎121℃20min灭菌,共灭菌两次,问隔24h；
(4)将步骤(1)活化的3株菌种同时接种到步骤(2)制备的培养基中,置15℃120r/min摇床发酵48h；
(5)在无菌条件下,将步骤(3)发酵料与步骤(4)的菌液,按照体积比固体料:菌液=2:5的比例混合均匀,放在烘箱中30℃烘干,抽样检测后包装（即在超净工作台里,先用75%酒精将瓷盘灭菌,再将瓷盘紫外灭菌20min后,将灭菌的发酵料平铺在瓷盘上,将(4)发酵的菌液,按照固体料:菌液=200g:500mL的比例,倒在瓷盘的拌料上,用灭菌的玻璃棒搅拌均匀,放在烘箱中30℃烘干）。
最后，检测步骤(5)烘干的样品中有效活菌数量达到109以上,符合标准。
上述制备的烘干菌剂,在包裝袋不损坏情况下,室温条件下储藏时间为6个月,0-4℃条件下储藏时间为2年,保存有效菌体的数量是10cfu/g以上。
本发明中的菌剂在污水处理生化系统中的应用:
本发明中的复合微生物菌剂用于处理含氨氮废水，具体实施过程为：将复合微生物菌剂以0.01％（与污水的体积比）的比例加入到某污水处理厂中高氨氮含量污水处理系统的曝气池中。实施例复合微生物菌剂为工程例1，对废水中氨氮、COD的处理效果如下表1。同时以选取市售某微生物菌剂1作为对比例1，市售某微生物菌剂2作为对比例2，同比例加入到高氨氮含量污水处理中的曝气池中，效果见表1。参照例1不添加任何微生物菌剂。
表 1 工程实施例
从表1中的效果数据可以看出，本发明所述复合微生物菌剂对废水中的氨氮具有很好的去除作用。其中氨氮的去除率最高达到91.6％。对比例中，菌剂对废液中各种成分的处理效果弱于本实施的处理效果。具体分析，由于本发明包含不同功能的微生物，各种微生物相互协同，能够有效的分解污水中有机物和氨氮等物质，达到更好的处理效果。在运行过程中，硝化细菌菌剂的投入较方便，抗冲击负荷能力较强，且运行管理方便，成本并不高。
以上，仅为本案所公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本案所公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种实现短程硝化的复合微生物菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配制筛选培养基，进行灭菌，然后涂布平板，挑选生长最快的单菌落,作为复合微生物菌剂的菌种；
(2)配制发酵所需培养基,进行灭菌；
(3)将豆粉与麸皮按照1:4的体积比例拌均匀,含水量30%,装袋,灭菌；
(4)将步骤(1)活化的三株菌种同时接种到步骤(2)制备的培养基中,置入摇床发酵；
(5)在无菌条件下,将步骤(3)发酵料与步骤(4)的菌液,按照体积比固体料:菌液=2:5的比例混合均匀,放在烘箱中烘干，制得菌剂。
2.根据权利要求1所述的一种实现短程硝化的复合微生物菌剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的培养基为：
硫酸铵0.4-0.5g,亚硝酸钠0.8-1.0g，氯化钠0.2-0.3g,硫酸亚铁0.01-0.03g，磷酸氢二钾0.02-0.03g，琼脂18-20g，水0.9-1L。
3.根据权利要求1所述的一种实现短程硝化的复合微生物菌剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的培养基为：
牛肉膏2-3g,蛋白胨8-10g,氯化钠3-5g,水0.9-1L。
4.根据权利要求1所述的一种实现短程硝化的复合微生物菌剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中的灭菌温度为100-125℃，时间为15-30min。
5.根据权利要求1所述的一种实现短程硝化的复合微生物菌剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的灭菌温度为120-130℃，时间为15-30min；灭菌两次，间隔24h。
6.根据权利要求1所述的一种实现短程硝化的复合微生物菌剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，摇床的温度10-20℃，转速为100-120r/min；发酵时间45-50h。
7.根据权利要求1所述的一种实现短程硝化的复合微生物菌剂的制备方法，其特征在于，步骤（5）中制得的菌剂的效活菌数数量≥1.0*109cfu/g。
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