CN110408565A

CN110408565A - 一种高效脱氮复合菌剂、制备及其应用

Info

Publication number: CN110408565A
Application number: CN201910687786.1A
Authority: CN
Inventors: 邵汝英; 蔡凯; 李琳; 蒋伟群; 王镔; 赵振华; 高峰; 王帅
Original assignee: Jiangsu Chemical Environmental Protection Ltd By Share Ltd
Current assignee: Jiangsu Chemical Environmental Protection Ltd By Share Ltd
Priority date: 2019-07-29
Filing date: 2019-07-29
Publication date: 2019-11-05

Abstract

本发明公开了一种高效脱氮复合菌剂、制备及其应用，属于生物技术领域，本发明处理废水的微生物菌剂主要包括：硝酸菌、亚硝酸菌、水生产碱杆菌、噬氮副球菌、腊样芽孢杆菌、普罗威登斯菌等6种菌株；本发明的培养方法包括菌体的富集、纯化、扩大培养，利用的微生物菌剂具有脱氮效率高、驯化时间短、耐盐等优点，适合大规模、生产化，得到的菌剂可以有效地处理高氨氮废水。本发明的微生物制剂在2%总盐条件下仍具有良好的脱氮能力，解决了高盐环境对传统生物脱氮方法的限制，应用前景广阔，具有很好的社会效益。

Description

一种高效脱氮复合菌剂、制备及其应用

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体是一种高效脱氮复合菌剂、制备及其应用。

背景技术

随着发酵、化工、制药产业的快速发展，高浓度的氨氮废水处理越来越受到重视，我国废水生物脱氮是目前水处理领域中关注和研究的热点。目前对高氨氮废水处理主要包括物化、生化和自然生态等治理技术。生物脱氮技术由于其投资与运转成本低，操作简单且无二次污染，脱氮效率高等优点成为最佳的脱氮方式之一，而且生物脱氮工艺简单，对环境负荷小，脱氮更彻底。

目前生物脱氮技术有自养硝化和异养硝化技术两种，但是传统的硝化作用速率低、硝化和反硝化因子的复杂，运作非常困难，而微生物脱氮法与物理、化学法相比较,以它高效率、低成本、无二次污染等不可比拟的优点已被人们所认可，所以高效的脱氮菌得到广泛的关注和研究。高效优质菌种是生物脱氮技术的根本，分离获得高效的脱氮菌株，可为脱氮工艺提供生产菌种，促进该工艺在废水处理中的工业化应用，从而实现高氨氮废水的达标排放。在水环境处理中可以达到脱氮除碳的效果，具有广阔的应用前景。

近年来微生物菌剂在水环境改良方面已有所应用，但仍存在这许多问题，如一些微生物不能产生酶，效果单一，且多停留在实验室阶段，较难广泛应用。在污水生态系统中，单一微生物稳定性较差，脱氮能力低，对含盐废水适应性差，且驯化周期长。因此，研发适应性强、脱氮能力强，耐盐，作用时效短的复合菌群对含氮污水的治理至关重要。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，公开了一种高效脱氮复合菌剂、制备及其应用，利用硝酸菌、亚硝酸菌、水生产碱杆菌、噬氮副球菌、腊样芽孢杆菌、普罗威登斯菌等6种菌株制备的微生物菌剂具有脱氮效率高、驯化时间短、耐盐等优点，适合大规模、生产化，得到的菌剂可以有效地处理高氨氮废水。

本发明是这样实现的：

一种高效脱氮复合菌剂的制备方法，其特征在于，所述的方法具体如下：

步骤一、固体平板培养：将硝酸菌、水生产碱杆菌、噬氮副球菌、枯草芽孢杆菌、腊样芽孢杆菌、普罗威登斯菌分别转接到固体培养基上，于25～35℃培养箱中培养36h，使菌株活化；

步骤二、种子液培养：将经步骤一活化的菌株分别接种于液体培养基中，25～35℃、150～200rpm振荡培养24～36h，至菌株处于对数生长期；

步骤三、菌种发酵扩大培养：将步骤二获得的种子液发酵获得脱氮复合菌剂。

进一步，所述的步骤一中的固体培养基的配置如下：牛肉膏，1～5g/L；蛋白胨，5～20g/L；NaCl，5～10g/L；琼脂，5～20g/L；去离子水溶解，pH 7～8，1×10⁵Pa，灭菌15～min。

进一步，所述的步骤二液体培养基的配制方法如下：酵母粗提物5～10g/L，蛋白胨5～20g/L，葡萄糖5～10g/L，NH₄Cl 1～10g/L，K₂HPO₄ 1～10g/L去离子水溶解，pH＝7.0～8.0，115～121℃灭菌15～30min。

进一步，所述的步骤三中，菌种发酵扩大培养基的配制方法如下：葡萄糖，5～15g/L；NaHCO₃，1～5g/L；NH₄Cl，1～5g/L；KH₂PO₄，1～10g/L；K₂HPO₄,1～6g/L；酵母膏1～5g/L，微量元素溶液1～5mL，消泡剂0.1～0.5％，蒸馏水1000mL，调节pH至7.0～8.0。

通过上述的本发明的制备方法制得的高效脱氮复合菌剂，包括硝酸菌、水生产碱杆菌、噬氮副球菌、枯草芽孢杆菌、腊样芽孢杆菌、普罗威登斯菌的六种活性微生物组成；所述的硝酸菌、水生产碱杆菌、噬氮副球菌、枯草芽孢杆菌、腊样芽孢杆菌、普罗威登斯菌质量比为1～5:1～5:1～5:1～5:1～5:1～5。

进一步，所述的活性微生物中微生物制剂有效活菌数量≥10¹⁰CFU/g

本发明还公开了高效脱氮复合菌剂的应用方法，其特征在于，所述的高效脱氮复合菌剂是在硝化生物滤池中的应用，具体如下：

步骤一、菌种激活：

1.1、在生化进水池加入200～400倍菌种质量的清水，蒸汽升温至20～40℃，停止蒸汽；

1.2、开启曝气，分别将制备的菌种投入生化进水池，若为固体状的菌种分批次撒入池内，防止投加过快结成块，若为液体状的菌种以泼洒形式投加到池中，并防止泼洒到池外或者池壁上；

1.3、从投加完成后开始算起，曝气24～36h激活菌种，溶解氧≥2.0mg/L，防止产生大量泡沫；

1.4、在菌种激活过程中，水样的浊度不断加深，同时会有泡沫产生，待激活完成后，池中呈黄色米汤状，同时在激活过程中对微生物进行镜检观察菌种密度；激活24～36h后菌种密度均可达到10⁸以上，如果不足则延长激活时间及补充部分营养物质即可；

步骤二、菌种投加：

2.1、开启脱氮池曝气在生化进水池树立标杆，将池内废水根据脱氮池的数量按高度等分为等份；使用潜水泵抽取活化好的菌种溶液，将潜水泵出水管连接至脱氮池，将菌种打入池内；打入时按照等分数量，保证每个池子打入的菌种菌种数量相等；

2.2、向最后一个池子打入结束后向生化进水池加清水以保证菌种抽取完完全；菌种投加完后再用临时管线均匀加入配好浓度的废水开始进行驯化，将菌种投加完毕后需保证池内水位高于填料层，水位不足需用清水补充；

步骤三、菌种驯化阶段：菌种投加阶段结束后，根据具体实践需求向脱氮池投加氯化铵及碳酸钠，投加完毕后曝气反应36～48h，根据实际氨氮去除效果进行循环驯化处理，直至达到氨氮去除效果及排放要求。

进一步，所述的脱氮复合菌剂的使用条件为：pH值7.0～8.0，温度为20～40℃，溶解氧≥2.0mg/L；C/N：1:3～1:6；每1L污水投入0.5～5g的脱氮复合菌剂。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

1、本发明制备的脱氮复合菌剂对环境适应性强，本发明的微生物制剂在2％盐条件下仍具有良好的脱氮能力，解决了高盐环境对传统生物脱氮方法的限制，应用前景广阔，具有很好的社会效益

2、本发明所选用的微生物能高效脱氮，以污水原籍菌为主，对污水环境适应性强，可快速繁殖生长形成优势菌群，而传统所用的微生物大多数为陆生，不能适应污水环境，无法快速繁殖生长；

3、本发明制备的微生物为复合菌剂，具有较强的针对性、组合和协同能力，在污水中互相协调，脱氮效果显著提高；使用时不需要复杂工艺，直接投放，使用方便；对于含盐废水具有较强的适应能力，在2％盐(氯盐)条件下仍具有良好的脱氮能力，解决了高盐环境对传统生物脱氮方法的限制。

附图说明

图1为本发明实施例1中低盐废水氨氮去除效果结果图；

图2为本发明实施例2中含盐废水氨氮去除效果结果图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚，明确，以下列举实例对本发明进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明脱氮复合菌剂，包括复合微生物和菌种保护剂。所述复合微生物由以下微生物组成：硝酸菌、水生产碱杆菌、噬氮副球菌、枯草芽孢杆菌、腊样芽孢杆菌、普罗威登斯菌。上述菌株的质量比为1～5:1～5:1～5:1～5:1～5:1～5，微生物制剂有效活菌数≥10¹⁰CFU/g。

本发明还公开了一种高效脱氮复合菌剂的制备方法，步骤如下：

步骤1：固体平板培养：将硝酸菌、水生产碱杆菌、噬氮副球菌、枯草芽孢杆菌、腊样芽孢杆菌、普罗威登斯菌分别转接到固体培养基上，于20～40℃培养箱中培养24～36h，使菌株活化；

步骤2：种子液培养：将经步骤1活化的菌株分别接种于液体培养基中，20～40℃、100～200rpm振荡培养24～36h，至菌株处于对数生长期；

步骤3：扩大培养：将步骤2获得的种子液发酵获得脱氮复合菌剂。

利用本发明制备的高效脱氮复合菌剂是在硝化生物滤池中的应用，具体步骤如下：

(1)菌种激活

在生化进水池加入约300倍菌种质量的清水，蒸汽升温至30-35℃(冬天北方可以升到38℃，对于敞口激活池可用塑料布覆盖起来以防止温度扩散过快)，停止蒸汽；开启曝气，分别将固体菌种和液体菌种投入生化进水池，固体菌种需一点一点撒入池内防止投加过快结成块，液体菌以泼洒形式投加到池中，并防止泼洒到池外或者池壁上。从投加完成后开始算起，曝气24小时激活菌种。注意控制曝气量不要过大，防止产生大量泡沫。

在菌种激活过程中，水样的浊度不断加深，同时会有泡沫产生待24h激活完成后，池中呈黄色米汤状。

激活过程中要不时对微生物进行镜检以观察菌种密度，一般激活24h后菌种密度均可达到10⁸以上，如果不足可适当延长时间及补充部分营养物质。

(2)菌种投加

开启脱氮池曝气在生化进水池树立标杆，将池内废水根据脱氮池的数量按高度等分为等份；使用潜水泵(配钢丝软管或消防水带)抽取活化好的菌种溶液，将潜水泵出水管连接至脱氮池，将菌种打入池内；打入时按照等分数量，尽量保证每个池子打入的菌种菌种数量相等，向最后一个池子打入结束后可向生化进水池加适量清水以保证菌种抽取完完全。菌种投加完后再用临时管线均匀加入配好浓度的废水开始进行驯化。将菌种投加完毕后需保证池内水位高于填料层，水位不足需用清水补充。

(3)菌种驯化阶段：

菌种投加阶段结束后，向脱氮池投加氯化铵及碳酸氢钠，保证池内废水各项指标见表1所示：

表1

氨氮(mg/L)	总盐(mg/L)	无机磷(mg/L)	pH
				10～50	2000～4000	5～30	7-8

投加完毕后曝气反应48～36小时，根据实际处理效果确定是否进行下一阶段驯化。氨氮驯化浓度可适当提升，主要根据氨氮去除效果及排放要求。

以下列举具体的实例叙述所述的高效脱氮复合菌剂的应用方法：

实施例1

污水取自河北某药业有限公司，COD在800mg/L左右，氨氮在240mg/L左右。以组合载体为填料。按本发明的复合菌剂在工程实施污水处理中的应用方法实施，进行挂膜，生物好氧曝气，HRT为12h，定时取样用纳氏试剂分光光度法测定氨氮浓度，并设置空白曝气对照，使用本发明复合菌剂氨氮的降解率达97％具体的结果图示如图1所示。

实施例2

选用某含盐废水COD在280mg/L，氨氮200mg/L左右，含2％的硫酸盐，按本发明的复合菌剂在工程实施污水处理中的应用方法实施，进行挂膜，生物好氧曝气，HRT为24h，定时取样用纳氏试剂分光光度法测定氨氮浓度，并设置空白曝气对照，使用本发明复合菌剂氨氮的降解率达97％，具体的结果图示如图2所示。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种高效脱氮复合菌剂的制备方法，其特征在于，所述的方法具体如下：

2.根据权利要求1所述的一种高效脱氮复合菌剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤一中的固体培养基的配置如下：牛肉膏，1～5g/L；蛋白胨，5～20g/L；NaCl，5～10g/L；琼脂，5～20g/L；去离子水溶解，pH 7～8，1×10⁵Pa，灭菌15～min。

3.根据权利要求1所述的一种高效脱氮复合菌剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤二液体培养基的配制方法如下：酵母粗提物5～10g/L，蛋白胨5～20g/L，葡萄糖5～10g/L，NH₄Cl 1～10g/L，K₂HPO₄ 1～10g/L去离子水溶解，pH＝7.0～8.0，115～121℃灭菌15～30min。

4.根据权利要求1所述的一种高效脱氮复合菌剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤三中，菌种发酵扩大培养基的配制方法如下：葡萄糖，5～15g/L；NaHCO₃，1～5g/L；NH₄Cl，1～5g/L；KH₂PO₄，1～10g/L；K₂HPO₄,1～6g/L；酵母膏1～5g/L，微量元素溶液1～5mL，消泡剂0.1～0.5％，蒸馏水1000mL，调节pH至7.0～8.0。

5.一种如权利要求1所述的制备方法制得的高效脱氮复合菌剂。

6.根据权利要求5所述的一种高效脱氮复合菌剂，其特征在于，所述的复合菌剂包括硝酸菌、水生产碱杆菌、噬氮副球菌、枯草芽孢杆菌、腊样芽孢杆菌、普罗威登斯菌的六种活性微生物组成；所述的硝酸菌、水生产碱杆菌、噬氮副球菌、枯草芽孢杆菌、腊样芽孢杆菌、普罗威登斯菌质量比为1～5:1～5:1～5:1～5:1～5:1～5。

7.根据权利要求5所述的一种高效脱氮复合菌剂，其特征在于，所述的活性微生物中微生物制剂有效活菌数量≥10¹⁰CFU/g。

8.一种利用权利要求5所述的高效脱氮复合菌剂的应用方法，其特征在于，所述的高效脱氮复合菌剂是在硝化生物滤池中的应用，具体如下：

步骤一、菌种激活：

1.2、开启曝气，将制备的菌种投入生化进水池，若为固体状的菌种分批次撒入池内，防止投加过快结成块，若为液体状的菌种以泼洒形式投加到池中，并防止泼洒到池外或者池壁上；

步骤二、菌种投加：

9.根据权利要求8所述的高效脱氮复合菌剂的应用方法，其特征在于，所述的脱氮复合菌剂的使用条件为：pH值7.0～8.0，温度为20～40℃，溶解氧≥2.0mg/L；C/N：1:3～1:6；每1L污水投入0.5～5g的脱氮复合菌剂。