CN111100836A - 一种提高脱氨氮微生物耐毒性能的组合物及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高脱氨氮微生物耐毒性能的组合物，主要包括虫草素和烷基糖苷，虫草素和烷基糖苷重量比为1:1~10:1。所述的虫草素的分子式为CsHyON，相对分子质量为251.25。所述的烷基糖苷是由葡萄糖与可再生资源天然脂肪醇在酸性催化剂条件下脱去一个分子水而得到。该组合物用于菌体培养时，所培养的菌体具有耐毒性强、氨氮处理效果好等特点；也可以直接用于含有毒物质废水的脱氨氮处理过程中。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域，具体涉及一种提高脱氨氮微生物耐毒性能的组合物及应用。
背景技术
生物脱氮方法中，无论是传统的硝化-反硝化，还是新型的短程硝化-反硝化及短程硝化-厌氧氨氧化都需经过硝化菌的硝化作用脱除氨氮。硝化菌属于化能营养型微生物，生物细胞只能利用以ATP等形态保存的能量，不能直接利用化学反应所释放的自由能。在好氧代谢中，ATP主要通过呼吸链的氧化磷酸化作用合成。氨氧化磷酸化效率很低，所能产生的ATP非常有限，这些能量主要用于电子跃迁到较高能级，这使得硝化菌生长很缓慢，世代期为8-36h。硝化菌的细胞壁中肽聚糖含量低，蛋白质和脂肪含量高，因此对环境变化比较敏感，自然界中天然的硝化菌适应性和耐受性比较差，在很多条件下无法与异养型微生物在生长竞争中取得优势。污水处理系统中，当活性污泥中硝化菌含量较低时，依靠调节溶解氧和pH等环境条件无法在较短时间内快速生长繁殖，最终导致现有运行的污水处理系统脱除氨氮能力有限，在工业上通常可以采用向污水处理系统中直接投放培养好的高浓度硝化细菌来解决这一问题。无论是直接在污水处理系统中培养硝化细菌还是在污水处理系统外培养硝化细菌，其生长都很缓慢，培养周期较长。从生化水平上看，硝化反应是涉及氨单加氧酶、羟胺氧还酶和亚硝酸盐氧化酶共同催化的代谢途径，并伴随着复杂的物质和能量转化。采用生物促进剂来提高硝化细菌中酶的活性，则是解决硝化细菌生长慢的有效途径之一，同时可以加快硝化反应进程。
目前关于生长促进剂的研究很多，专利CN200510111874.5、CN200510111876.4、CN200510111877.9和CN200510111875.X分别提出了利用不同的金属盐组合而成的硝化菌生长促进剂，主要成分包括糖蜜、金属盐（铁盐、锰盐、钙盐和镁盐）和吸附剂。使用该促进剂后氨氮去除率可以提高20%以上。但这些促进剂在用于含毒性物质的废水处理时，耐受能力不佳，从而影响脱氨氮效果。
专利CN201410585418.3、CN201410585417.9、CN201410585482.1、CN201410585430.4等所公开的硝化细菌促进剂，主要包括金属盐和多胺类物质，可以促进硝化微生物的生长，提高处理效果。但是，这些促进剂在用于含毒性物质的废水处理时，耐受能力不佳，脱氨氮效果不理想。
目前，由于工艺复杂性，所处理的含氨废水中同时含有氰化物等毒性物质，而通常硝化细菌耐受恶劣环境和毒性的强弱直接影响含氨废水的处理效果，上述专利公开的促进剂对提升微生物的耐毒性能有限，因此导致脱氨氮效果不佳。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种提高脱氨氮微生物耐毒性能的组合物及应用。该组合物用于菌体培养时，所培养的菌体具有耐毒性强、氨氮处理效果好等特点；也可以直接用于含有毒物质废水的脱氨氮处理过程中。
本发明提供的提高脱氨氮微生物耐毒性能的组合物，主要包括虫草素和烷基糖苷，虫草素和烷基糖苷重量比为1:1~10:1，优选1:1~5:1。
所述的虫草素的分子式为CsHyON，相对分子质量为251.25，为含氮配糖体的核酸衔生物，属嘌呤类生物碱，是一种天然生物活性物质。本发明所使用的主要是通过天然提取（发酵）来源的纯度大于99%的虫草素。所述的烷基糖苷（简称APG）是由葡萄糖与可再生资源天然脂肪醇在酸性催化剂条件下脱去一个分子水而得，通常采用市售的APG0810、APG1214、APG0814、APG0816、APG1216等中的至少一种。
进一步地，所述组合物还包括无机酸羟胺，所述无机酸羟胺为盐酸羟胺、硫酸羟胺、磷酸羟胺等中的至少一种。用量为虫草素重量的1-5倍。助剂的配合加入，与虫草素和烷基糖苷协同作用能够进一步提高菌体耐毒性能和脱氨氮效果。
本发明还提供了能够提高脱氨氮微生物耐毒性的培养基，该培养基含有氨氮以及上述组合物。
本发明还提供了提高脱氨氮微生物耐毒性的培养方法，该方法包括：将含有脱氨氮微生物的培养体系与组合物接触，或者将脱氨氮微生物接种至上述培养基中培养。
本发明还提供了利用脱氨氮微生物进行脱氮的方法，该方法包括：使含有脱氨氮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0.001-1mg/L，优选为0.05-0.1mg/L。
本发明提供的培养方法或脱氮方法中，所述接触的条件可以为：温度为20-40℃，pH为6-9，溶解氧浓度为1-3mg/L。
本发明所述组合物可以培养获得耐毒性的脱氨氮微生物，可以用作含氰化物脱氨氮系统的补充剂。在用于含氰化物和氨氮的废水处理时，不需要进行预处理，脱氨氮效果好，缩短废水处理流程。本发明的组合物配方简单，制备容易，用量少，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，均可从生化试剂商店购买得到。
本发明实施例中，所述接触条件为：温度为20-40℃，pH为6-9，溶解氧浓度为0.1-3mg/L。其中，溶解氧通过碘量法测得。
本发明实施例中，所述硝化菌为本领域常见的各种硝化菌（通常为细菌）。本发明实施例中所述硝化菌取自某污水处理场硝化处理池，氨氮去除率大于95%。
本发明实施例中，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。氰化物浓度采用HJ484-2009《水质 氰化物的测定-容量法和分光光度法》。
按照表1的组成和比例配制组合物。
表1
某煤化工企业产生的废水，含有的主要污染物COD浓度为2000mg/L左右，氨氮浓度为150mg/L左右，含有10mg/L左右的氰化物。该厂采用厌氧好氧活性污泥法（AO工艺）进行处理，A池溶解氧为0-0.5mg/L，O池溶解氧为1-5mg/L、pH为7.5-8.5，温度为28-40℃，经过处理后的出水中COD浓度高达150mg/L，氨氮浓度高达20mg/L以上，并且经常出现污泥上浮，运行不稳定，基本每个月都有波动。
为了提高污水处理效果并提高运行稳定性，在处理系统O池中投加表1配制的组合物，按组合物序号编号为实施例1-11、比较例1-5。每天按照污水处理体系中促进剂浓度为0.05mg/L进行投加，投加15天后，出水COD浓度低于80mg/L、氨氮浓度低于8mg/L、氰化物浓度低于0.5mg/L，停止投加，系统继续运行30天，取水样分析出水中COD和氨氮，结果如表2所示。
表2 采用不同组合物的处理效果
由表2数据可见，使用组合物后出水氨氮浓度低于8mg/L，可以显著提高污水中氨氮的去除效果，并有利于COD的进一步去除。使用助剂后出水COD、氨氮和氰化物浓度进一步降低，系统在运行45天内没有出现污泥上浮，提高了运行稳定性。这说明该组合物在用于含氰化物和氨氮的废水处理时，不需要进行预处理，脱氨氮效果好，缩短废水处理流程。
Claims (10)
1.一种提高脱氨氮微生物耐毒性能的组合物，其特征在于主要包括虫草素和烷基糖苷，其中虫草素和烷基糖苷重量比为1:1~10:1，优选1:1~5:1。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述的虫草素的分子式为CsHyON，相对分子质量为251.25。
3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述的烷基糖苷采用市售的APG0810、APG1214、APG0814、APG0816、APG1216中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述组合物还包括无机酸羟胺，用量为虫草素重量的1-5倍。
5.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述无机酸羟胺为盐酸羟胺、硫酸羟胺、磷酸羟胺中的至少一种。
6.一种能够提高脱氨氮微生物耐毒性的培养基，其特征在于：该培养基含有氨氮以及权利要求1-5任意一项所述的组合物。
7.一种提高脱氨氮微生物耐毒性的培养方法，其特征在于：将含有脱氨氮微生物的培养体系与权利要求1-5任意一项所述组合物接触，或者将脱氨氮微生物接种至权利要求6所述培养基中进行培养。
8.一种利用脱氨氮微生物进行脱氮的方法，其特征在于：使含有脱氨氮微生物的脱氮体系与权利要求1-5任意一项组合物接触。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于：所述组合物的用量为0.001-1mg/L，优选为0.05-0.1mg/L。
10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于：所述接触的条件可以为：温度为20-40℃，pH为6-9，溶解氧浓度为1-3mg/L。
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