CN111924977A

CN111924977A - 一种复合菌群处理硝态氮废水的方法

Info

Publication number: CN111924977A
Application number: CN202010673897.XA
Authority: CN
Inventors: 李恒
Original assignee: Hainan Micro Energy Technology Co ltd
Current assignee: Hainan Micro Energy Technology Co ltd
Priority date: 2020-07-14
Filing date: 2020-07-14
Publication date: 2020-11-13

Abstract

本发明公开了一种复合菌群处理硝态氮废水的方法，属于污水处理技术领域。将笔者实验室分离得到的多株具有自养脱氮功能的菌种根据一定比例进行混合，菌株分别位于Pseudomona、Thiobacillu、Sulfuricella、Janthinobacterium、Sulfuritalea、Sulfuricurvum、Flavobacterium七个属。本发明根据脱氮复合菌群溶液体积为富集培养基溶液体积10%的比例进行接种富集，获得适合应用的脱氮复合菌群溶液，将得到的脱氮复合菌群固定到生化反应罐载体上，水力停留时间5h，污水的提标净化效果突出。本发明包含的自养脱氮复合菌群不需要额外添加有机碳源，适用于低有机碳高硝态氮型污水，具有广阔的应用前景。

Description

一种复合菌群处理硝态氮废水的方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种脱氮复合菌群的组合方式以及富集培养方法，将菌群固定到生化反应罐载体上，直接用于生活污水或工业污水硝态氮的去除。

背景技术

近年来，由于人类活动频繁，水污染情况恶化严重。在一般的污水好氧处理工艺中，只是将氨氮转化成硝酸盐氮排放，但总氮含量并未降低，总氮并未脱除，无法减轻水体富营养化等环境问题，因此并未达到无害化处理效果。采用高效脱氮设备处理，将残余硝态氮通过生化反应转化成无害的氮气，从水中逸出，最终实现总氮处理。

生物法将水中的硝态氮转变成氮气进行释放，是去除总氮废水处理的一种有效的方法。微生物具有易获取、易培养、易变异、繁殖快、适应性强等特性，能广泛应用于污水处理的各个领域。但是，由于不同废水污染物成分复杂、浓度不一，水质变化大，并且可能具有一定的有害成分等，给微生物的生物处理带来了比较大的困难。

异养脱氮菌单位体积处理量大，但是总氮的深度去除效果不好。绝大多数污水厂进水存在有机碳源不足的问题，外加的碳源供异养脱氮菌使用的同时往往会被其他菌种消耗，引起COD升高并伴随着较高的经济投入。在实施例中，大量自养脱氮菌群以无机物作为电子供体，无需额外投加有机碳源，迎合了污水中碳和氮质量比低的特点，提高了污水总氮的深度去除率、节省了运营成本。

发明内容

本发明针对传统废水脱氮处理工艺中对总氮的深度去除效果不好、出水COD浓度过高、出水菌含量大以及高额的运行成本等问题，提出一种协同脱氮复合菌群的富集培养方法及其载体固定化应用。

实际情况中，污水厌氧阶段无氧条件下，微生物对有机物进行发酵或消化，将大部分的有机物分解成H₂、CO₂、H₂S等气体。在本发明中，复合菌群分别由硫细菌和氢细菌两类化能自养型细菌构成。硫细菌利用S、S^2-、S₂O₃ ^2-等作为电子供体，以NO₃ ^-作为电子受体，产物为SO₄ ^-和N₂。氢细菌利用H₂为电子供体，分别以SO₄ ^-和NO₃ ^-作为电子受体，产物分别为H₂S和N₂。硫细菌产生的SO₄ ^-可以作为电子供体供氢细菌进行利用，氢细菌产生的H₂S可以作为电子供体供硫细菌进行利用，从根本上解决了水体发臭的难题。氢细菌作为兼性化能自养细菌，可以利用废水中固有的有机碳源进行生长代谢。硫细菌代谢产酸，氢细菌代谢耗酸，硫细菌代谢产生的H⁺可以供氢细菌进行利用，维持了水环境中PH的稳定性，两类细菌的搭配使用在一定程度上节省了因PH波动引起的经济成本。两类细菌通过协同作用的方式利用二氧化碳、碳酸盐等无机碳作为碳源，无需额外的添加有机碳源，并且终产物为氮气，实现了污水的脱氮彻底。

在实际环境中，单菌种的使用具有适应能力较弱，容易退化等特点。通过将多种脱氮菌株通过一定比例配比制成复合菌群，将其固定在生化反应罐载体上，对污水进行处理。通过将硫细菌和氢细菌两类化能自养型细菌进行的组合使用，节省了废水处理的成本，同时避免了额外投加碳源引起出水COD超标情况的发生。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种复合菌群处理硝态氮废水的方法，包括以下步骤：

1）将各菌种利用对应的培养基单独进行富集，菌种分别是Pseudomona属的Pseudomonas veronii、Pseudomonas fluorescens；Thiobacillu属的Thiobacillus denitrificans、Thiobacillus thioparus；Sulfuricella属的Sulfuricella sp.T08、 Sulfuricella denitrificans；Janthinobacterium属的Janthinobac terium sp.CG23-2；Sulfuritalea属的Sulfuritalea hydrogenivorans；Sulfuricurvum属的Candidatus Sulfuricurvum sp.RIFRC-1、Sulfuricurvum kujiense；Flavobacterium属的Flavobacterium sasangense、Flavobacterium indicum、Flavobacterium aquatile、 Flavobacterium sp.316、Flavobacteria bacterium.BAL38，各种菌株数量分别按照11%、7%、10%、11%、9%、8%、5%、3%、3%、3%、9%、9%、3%、2%、7%菌群百分比的数量进行配比，制得脱氮复合菌群溶液。

2）模拟各类污水成分以及综合考虑各菌种的营养需求和生长条件制备得到所述的脱氮复合菌群富集培养基，基础成分为KNaC₄H₄O₆·4H₂O 10 g/L，S 10 g，H₂，KNO₃ 2 g/L，K₂HPO₄ 0.5 g/L，CaCl₂ 0.2 g/L，MgSO₄·7H₂O 0.2 g/L，微量元素 1 mL；微量元素成分为ZnSO₄ 2.2 g/L，MnSO₄ 2.5 g/L，CuSO₄ 1.5 g/L，CoCl₂ 1.61 g/L，H₃BO₃ 1.12 g/L，Na₂MoO₄0.6 g/L、NiCl 0.4 g/L、KI 1 g/L、FeNaEDTA 19.8 g/L；接种量根据脱氮复合菌群溶液体积为富集培养基溶液体积10%的比例进行富集，获得适合于应用的的脱氮复合菌群。

3）所述的脱氮复合菌群富集培养条件为PH 7.0-8.0，温度为15～40℃，厌氧黑暗培养，直到菌群活菌数为1-3亿cfu/mL。

4）将富集得到的所述脱氮复合菌群固定到现有的生化反应罐载体上，对高硝态氮废水进行处理。污水硝态氮浓度为3-80 mg/L，流量为1-6 m³/h，水力停留时间5 h，实现对硝态氮废水的脱氮处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：自养脱氮菌群的协同作用高效的去除了污水中的总氮，解决了深度处理总氮效果不好的问题。脱氮复合菌群能在多种环境条件下正常生长，具有抗逆性强、适用范围广，不易退化等特点。在废水处理中，无需额外的添加有机碳源，降低了废水处理的成本，净化效果良好且无二次污染，有效解决了高氮废水处理难题。

附图说明

图1表示复合菌群针对不同实施例的处理效果。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。本发明的保护范围并不因此局限于下述实施例，而是由本发明的说明书和权利要求书限定。

实施例1：河南渑池污水厂尾水提标项目。

本实施例以含90%生活污水和10%酒精工业污水的混合废水进行了发明效果的检验，废水初始硝态氮浓度为9-12 mg/L。

1）首先将菌种利用各自对应的培养基单独进行富集，菌种分别是Pseudomona属的Pseudomonas veronii、Pseudomonas fluorescens；Thiobacillu属的Thiobacillus denitrificans、Thiobacillus thioparus；Sulfuricella属的Sulfuricella sp.T08、 Sulfuricella denitrificans；Janthinobacterium属的Janthinobac terium sp.CG23-2；Sulfuritalea属的Sulfuritalea hydrogenivorans；Sulfuricurvum属的Candidatus Sulfuricurvum sp.RIFRC-1、Sulfuricurvum kujiense；Flavobacterium属的Flavobacterium sasangense、Flavobacterium indicum、Flavobacterium aquatile、 Flavobacterium sp.316、Flavobacteria bacterium.BAL38，各种菌株数量分别按照11%、7%、10%、11%、9%、8%、5%、3%、3%、3%、9%、9%、3%、2%、7%菌群百分比的数量进行配比，制得脱氮复合菌群溶液。

2)模拟各类污水成分以及综合考虑各菌种的营养需求和生长条件制备得到所述的脱氮复合菌群富集培养基，基础成分为KNaC₄H₄O₆·4H₂O 10 g/L，S 10 g，H₂，KNO₃ 2 g/L，K₂HPO₄ 0.5 g/L，CaCl₂ 0.2 g/L，MgSO₄·7H₂O 0.2 g/L，微量元素 1 mL；微量元素成分为ZnSO₄ 2.2 g/L，MnSO₄ 2.5 g/L，CuSO₄ 1.5 g/L，CoCl₂ 1.61 g/L，H₃BO₃ 1.12 g/L，Na₂MoO₄0.6 g/L、NiCl 0.4 g/L、KI 1 g/L、FeNaEDTA 19.8 g/L；接种量根据脱氮复合菌群溶液体积为富集培养基溶液体积10%的比例进行富集，获得适合于应用的的脱氮复合菌群。

3）所述脱氮复合菌群富集培养条件为PH 7.0-8.0，温度为15～40℃，厌氧黑暗培养，直到菌群活菌数为1-3亿cfu/mL。

4）将富集得到的所述的脱氮复合菌群固定到现有的生化反应罐载体上，对高硝态氮废水进行处理。

5）处理条件如下：通过碳酸氢钠使待处理污水PH于7左右；污水流量为3.5-4.4 m³/h，停留时间5 h。每天测定污水硝态氮浓度，项目共计持续21天，取处理一周后的连续10天的污水数据进行统计。

实施例2：内蒙古金桥污水处理厂尾水提标项目

本实施例以含50%生活污水和50%煤化工污水的混合废水进行了发明效果的检验，废水初始硝态氮浓度为12-35 mg/L。

处理条件如下：通过碳酸氢钠使待处理污水PH于7左右；污水流量为4-5 m³/h，停留时间5 h。每天测定污水硝态氮浓度，项目共计持续114天，取处理一周后的连续10天的污水数据进行统计。除了以上处理条件有区别外，本实施例和实施例1的操作方法和操作条件完全相同。

实施例3：余杭塘栖污水处理厂尾水提标项目

本实施例以含30%生活污水、30%煤化工污水和40%机械切削液污水的混合废水进行了发明效果的检验，废水初始硝态氮浓度为5-12 mg/L。

处理条件如下：通过碳酸氢钠使待处理污水PH于7左右；污水流量为1.5-3.2 m³/h，停留时间5 h。每天测定污水硝态氮浓度，项目共计持续26天，取处理一周后的连续10天的污水数据进行统计。除了以上处理条件有区别外，本实施例和实施例1的操作方法和操作条件完全相同。

对上述实施例中硝态氮净化率进行测试，结果如图1所示。可以看出，经过脱氮复合菌群处理后的污水可以稳定达到国家水中地表排放五类水以上，本脱氮复合菌群在尾水提标处理项目中具有较好的应用前景。

Claims

1.一种复合菌群处理硝态氮废水的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）用于硝态氮废水处理的复合菌群包括硫细菌和氢细菌两类化能自养型细菌，将各菌种利用对应的培养基单独进行富集，菌种分别为Pseudomona属的Pseudomonas veronii、 Pseudomonas fluorescens；Thiobacillu属的Thiobacillus denitrificans、 Thiobacillus thioparus；Sulfuricella属的Sulfuricella sp.T08、Sulfuricella denitrificans；Janthinobacterium属的Janthinobac terium sp.CG23-2；Sulfuritalea属的Sulfuritalea hydrogenivorans；Sulfuricurvum属的Candidatus Sulfuricurvum sp.RIFRC-1、Sulfuricurvum kujiense；Flavobacterium属的Flavobacterium sasangense、Flavobacterium indicum、Flavobacterium aquatile、Flavobacterium sp.316、Flavobacteria bacterium.BAL38，各种菌株数量分别按照11%、7%、10%、11%、9%、8%、5%、3%、3%、3%、9%、9%、3%、2%、7%菌群百分比的数量进行配比，制得脱氮复合菌群溶液；

（2）模拟各类污水成分以及综合考虑各菌种的营养需求和生长条件制备得到脱氮复合菌群富集培养基，基础成分为KNaC₄H₄O₆·4H₂O 10 g/L，S 10 g，H₂，KNO₃ 2 g/L，K₂HPO₄ 0.5g/L，CaCl₂0.2 g/L，MgSO₄·7H₂O 0.2 g/L，微量元素 1 mL；微量元素成分为ZnSO₄ 2.2 g/L，MnSO₄ 2.5 g/L，CuSO₄ 1.5 g/L，CoCl₂ 1.61 g/L，H₃BO₃ 1.12 g/L，Na₂MoO₄ 0.6 g/L、NiCl 0.4 g/L、KI 1 g/L、FeNaEDTA 19.8 g/L；接种量根据脱氮复合菌群溶液体积为富集培养基溶液体积10%的比例进行富集，获得适合于应用的的脱氮复合菌群；

（3）将富集得到的脱氮复合菌群固定到生化反应罐的载体上，对高硝态氮废水进行处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（1）所述的各菌株均处于对数生长期，从土壤、淤泥、湖水以及含氮污水处理厂的活性污泥中分离。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（2）所述的脱氮复合菌群溶液中的菌种活菌数为1-3亿cfu/mL。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（2）的培养条件，适合菌群生长的PH范围为7.0-8.0，温度为15～40℃，厌氧黑暗培养。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于适用于污水中硝态氮浓度为3-50 mg/L，污水流量为1-6 m³/h，水力停留时间5 h，实现对硝态氮废水的脱氮处理。