CN112029688A - 一种用于工业废水的硝化菌剂及其制备方法 - Google Patents

一种用于工业废水的硝化菌剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于工业废水的硝化菌剂，该硝化菌剂主要由菌种、营养成分以及固体基质为原料制得，所述菌种包括有效活菌数不低于10亿/g的节杆菌和不动杆菌，所述营养成分包括柠檬酸钠2‑6份、甘油2‑10份、亚硝酸钠2‑6份、抗坏血酸1‑2份、乙二胺四乙酸0.5份、核黄素0.2份。本发明提供的一种用于工业废水的硝化菌剂,以固体基质为骨架，节杆菌、不动杆菌、柠檬酸钠、甘油、亚硝酸钠、抗坏血酸、乙二胺四乙酸、核黄素制得，通过该原料制得的硝化菌剂，在处理高污染工业废水时效率高，使用量少，在水体中形成的菌落结构均衡；同时，本发明以固体基质为骨架，可较长时间保持生物活性，有效延长产品储存周期。

Description

一种用于工业废水的硝化菌剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体而言，涉及一种用于工业废水的硝化菌剂及其制备方法。
背景技术
水体中含氮化合物是水体富营养化的重要原因之一，如何对废水高效脱氮是重难点问题，也是关键问题；废水脱氮过程中硝化细菌的数量、活性及浓度是影响脱氮效率的重要因素，因此，向废水投加高活性、耐化学冲击、耐低温是提高废水中硝化细菌数量的直接途径。
目前，市售产品有耐低温、高活性的硝化菌剂，然而仍然存在对高污染工业废水处理效率差的问题，反复投加菌剂仍不能有效提高水体中优势菌种的浓度，造成菌剂浪费大，水体中菌落结构不均衡不稳定的问题，同时市售产品的生物活性和储存周期无法得到保证。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提出了一种用于工业废水的硝化菌剂，以固体基质为骨架，节杆菌、不动杆菌、柠檬酸钠、甘油、亚硝酸钠、抗坏血酸、乙二胺四乙酸、核黄素制得，通过该原料制得的硝化菌剂，在处理高污染工业废水时效率高，使用量少，在水体中形成的菌落结构均衡；同时，本发明以固体基质为骨架，可较长时间保持生物活性，有效延长产品储存周期。
本发明的第二目的在于提供一种用于工业废水的硝化菌剂的制备方法，该制备方法操作简便、便于使用、成本低。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明提供了一种用于工业废水的硝化菌剂，其特征在于，主要由菌种、营养成分以及固体基质为原料制得，所述菌种包括有效活菌数不低于10亿/g的节杆菌和不动杆菌，所述营养成分包括柠檬酸钠2-6份、甘油2-10份、亚硝酸钠2-6份、抗坏血酸1-2份、乙二胺四乙酸0.2-1份、核黄素0.1-1份。
本发明提供的用于工业废水的硝化菌剂，主要由菌种、营养成分以及固体基质为原料制得，所述菌种包括节杆菌、不动杆菌的一种或两种，所述营养成分包括柠檬酸钠、甘油、亚硝酸钠、抗坏血酸、乙二胺四乙酸、核黄素的一种或多种。
进一步地，所述硝化菌剂还包括有用于保持菌种活性和菌剂储存期的固体基质10-40份，所述固体基质包括丝状椰壳和珍珠岩，所述丝状椰壳10-20份，所述珍珠岩20-40份，所述丝状椰壳为纤薄网状，所述珍珠岩粒径2-4mm。
进一步地，所述节杆菌优选地为节杆菌N6、节杆菌FDN-1；所述不动杆菌优选为不动杆菌YN-3，所述节杆菌N6、节杆菌FDN-1以及不动杆菌YN-3较一般的节杆菌和不动杆菌微生物活性高，对有毒性的工业废水有更好的耐受性和处理效果，所述节杆菌N6、节杆菌FDN-1、不动杆菌YN-3均可通过商业渠道买到。
进一步地，所述营养成分包括：以质量份数计，柠檬酸钠2.5-5.5份、甘油3-9份、亚硝酸钠3-5份、抗坏血酸1.2-1.8份、乙二胺四乙酸0.3-0.8份和核黄素0.1-0.5份；所述固体基质包括：丝状椰壳12-18份和珍珠岩22-38份。
进一步地，所述营养成分包括：以质量份数计，柠檬酸钠4份、甘油5份、亚硝酸钠4份、抗坏血酸1份、乙二胺四乙酸0.5份和核黄素0.2份；所述固体基质包括：丝状椰壳15份和珍珠岩30份。
在上述原料配方中，所选的节杆菌和不动杆菌具有较高的硝化活性；柠檬酸钠作为有机盐化合物，可以调节水体的离子强度，有利于强化反应速率；抗坏血酸、核黄素是生长因子，微生物细胞生长过程不可缺少，而工业废水中较为匮乏；甘油、乙二胺四乙酸具有保持缓冲体系的作用，使制得的复合菌落具有较好的耐冲击性。
在上述原料中，营养成分主要用来提高菌种的生长速率和增强菌种对冲击的抵抗力。柠檬酸钠作为有机盐化合物，可以调节水体的离子强度，有利于强化反应速率，所以加量大一些；甘油能够起到保护菌种的效果，所以其加量会比较大一些；亚硝酸钠是硝化产物，也是微生物易吸收的氮源，有利于微生物生长；乙二胺四乙酸具有螯合重金属的作用，避免微生物受重金属毒害；抗坏血酸、核黄素是生长因子，微生物细胞生长过程不可缺少，而工业废水中较为匮乏，因此适量补充。
固体基质的成分比较简单，主要包括丝状椰壳和珍珠岩两种成分，丝状椰壳和珍珠岩本身为网状结构，通过将两者协同配合使用可以提高菌种的生物活性。用量上珍珠岩用量比较多，这是因为菌种附着在珍珠岩上，可以显著提高菌种对氨氮的处理效率，同时珍珠岩可以吸附废水中的氨氮，所以其加量会比较大一些；而丝状椰壳可以吸附菌种，提高菌种的生物活性。
另一方面，本发明还提出了一种用于工业废水的硝化菌剂的制备方法，包括以下步骤：
将菌种扩大培养后形成培养液，将所述培养液与所述营养成分、固体基质混合均匀后，置于废水中直到硝化细菌大量富集后，取出干燥得到硝化菌剂。
进一步地，所述培养液的质量份数为8-12份。
进一步地，当废水中的氨氮含量为20mg/L以上时，显示硝化细菌已经大量富集可取出收集。
进一步地，取出干燥的温度为40-70℃，烘干至含水率为55％以下。
通过上述制备方法制得的硝化菌剂，处理高污染工业废水时效率高，并且该制备方法操作简便、便于使用、成本低。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明提供的硝化菌剂，通过以固体基质为骨架，节杆菌、不动杆菌、柠檬酸钠、甘油、亚硝酸钠、抗坏血酸、乙二胺四乙酸、核黄素制得，通过该原料制得的硝化菌剂，在处理高污染工业废水时效率高，使用量少，在水体中形成的菌落结构均衡；同时，本发明以固体基质为骨架，可较长时间保持生物活性，有效延长产品储存周期。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
1将有效活菌数不低于10亿/g的节杆菌N6、节杆菌FDN-1以及不动杆菌N-3分别以肉汤培养基扩大培养备用；
2将固体基质及营养物质灭菌处理备用；
3将步骤1的培养液按10份的质量份数投加，步骤2中物质柠檬酸钠2份、甘油2份、亚硝酸盐2份、抗坏血酸1份、乙二胺四乙酸0.2份、核黄素0.1份、丝状椰壳按10份、珍珠岩按20份质量份数混合均匀，置于小型SBR反应池中，起始进水为氨氮约100mg/L的炼化厂废水，废水在反应池中反应并监测氨氮含量，当废水氨氮含量下降至6mg/L，以氯化铵逐步调节氨氮为250mg/L，出水为氨氮20mg/L时，可认为硝化细菌已经大量富集，且具有高效硝化的功能；
4在反应产物中取出20％污泥，取出的反应产物60℃烘干至含水率为55％左右，即可密封避光包装，制得的即为硝化菌剂，同时按步骤3的方法投加步骤1和步骤2的物质，重复步骤3和步骤4即可连续生产硝化菌剂。
实施例2
1将有效活菌数不低于10亿/g的节杆菌N6、节杆菌FDN-1以及不动杆菌N-3分别以肉汤培养基扩大培养备用；
2将固体基质及营养物质灭菌处理备用；
3将步骤1的培养液按10份的质量份数投加，步骤2中物质柠檬酸钠4份、甘油5份、亚硝酸盐4份、抗坏血酸1份、乙二胺四乙酸0.5份、核黄素0.2份、丝状椰壳按15份、珍珠岩按30份质量份数混合均匀，置于小型SBR反应池中，起始进水为氨氮约100mg/L的炼化厂废水，废水在反应池中反应并监测氨氮含量，当废水氨氮含量下降至6mg/L，以氯化铵逐步调节氨氮为250mg/L，出水为氨氮20mg/L时，可认为硝化细菌已经大量富集，且具有高效硝化的功能；
4在反应产物中取出30％污泥，取出的反应产物60℃烘干至含水率为55％左右，即可密封避光包装，制得的即为硝化菌剂，同时按步骤3的方法投加步骤1和步骤2的物质，重复步骤3和步骤4即可连续生产硝化菌剂。
实施例3
1将有效活菌数不低于10亿/g的节杆菌N6、节杆菌FDN-1以及不动杆菌N-3分别以肉汤培养基扩大培养备用；
2将固体基质及营养物质灭菌处理备用；
3将步骤1的培养液按10份的质量份数投加，步骤2中物质柠檬酸钠6份、甘油10份、亚硝酸盐6份、抗坏血酸2份、乙二胺四乙酸0.8份、核黄素1份、丝状椰壳按20份、珍珠岩按40份质量份数混合均匀，置于小型SBR反应池中，起始进水为氨氮约100mg/L的炼化厂废水，废水在反应池中反应并监测氨氮含量，当废水氨氮含量下降至6mg/L，以氯化铵逐步调节氨氮为250mg/L，出水为氨氮20mg/L时，可认为硝化细菌已经大量富集，且具有高效硝化的功能；
4在反应产物中取出50％污泥，取出的反应产物60℃烘干至含水率为55％左右，即可密封避光包装，制得的即为硝化菌剂，同时按步骤3的方法投加步骤1和步骤2的物质，重复步骤3和步骤4即可连续生产硝化菌剂。
实施例4
1将有效活菌数不低于10亿/g的节杆菌N6、节杆菌FDN-1以及不动杆菌N-3分别以肉汤培养基扩大培养备用；
2将固体基质及营养物质灭菌处理备用；
3将步骤1的培养液按10份的质量份数投加，步骤2中物质柠檬酸钠2.5份、甘油3份、亚硝酸盐3份、抗坏血酸1.2份、乙二胺四乙酸0.3份、核黄素0.1份、丝状椰壳按12份、珍珠岩按22份质量份数混合均匀，置于小型SBR反应池中，起始进水为氨氮约100mg/L的炼化厂废水，废水在反应池中反应并监测氨氮含量，当废水氨氮含量下降至6mg/L，以氯化铵逐步调节氨氮为250mg/L，出水为氨氮20mg/L时，可认为硝化细菌已经大量富集，且具有高效硝化的功能；
4在反应产物中取出20％污泥，取出的反应产物60℃烘干至含水率为55％左右，即可密封避光包装，制得的即为硝化菌剂，同时按步骤3的方法投加步骤1和步骤2的物质，重复步骤3和步骤4即可连续生产硝化菌剂。
实施例5
1将有效活菌数不低于10亿/g的节杆菌N6、节杆菌FDN-1以及不动杆菌N-3分别以肉汤培养基扩大培养备用；
2将固体基质及营养物质灭菌处理备用；
3将步骤1的培养液按10份的质量份数投加，步骤2中物质柠檬酸钠5.5份、甘油9份、亚硝酸盐5份、抗坏血酸1.8份、乙二胺四乙酸0.8份、核黄素0.5份、丝状椰壳按18份、珍珠岩按38份质量份数混合均匀，置于小型SBR反应池中，起始进水为氨氮约100mg/L的炼化厂废水，废水在反应池中反应并监测氨氮含量，当废水氨氮含量下降至6mg/L，以氯化铵逐步调节氨氮为250mg/L，出水为氨氮20mg/L时，可认为硝化细菌已经大量富集，且具有高效硝化的功能；
4在反应产物中取出50％污泥，取出的反应产物60℃烘干至含水率为55％左右，即可密封避光包装，制得的即为硝化菌剂，同时按步骤3的方法投加步骤1和步骤2的物质，重复步骤3和步骤4即可连续生产硝化菌剂。
实施例6
1将有效活菌数不低于10亿/g的节杆菌N6、节杆菌FDN-1以及不动杆菌N-3分别以肉汤培养基扩大培养备用；
2将固体基质及营养物质灭菌处理备用；
3将步骤1的培养液按10份的质量份数投加，步骤2中物质柠檬酸钠3份、甘油6份、亚硝酸盐3份、抗坏血酸2份、乙二胺四乙酸0.6份、核黄素0.3份、丝状椰壳按20份、珍珠岩按32份质量份数混合均匀，置于小型SBR反应池中，起始进水为氨氮约100mg/L的炼化厂废水，废水在反应池中反应并监测氨氮含量，当废水氨氮含量下降至6mg/L，以氯化铵逐步调节氨氮为250mg/L，出水为氨氮20mg/L时，可认为硝化细菌已经大量富集，且具有高效硝化的功能；
4在反应产物中取出30％污泥，取出的反应产物60℃烘干至含水率为55％左右，即可密封避光包装，制得的即为硝化菌剂，同时按步骤3的方法投加步骤1和步骤2的物质，重复步骤3和步骤4即可连续生产硝化菌剂。
实施例7
其余步骤与实施例2一致，只是柠檬酸钠为1份。
实施例8
其余步骤与实施例2一致，只是乙二胺四乙酸为2份。
比较例1
具体操作步骤与实施例2一致，只是不添加节杆菌N6、节杆菌FDN-1。
比较例2
具体操作步骤与实施例2一致，只是不添加不动杆菌N-3。
比较例3
具体操作步骤与实施例2一致，只是不添加柠檬酸钠。
比较例4
具体操作步骤与实施例2一致，只是不添加核黄素。
比较例5
某市售产品1，产品成分：芽孢杆菌、酵母菌属、微球菌属、酶、营养剂等。
比较例6
某市售产品2，产品成分：硝化细菌属、芽孢杆菌属、假单胞菌属、活化酶以及多糖。
实验例1
某石化企业废水处理系统自运行以来，系统处理效率低下，废水中氨氮含量高达180mg/L，后续工段氨氮处理负荷较大。现投加实施例1-6制备的硝化菌剂以及比较例1-6进行实验，运行一周后其氨氮去除率如表1：
表1石化废水使用硝化菌剂的氨氮去除率
Figure BDA0002698750970000091
由表1的数据可得，相同投加量时，实施例制备的硝化菌剂的氨氮去除率明显高于比较例提供的市售产品1和市售产品2，说明本发明制备的硝化菌剂在处理高污染工业废水时效率高；同时，在低投加量时，市售产品几乎无效果，而实施例制备的硝化菌剂仍有明显的氨氮去除率，说明本发明制备的硝化菌剂具有快速启动硝化功能、且投加量小的功效。
另外，在比较例1不添加节杆菌N6、节杆菌FDN-1，比较例2不添加不动杆菌N-3，比较例3不添加柠檬酸钠，比较例4不添加核黄素的情况下，实施例2制得的硝化菌剂相比较于比较例1-4具有更好的氨氮去除率，这是因为，节杆菌和不动杆菌均具有去除氨氮的效果，但是将节杆菌与不动杆菌相互协同使用，可以更好的去除废水中的氨氮；柠檬酸钠调节水体的离子强度，有利于强化反应速率，不使用会引起氨氮去除效果降低；核黄素是生长因子，微生物生长数量少，降低氨氮去除效果。
实验例2
某印染废水厂受上游工艺影响，水质经常冲击，氨氮含量经常不达标，依靠化学法处理，药剂消耗量大，投加实施例1-6制备的硝化菌剂以及比较例1-6进行实验，其氨氮去除率如表2：
表2印染废水应用硝化菌剂的氨氮去除率
Figure BDA0002698750970000101
由表2的数据可得，相同投加量时，实施例制备的硝化菌剂的氨氮去除率明显高于比较例提供的市售产品1和市售产品2，说明本发明制备的硝化菌剂在处理高污染工业废水时效率高；同时，在低投加量时，市售产品几乎无效果，而实施例制备的硝化菌剂仍有明显的氨氮去除率，说明本发明制备的硝化菌剂具有快速启动硝化功能、且投加量小的功效。
综上所述，本发明提供的硝化菌剂，通过以固体基质为骨架，节杆菌、不动杆菌、柠檬酸钠、甘油、亚硝酸钠、抗坏血酸、乙二胺四乙酸、核黄素制得，通过该原料制得的硝化菌剂，在处理高污染工业废水时效率高，使用量少，在水体中形成的菌落结构均衡；同时，本发明以固体基质为骨架，可较长时间保持生物活性，有效延长产品储存周期。
至此，已经结合优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于工业废水的硝化菌剂，其特征在于，主要由菌种、营养成分以及固体基质为原料制得；
所述菌种包括有效活菌数不低于10亿/g的节杆菌和不动杆菌，所述营养成分包括柠檬酸钠2-6份、甘油2-10份、亚硝酸钠2-6份、抗坏血酸1-2份、乙二胺四乙酸0.2-0.8份和核黄素0.1-1份。
2.根据权利要求1所述的用于工业废水的硝化菌剂，其特征在于,所述硝化菌剂还包括有用于保持菌种活性和菌剂储存期的固体基质10-40份，所述固体基质包括丝状椰壳和珍珠岩。
3.根据权利要求2所述的用于工业废水的硝化菌剂，其特征在于,以质量份数计，所述固体基质包括：所述丝状椰壳10-20份和所述珍珠岩20-40份。
4.根据权利要求3所述的用于工业废水的硝化菌剂，其特征在于,所述营养成分包括：以质量份数计，柠檬酸钠2.5-5.5份、甘油3-9份、亚硝酸钠3-5份、抗坏血酸1.2-1.8份、乙二胺四乙酸0.3-0.8份和核黄素0.1-0.5份；
所述固体基质包括：所述丝状椰壳12-18份和所述珍珠岩22-38份。
5.根据权利要求4所述的用于工业废水的硝化菌剂，其特征在于，所述营养成分包括：以质量份数计，柠檬酸钠4份、甘油5份、亚硝酸钠4份、抗坏血酸1份、乙二胺四乙酸0.5份和核黄素0.2份；
所述固体基质包括：丝状椰壳15份和珍珠岩30份。
6.根据权利要求3所述的用于工业废水的硝化菌剂，其特征在于，所述丝状椰壳为纤薄网状，所述珍珠岩粒径2-4mm。
7.一种用于工业废水的硝化菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将菌种扩大培养后形成培养液，将所述培养液与所述营养成分、固体基质混合均匀后，置于废水中直到硝化细菌大量富集后，取出干燥得到硝化菌剂。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述培养液的质量份数为8-12份。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，当废水中的氨氮含量为20mg/L以上时，显示硝化细菌已经大量富集可取出收集。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，取出干燥的温度为40-70℃，烘干至含水率为55％以下。
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