CN112266074A - 一种镁盐改性生物质炭强化异养硝化-好氧反硝化菌株脱氮的方法 - Google Patents

一种镁盐改性生物质炭强化异养硝化-好氧反硝化菌株脱氮的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镁盐改性生物质炭强化异养硝化‑好氧反硝化菌株脱氮的方法，首先将筛选分离得到的异养硝化‑好氧反硝化菌株进行富集培养，得异养硝化‑好氧反硝化菌液；然后将异养硝化‑好氧反硝化菌液和镁盐改性生物质炭材料加入氨氮废水中，在一定温度和转速条件下进行脱氮处理。本发明在提高微生物对氨氮浓度的耐受性的同时，利用镁盐改性生物质炭吸附氨氮的同时为微生物提供生长位点，协同微生物脱氮作用，显著提升氨氮去除效率；且涉及的脱氮工艺简单、成本低廉且高效环保，尤其适用于中低浓度氨氮废水的快速脱除。

Description

一种镁盐改性生物质炭强化异养硝化-好氧反硝化菌株脱氮 的方法
技术领域
本发明属于微生物环境和材料化学技术领域，具体涉及一种镁盐改性生物质炭强化异养硝化-好氧反硝化菌株脱氮的方法。
背景技术
随着工业和城市的快速发展，氨氮工农业废水和生活污水随雨水迁移至地表水体，成为水体富营养化的主要原因，对周围环境造成严重危害，影响人们居住条件和身心健康。目前，氨氮废水常用的处理方法有大致分为物化法和生物法。物化法主要包括吹脱法、膜交换法、吸附法、化学沉淀法和化学氧化法等：空气吹脱法酸碱用量较大，且需增加吹脱设施，成本较高，仅适合于高浓度氨氮废水的预处理；膜交换法和吸附法依赖于高性能膜和吸附材料的开发，工业应用受到极大限制；化学沉淀法通过投加相应磷盐和镁盐形成磷酸铵镁沉淀，达到去除氨氮的目的，适用于高浓度氨氮废水，处理成本昂贵；化学氧化法一般向氨氮废水中通入氯气，将氨氮氧化成氮气，氨氮脱除过程中易产生二次污染，适用于氨氮废水的后续处理。
生物法具有成本低廉、无二次污染的优点，被广泛应用于中低浓度氨氮废水的处置。传统生物脱氮将氨氮去除分为硝化和反硝化阶段，较成熟的方法有三段活性污泥法、缺氧/好氧(A/O)工艺、厌氧-缺氧-好氧(A2/O)工艺、氧化沟工艺和SBR序批式处理法等，具有效果稳定、操作简单、不产生二次污染、成本较低等优点。但传统生物法也存在一些弊端，硝化细菌世代时间较长，需要较长的污泥停留时间才能保证其稳定脱氮，反应池需要较大的占地面积，导致基建投资费用较高，反硝化阶段需另外加入碳源，增加了脱氮成本。
异养硝化-好氧反硝化菌株脱氮及镁盐改性生物质材料吸附氨氮的文献虽已有报道，但依然存在脱氮速率缓慢和处理氨氮浓度低等缺点。如文献“异养硝化-好氧反硝化菌协同竞争对脱氮特性的影响”筛选得到3株异养硝化-好氧反硝化菌株并进行菌株协同脱氮，其好氧硝化及反硝化阶段需要24h；文献“镁盐改性生物质炭在废水氮磷资源化中应用研究”报道了一种镁盐改性生物质材料，通过生物质炭表面的Mg(OH)2与氨氮和磷酸盐生成鸟粪石，但所得镁盐改性生物质炭吸附容量有限，仅适用于处理较低浓度的氨氮废水。
发明内容
本发明的主要目的在于针对传统生物脱氮效率低等缺点，提供一种镁盐改性生物质炭强化异养硝化-好氧反硝化菌株脱氮的方法，利用改性生物质炭材料强化异养硝化-好氧反硝化菌株的脱氮作用，并达到提高生物脱氮速率的目的；且涉及的脱氮工艺简单、成本低廉和高效环保，尤其适用于中低浓度氨氮废水的快速脱除。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种镁盐改性生物质炭强化异养硝化-好氧反硝化菌株脱氮的方法，包括如下步骤：
1)配制异养硝化-好氧反硝化富集培养基，将筛选分离得到的异养硝化-好氧反硝化菌株接种至所得富集培养基中，进行富集培养，并用无菌水稀释，得异养硝化-好氧反硝化菌液；
2)调节氨氮废水的pH值至7.0～10.0，然后将异养硝化-好氧反硝化菌液和镁盐改性生物质炭材料加入氨氮废水中，在一定温度和搅拌条件下进行脱氮处理。
上述方案中，所述镁盐改性生物质碳通过将生物质依次加入碱液浸泡、镁盐溶液浸渍负载，再进行热解而成。
上述方案中，所述镁盐改性生物质炭材料的制备方法具体包括如下步骤：
i)将风干的生物质破碎至一定粒度，加入碱液中进行浸泡处理；
ii)将经步骤i)处理所得生物质浸渍于镁盐溶液中，得将负载镁盐生物质；
iii)将所得负载镁盐生物质进行热解，并在惰性气氛下冷却至室温，即得所述镁盐改性生物质炭材料。
上述方案中，所述生物质可选用常见的秸秆类或木屑类生物质材料等，其主要成分包括纤维素、半纤维素、木质素和糖类等物质，含水率为1～8wt％。
上述方案中，步骤i)中所述破碎粒度级别为-3mm。
优选的，步骤i)中所述碱液为NaOH和/或KOH溶液，浓度为1～10wt％；用以去除生物质中纤维素、半纤维素和果胶，形成多孔生物质载体。
上述方案中，步骤i)中所述浸泡温度为20～80℃，时间为1～24h。
上述方案中，步骤ii)中所述镁盐为MgCl2或Mg(NO3)2，浓度为0.1～2mol/L。
上述方案中，步骤ii)中所述浸渍负载时间为2～24h。
上述方案中，步骤iii)中所述热解温度为350～700℃，时间为1～4h。
根据上述方案所得镁盐改性生物质炭具备一定氨氮吸附能力，氨氮吸附量随时间逐渐增加至饱和状态，在pH＝3.0～10.0时，氨氮吸附量随pH增加而增加，当pH>10.0后，氨氮吸附量呈下降趋势，所述镁盐改性生物质炭对氨氮吸附量为0.5～70mg/g。
上述方案中，所述异养硝化-好氧反硝化富集培养基中的主要原料包括：柠檬酸钠4.0～8.0g，硫酸铵0.23～1.88g，硫酸镁0.1～0.5g，磷酸氢二钾0.1～1.0g，氯化钠0～4.0g，硫酸亚铁0.01～0.04g，氯化锰0.01～0.02g，蒸馏水1000L。
上述方案中，所述富集培养采用的温度为20～30℃，转速为100～180r/min。
上述方案中，步骤1)中所述稀释步骤为稀释至所得菌液OD600值至1。
优选的，所述异养硝化-好氧反硝化菌株为稀土浸矿场地土壤土著高效脱氮菌株K3或K17，经鉴定分别属于黄褐假单胞菌(Pseudomonas fulva)和摩氏假单胞菌(Pseudomonas mosselii)。这两种菌株均已于2019年12月16日保藏在中国典型培养物保藏中心(地址：湖北省武汉市武昌珞珈山武汉大学校内，)对应的保藏编号为：CCTCC NO:M20191055和CCTCC NO:M 20191056。这两种菌株由本申请发明人于2019年7月从江西赣州龙南县某稀土浸矿场地的土壤中分离、筛选而来，在好氧条件下均具有较强的异养硝化-好氧反硝化脱氮能力。对成分复杂的稀土浸矿场地淋出液有较强的耐受能力和适应性，接种后可快速、高效脱除水体中的氨氮，且硝酸氮的积累量小于10mg/L，亚硝酸氮几乎没有积累；菌株降解氨氮过程中，NH4 +-N浓度逐渐降低至15mg/L以下，NO3 --N浓度呈先升高后降低的趋势，而NO2 --N则无明显积累，总氮去除率大于90％。
上述方案中，步骤2)中所述氨氮废水的氨氮初始浓度为600mg/L以下，脱氮处理温度为20～35℃，转速为100～180r/min；脱氮处理时间为10h以下。
上述方案中，步骤2)中异养硝化-好氧反硝化菌液用无菌水调节至OD600＝1，接菌量为0.5～2.0v％；镁盐改性生物质炭材料相对氨氮废水的用量为0.5～5.0wt％。
上述方案中，所述处理氨氮废水的浓度范围为50～600mg/L，包括典型矿区周边氨氮废水(如风化壳淋积型稀土矿区)、城市生活废水、垃圾渗滤液以及典型工业氨氮废水(如电解行业和焦化厂等)。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)直接从氨氮污染场地筛选得高效土著脱氮菌株，筛选得到的异养硝化-好氧反硝化菌株(Pseudomonas fulva K3或Pseudomonas mosselii K17)，同时具备硝化和反硝化能力和较好的氨氮耐受力及脱氮效率，且可在好氧条件下全程脱氮，大大简化传统硝化和反硝化两步法脱氮工艺；
2)镁盐改性生物质炭具备吸附氨氮能力，减少了微生物处理负荷，增大处理氨氮废水的氨氮浓度，同时为微生物提供生长位点，协同异养硝化-好氧反硝化菌株的脱氮效果；
3)与传统微生物脱氮相比，本发明在提高微生物对氨氮浓度的耐受性的同时，利用镁盐改性生物质炭吸附氨氮的同时为微生物提供生长位点，协同微生物脱氮作用，显著提升氨氮去除效率；具有工艺简便、成本低廉、绿色高效的显著优点，可用于中低浓度氨氮废水(尤其可处理氨氮浓度为300mg/L以上的氨氮废水)的大规模处理，可有效拓宽现有氨氮处理技术的应用范围；
4)本发明利用镁盐改性生物质炭与稀土浸矿场地土壤土著高效脱氮菌株K3或K17协同作用，可实现废水体系中氨氮成分的快速去除，在10h以内即可实现中低浓度氨氮废水(250～350mg/L)中氨氮成分的高效去除。
附图说明
图1为稀土浸矿场地土壤土著高效脱氮菌株K3的16s rDNA基因序列；
图2为稀土浸矿场地土壤土著高效脱氮菌株K17的16s rDNA基因序列。。
具体实施方式
下面申请人将结合具体的实施例对本发明作进一步的详细说明，以使本领域的技术人员更加清楚地理解本发明。但以下内容不应理解为是对本发明的权利要求书请求保护范围的限制。
以下实施例中，采用的稀土浸矿场地土壤土著高效脱氮菌株K3和K17的富集、分离、筛选、鉴定过程具体如下：
1)稀土浸矿场地土壤样品的采集
2019年7月到江西赣州市龙南县某稀土浸矿场地进行采样；从稀土浸矿场地采集新鲜的土壤样品并装入保鲜塑料袋内备用，每1-2m2的区域内采集5个点，每个点采集100-200g土壤样品；采样完成后，将所有样品迅速带回实验室；
2)稀土浸矿场地土壤样品中微生物的富集
按照100g:1L的比例，将土壤样品与无菌水混合，所得混合物放入摇床中振荡培养，振荡培养时间为30min，摇床转速为160r/min，培养温度为28℃；振荡培养完成后静置15min，收集上清液得到土壤样品初始菌悬液；按照下述配方提前配制脱氮富集培养基：柠檬酸钠5g，(NH4)2SO4 0.5g，MgSO4·7H2O 0.5g，NaCl 2g，FeSO4·7H2O 0.04g，MnSO4·4H2O0.01g，K2HPO4 1.0g，蒸馏水1000mL，pH为7-7.5；将土壤样品初始菌悬液与脱氮富集培养基按照1:2的体积比混合均匀，所得混合物置于摇床中，于28℃、160r/min条件下振荡培养2天，得到第一次富集的土壤微生物富集培养液；将第一次富集的土壤微生物富集培养液与脱氮富集培养基按照1:4的体积比混合均匀，所得混合物置于摇床中，于28℃、160r/min条件下振荡培养2天，得到第二次富集的土壤微生物富集培养液；将第二次富集的土壤微生物富集培养液与脱氮富集培养基按照1:4的体积比混合均匀，所得混合物置于摇床中，于28℃、160r/min条件下发酵培养2天，得到土壤微生物富集培养液；
3)菌株的分离纯化
i)采用梯度稀释法稀释土壤微生物富集培养液：用1000μL的移液枪吸取1mL土壤微生物富集培养液，加入至含9mL无菌水的灭菌试管中，混匀后得10-1浓度的菌悬液；更换枪头，用1000μL的移液枪吸取1mL、10-1稀释倍数的菌悬液，加入至含9mL无菌水的灭菌试管中，混匀后得10-2稀释倍数的菌悬液；按照上述方法依次得到10-1、10-2、10-3、10-4、10-5稀释倍数的土壤菌悬液；
ii)采用平板涂布法分离菌株；按照下列配方提前制备脱氮固体培养基：柠檬酸钠5g，(NH4)2SO4 0.5g，MgSO4·7H2O 0.5g，NaCl 2g，FeSO4·7H2O 0.04g，MnSO4·4H2O 0.01g，K2HPO4 1g，蒸馏水1000mL，琼脂15-20g，pH为7-7.5；分别取15-20mL灭菌后的脱氮固体培养基，倒入灭菌后的培养皿中制成若干个平板；用移液枪分别吸取不同稀释倍数的土壤菌悬液0.1mL，滴入已制好的平板中并用涂布棒涂布均匀；接种完成后，先静置20-30min，随后放入28℃培养箱中倒置培养2d；
iii)采用平板划线法纯化菌株；分别取15-20mL灭菌后的脱氮固体培养基，倒入灭菌后的培养皿中制成若干个平板；用接种环挑取上一步涂布平板中长势较好的单菌落，在已制好的新平板中划线纯化，于28℃培养箱中培养；待有菌落长出后，挑取单菌落再次划线纯化，重复2-3次，得到纯化菌株；
4)菌株的筛选：按照下述配方提前制备脱氮液体培养基：柠檬酸钠5g，(NH4)2SO40.5g，MgSO4·7H2O 0.5g，NaCl 2g，FeSO4·7H2O 0.04g，MnSO4·4H2O 0.01g，K2HPO4 1g，蒸馏水1000mL，pH为7-7.5；在无菌条件下用接种环将上一步得到的纯化菌株接种于装有50mL脱氮液体培养基的100mL锥形瓶中，将锥形瓶置于摇床中于28℃、160r/min条件下振荡培养24h；培养结束后离心取上清液，用纳式试剂分光光度法测定上清液氨氮浓度，用紫外分光光度法测定上清液硝酸氮浓度，用N-(1-萘基)-乙二胺光度法测定上清液中的亚硝酸氮浓度，筛选出上清液中氨氮浓度、亚硝酸盐浓度、硝酸盐浓度低的纯化菌株，最终得到两株稀土浸矿场地土壤土著高效脱氮菌株K3和K17；这两株菌株均已于2019年12月16日保藏至中国典型微生物保藏中心，对应的保藏编号分别为：CCTCC NO:M20191055和CCTCC NO:M20191056；
5.菌种鉴定
将上述两株纯化菌株送到上海美吉生物医药科技有限公司进行16srDNA测序；鉴定结果表明，其中一株菌株K3归属于黄褐假单胞菌(Pseudomonas fulva)，保藏编号为CCTCC NO:M 20191055，其16s rDNA序列如图1所示；另外一株菌株K17归属于摩氏假单胞菌，保藏编号为CCTCC NO:M 20191056，其16s rDNA序列如图2所示。
实施例1
一种利用镁盐改性生物质炭材料强化异养硝化-好氧反硝化菌株脱氮的方法，包括如下步骤：
1)将风干的玉米秸秆破碎至3mm粒度以下，置于浓度为5wt％的NaOH溶液浸泡24h，再加入浓度为0.3mol/L的氯化镁溶液中浸渍8h，过滤烘干后置于氮气气氛保护下的管式炉中，在450℃下热解2h后，得镁盐改性生物质炭材料，并用研钵研磨至0.38mm以下备用；
2)配制异养硝化-好氧反硝化富集培养基，具体成分如下：0.47g(NH4)2SO4、5.0g柠檬酸钠、1.0g K2HPO4、2.0g NaCl、0.5g MgSO4、0.04g FeSO4、0.01g MnCl2、1000g去离子水(以下实施例中富集培养基成分相同，不再赘述)；将筛选分离得到的异养硝化-好氧反硝化菌株(K3)接种至所得富集培养基中，在温度为30℃、转速为160r/min的条件下富集培养2天，并用无菌水稀释菌液OD600值至1备用，得异养硝化-好氧反硝化菌液；
3)向风化壳淋积型稀土矿闭矿场附近氨氮废水(氨氮浓度为360mg/L)中添加质量分数为0.5％的柠檬酸钠溶液，调节氨氮废水的pH值至7.0；将所得镁盐改性生物质炭和异养硝化-好氧反硝化菌液添加至氨氮废水中，其中镁盐改性生物质炭的用量为氨氮废水质量的2％；菌液的用量为氨氮废水体积的2％；然后在温度为30℃、摇床转速为160r/min的条件下脱氮处理9.5h后，氨氮废水体系中的氨氮浓度由360mg/L下降至15.48mg/L，氨氮去除率为95.7％，出水硝态氮为3.2mg/L，亚硝态氮为0.03mg/L。
对比例1
一种基于镁盐改性生物质炭的脱氮工艺，包括如下步骤：
向风化壳淋积型稀土矿闭矿场附近氨氮废水(氨氮浓度为360mg/L)中添加质量分数为0.5％的柠檬酸钠，调节废水pH至7.0，将实施例1所得镁盐改性生物质炭添加至氨氮废水中，其中镁盐改性生物质炭的用量为氨氮废水质量的2％；然后在温度为30℃、转速为160r/min的条件下进行脱氮试验，经9.5h后，体系氨氮浓度由360mg/L下降至313mg/L，氨氮去除率为13.1％，出水硝态氮为0mg/L，亚硝态氮为0mg/L。
对比例2
一种基于异养硝化-好氧反硝化菌株的脱氮工艺，包括如下步骤：
向风化壳淋积型稀土矿闭矿场附近氨氮废水(氨氮浓度为360mg/L)中添加质量分数为0.5％的柠檬酸钠，调节废水pH至7.0，将实施例1所得异养硝化-好氧反硝化菌液K3添加至废水中，其中菌液的用量为氨氮废水体积的2％，在温度为30℃、转速为160r/min的条件下进行脱氮试验，经9.5h后，体系氨氮浓度由360mg/L下降至124mg/L，氨氮去除率为65.6％，出水硝态氮为12.3mg/L，亚硝态氮为0.05mg/L。
实施例2
一种利用镁盐改性生物质炭材料强化异养硝化-好氧反硝化菌株脱氮的方法，包括如下步骤：
1)将风干的玉米芯破碎至3mm粒度以下，置于浓度为5wt％的NaOH溶液浸泡24h，再加入浓度为0.3mol/L的氯化镁溶液浸渍8h，过滤烘干后置于氮气气氛保护下的管式炉中，在450℃下热解2h后，得改性生物质炭材料，并用研钵将其磨至0.38mm以下备用；
2)向风化壳淋积型稀土矿闭矿场附近氨氮废水(氨氮浓度为360mg/L)中添加质量分数为0.5％的柠檬酸钠，调节废水pH至7.0；将所得镁盐改性生物质炭和异养硝化-好氧反硝化菌液K17(实施例1所得异养硝化-好氧反硝化菌液)添加至氨氮废水中，其中镁盐改性生物质炭的用量为氨氮废水质量的3％，菌液的用量为氨氮废水体积的3％；然后在温度为30℃、转速为160r/min的条件下进行脱氮处理8.0h后，体系氨氮浓度由360mg/L下降至14.81mg/L，氨氮去除率为95.89％，出水硝态氮为1.32mg/L，亚硝态氮为0.02mg/L。
对比例3
一种基于改性生物质炭的脱氮工艺，包括如下步骤：
向风化壳淋积型稀土矿闭矿场附近氨氮废水(氨氮浓度为360mg/L)添加质量分数为0.5％的柠檬酸钠，调节废水pH至7.0，将实施例2所得镁盐改性生物质炭添加至氨氮废水中，其中镁盐改性生物质炭的用量为氨氮废水质量的3％；然后在温度为30℃、转速为160r/min的条件下进行脱氮处理8.0h后，体系氨氮浓度由360mg/L下降至294mg/L，氨氮去除率为18.3％，出水硝态氮为0mg/L，亚硝态氮为0mg/L。
对比例4
一种基于异养硝化-好氧反硝化菌株的脱氮工艺，包括如下步骤：
向风化壳淋积型稀土矿闭矿场附近水体氨氮废水(氨氮浓度为360mg/L)，添加质量分数为0.5％的柠檬酸钠，调节废水pH至7.0；将实施例1所得异养硝化-好氧反硝化菌液K17添加至废水中，其中菌液的用量为氨氮废水体积的3％；然后在温度为30℃、转速为160r/min的条件下进行脱氮试验，经8.0h后，体系氨氮浓度由360mg/L下降至104mg/L，氨氮去除率为71.1％，出水硝态氮为9.78mg/L，亚硝态氮为0.02mg/L。
实施例3
一种利用镁盐改性生物质炭材料强化异养硝化-好氧反硝化菌株脱氮的方法，包括如下步骤：
1)将风干的玉米芯破碎至3mm粒度以下，用质量分数为5％的NaOH溶液浸泡24h，利用0.3mol/L的氯化镁溶液浸渍8h，过滤烘干后置于氮气气氛保护下的管式炉中，450℃下热解2h后，得到改性生物质炭材料，并用研钵将其磨至0.38mm以下备用；
2)向某印染废水(氨氮浓度为250mg/L)中添加质量分数为0.2％的柠檬酸钠、适量磷源、硫源及铁锰元素，调节废水pH至7.0；将所得镁盐改性生物质炭和异养硝化-好氧反硝化菌液K3添加至氨氮废水中，其中镁盐改性生物质炭的用量为氨氮废水质量的2％，菌液的用量为氨氮废水体积的2％；然后在温度为30℃、转速为160r/min的条件下进行脱氮处理7.5h后，体系氨氮浓度由250mg/L下降至8.31mg/L，氨氮去除率为96.7％，出水硝态氮为2.43mg/L，亚硝态氮为0.02mg/L。
对比例5
一种基于改性生物质炭的脱氮工艺，包括如下步骤：
向某印染废水(氨氮浓度为250mg/L)中添加质量分数为0.2％的柠檬酸钠、适量磷源、硫源及铁锰元素，调节废水pH至7.0；将实施例3所得镁盐改性生物质炭添加至氨氮废水中，其中镁盐改性生物质炭的用量为氨氮废水质量的2％；然后在温度为30℃、转速为160r/min的条件下进行脱氮试验，经7.5h后，体系氨氮浓度由250mg/L下降至187mg/L，氨氮去除率为25.2％，出水硝态氮为0mg/L，亚硝态氮为0mg/L。
对比例6
一种基于异养硝化-好氧反硝化菌株的脱氮工艺，包括如下步骤：
向某印染废水(氨氮浓度为250mg/L)中添加质量分数为0.2％的柠檬酸钠、适量磷源、硫源及铁锰元素，调节废水pH至7.0；将实施例1所得异养硝化-好氧反硝化菌液K3，其中菌液的用量为氨氮废水体积的2％；然后在温度为30℃、转速为160r/min的条件下进行脱氮试验，经7.5h后，体系氨氮浓度由250mg/L下降至48.3mg/L，氨氮去除率为80.7％，出水硝态氮为4.32mg/L，亚硝态氮为0.02mg/L。
实施例4
一种利用镁盐改性生物质炭材料强化异养硝化-好氧反硝化菌株脱氮的方法，包括如下步骤：
1)将风干的甘蔗渣破碎至3mm粒度以下，用质量分数为5％的KOH溶液浸泡24h，利用0.7mol/L的氯化镁溶液浸渍8h，过滤烘干后置于氮气气氛保护下的管式炉中，450℃下热解2h后，得到镁盐改性生物质炭材料，并用研钵将其磨至0.38mm以下备用；
2)向某印染废水(氨氮浓度为250mg/L)中添加质量分数为0.2％的柠檬酸钠、适量磷源、硫源及铁锰元素，调节废水pH至7.0；将所得镁盐改性生物质炭和异养硝化-好氧反硝化菌液(实施例1所得异养硝化-好氧反硝化菌液)添加至氨氮废水中，其中镁盐改性生物质炭的用量为氨氮废水质量的3％；菌液的用量为氨氮废水体积的3％；然后在温度为30℃、转速为160r/min的条件下进行脱氮处理7.0h后，采用本实施例所述脱氮处理工艺，体系氨氮浓度由250mg/L下降至5.84mg/L，氨氮去除率为97.6％，出水硝态氮为3.28mg/L，亚硝态氮为0.02mg/L。
实施例5
一种利用镁盐改性生物质炭材料强化异养硝化-好氧反硝化菌株脱氮的方法，包括如下步骤：
1)将风干的甘蔗渣破碎至3mm粒度以下，用质量分数为5％的KOH溶液浸泡24h，利用0.7mol/L的氯化镁溶液浸渍8h，过滤烘干后置于氮气气氛保护下的管式炉中，450℃下热解2h后，得到镁盐改性生物质炭材料，并用研钵将其磨至0.38mm以下备用；
2)向某印染废水(氨氮浓度为250mg/L)中添加质量分数为0.2％的柠檬酸钠、适量磷源、硫源及铁锰元素，调节废水pH至7.0；将所得镁盐改性生物质炭和现有异养硝化-好氧反硝化菌液(具体见文献“一株异养硝化-好氧反硝化细菌的分离鉴定及其脱氮性能研究”)添加至氨氮废水中，其中镁盐改性生物质炭的用量为氨氮废水质量的3％，菌液的用量为氨氮废水体积的3％；然后在温度为30℃、转速为160r/min的条件下进行脱氮处理10.0h后，采用本实施例所述脱氮处理工艺，体系氨氮浓度由250mg/L下降至25.84mg/L，氨氮去除率为89.66％，出水硝态氮为5.28mg/L，亚硝态氮为0.02mg/L。
对比例7
一种基于改性生物质炭的脱氮工艺，包括如下步骤：
向某印染废水(氨氮浓度为250mg/L)中添加质量分数为0.2％的柠檬酸钠、适量磷源、硫源及铁锰元素，调节废水pH至7.0；将实施例3或4所得镁盐改性生物质炭添加至氨氮废水中，其中镁盐改性生物质炭的用量为氨氮废水质量的3％；然后在温度为30℃、转速为160r/min的条件下进行脱氮试验，经10.0h后，体系氨氮浓度由250mg/L下降至182mg/L，氨氮去除率为27.2％，出水硝态氮为0mg/L，亚硝态氮为0mg/L。
对比例8
传统硝化反硝化脱氮工艺，包括如下步骤：
向某印染废水(氨氮浓度为250mg/L)中添加质量分数为0.2％的柠檬酸钠、适量磷源、硫源及铁锰元素，调节废水pH至7.0，向废水中加入某废水处理厂硝化段活性污泥，添加量为0.5％，经过14h后废水中83％氨氮转化为硝态氮，将硝化处理后的废水接入0.5％反硝化阶段活性污泥，经6.0h后废水中90％硝态氮被还原成N2，经传统硝化-反硝化工艺处理后，氨氮浓度降为3.49mg/L，氨氮去除率为98.6％，去除时间为20h，出水硝态氮浓度为2.31mg/L，亚硝态氮浓度为0.3mg/L。
对比例9
一种基于异养硝化-好氧反硝化菌株的脱氮工艺，包括如下步骤：
向某印染废水(氨氮浓度为250mg/L)中添加质量分数为0.2％的柠檬酸钠、适量磷源、硫源及铁锰元素，调节废水pH至7.0；将异养硝化-好氧反硝化菌液(具体见文献“一株异养硝化-好氧反硝化细菌的分离鉴定及其脱氮性能研究”)添加至氨氮废水中，菌液的用量为氨氮废水体积的3％；在温度为30℃、转速为160r/min的条件下进行脱氮处理10.0h后，采用本实施例所述脱氮处理工艺，体系氨氮浓度由250mg/L下降至18.84mg/L，氨氮去除率为92.46％，出水硝态氮为6.28mg/L，亚硝态氮为0.01mg/L。
上述实施例仅是为了清楚地说明所做的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或者变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。
SEQUENCE LISTING
<110> 武汉工程大学
<120> 一种镁盐改性生物质炭强化异养硝化-好氧反硝化菌株脱氮的方法
<130> 1
<160> 2
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 1286
<212> DNA
<213> Pseudomonas fulva
<400> 1
gacgggcggt gtgtacaagg cccgggaacg tattcaccgt gacattctga ttcacgatta 60
ctagcgattc cgacttcacg cagtcgagtt gcagactgcg atccggacta cgatcggttt 120
tatgggatta gctccacctc gcggcttggc aaccctttgt accgaccatt gtagcacgtg 180
tgtagccctg gccgtaaggg ccatgatgac ttgacgtcat ccccaccttc ctccggtttg 240
tcaccggcag tctccttaga gttcccaccc gaggtgctgg taactaagga caagggttgc 300
gctcgttacg ggacttaacc caacatctca cgacacgagc tgacgacagc catgcagcac 360
ctgtgtctga gttcccgaag gcaccaatcc atctctggaa agttctcagc atgtcaaggc 420
caggtaaggt tcttcgcgtt gcttcgaatt aaaccacatg ctccaccgct tgtgcgggcc 480
cccgtcaatt catttgagtt ttaaccttgc ggccgtactc cccaggcggt caacttaatg 540
cgttagctgc gccactaaaa tctcaaggat tccaacggct agttgacatc gtttacggcg 600
tggactacca gggtatctaa tcctgtttgc tccccacgct ttcgcacctc agtgtcagta 660
tcagtccagg tggtcgcctt cgccactggt gttccttcct atatctacgc atttcaccgc 720
tacacaggaa attccaccac cctctaccgt actctagctt gccagttttg gatgcagttc 780
ccaggttgag cccggggctt tcacatccaa cttaacaaac cacctacgcg cgctttacgc 840
ccagtaattc cgattaacgc ttgcaccctc tgtattaccg cggctgctgg cacagagtta 900
gccggtgctt attctgtcgg taacgtcaaa attgcagagt attagtctac aacccttcct 960
cccaacttaa agtgctttac aatccgaaga ccttcttcac acacgcggca tggctggatc 1020
aggctttcgc ccattgtcca atattcccca ctgctgcctc ccgtaggagt ctggaccgtg 1080
tctcagttcc agtgtgactg atcatcctct cagaccagtt acggatcgtc gccttggtga 1140
gccattacct caccaacaag ctaatccgac ctaggctcat ctattagcgc aaggcccgaa 1200
ggtcccctgc tttctcccat aggacgtatg cggtattagc gttcctttcg aaacgttgtc 1260
ccccactaat aggcagattc ctaggc 1286
<210> 2
<211> 1289
<212> DNA
<213> Pseudomonas mosselii
<400> 2
tgacgggcgg tgtgtacaag gcccgggaac gtattcaccg cgacattctg attcgcgatt 60
actagcgatt ccgacttcac gcagtcgagt tgcagactgc gatccggact acgatcggtt 120
ttgtgagatt agctccacct cgcggcttgg caaccctctg taccgaccat tgtagcacgt 180
gtgtagccca ggccgtaagg gccatgatga cttgacgtca tccccacctt cctccggttt 240
gtcaccggca gtctccttag agtgcccacc ataacgtgct ggtaactaag gacaagggtt 300
gcgctcgtta cgggacttaa cccaacatct cacgacacga gctgacgaca gccatgcagc 360
acctgtgtca gagttcccga aggcaccaat ccatctctgg aaagttctct gcatgtcaag 420
gcctggtaag gttcttcgcg ttgcttcgaa ttaaaccaca tgctccaccg cttgtgcggg 480
cccccgtcaa ttcatttgag ttttaacctt gcggccgtac tccccaggcg gtcaacttaa 540
tgcgttagct gcgccactaa aatctcaagg attccaacgg ctagttgaca tcgtttacgg 600
cgtggactac cagggtatct aatcctgttt gctccccacg ctttcgcacc tcagtgtcag 660
tatcagtcca ggtggtcgcc ttcgccactg gtgttccttc ctatatctac gcatttcacc 720
gctacacagg aaattccacc accctctacc gtactctagc tcgccagttt tggatgcagt 780
tcccaggttg agcccggggc tttcacatcc aacttaacga accacctacg cgcgctttac 840
gcccagtaat tccgattaac gcttgcaccc tctgtattac cgcggctgct ggcacagagt 900
tagccggtgc ttattctgtc ggtaacgtca aaacagcaag gtattaactt actgcccttc 960
ctcccaactt aaagtgcttt acaatccgaa gaccttcttc acacacgcgg catggctgga 1020
tcaggctttc gcccattgtc caatattccc cactgctgcc tcccgtagga gtctggaccg 1080
tgtctcagtt ccagtgtgac tgatcatcct ctcagaccag ttacggatcg tcgccttggt 1140
gagccattac ctcaccaact agctaatccg acctaggctc atctgatagc gcaaggcccg 1200
aaggtcccct gctttctccc gtaggacgta tgcggtatta gcgttccttt cgaaacgttg 1260
tcccccacta ccaggcagat tcctaggca 1289

Claims (10)

1.一种镁盐改性生物质炭强化异养硝化-好氧反硝化菌株脱氮的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)配制异养硝化-好氧反硝化富集培养基，将筛选分离得到的异养硝化-好氧反硝化菌株接种至所得富集培养基中，进行富集培养，并用无菌水稀释，得异养硝化-好氧反硝化菌液；
2)调节氨氮废水的pH值至7.0～10.0，然后将异养硝化-好氧反硝化菌液和镁盐改性生物质炭材料加入氨氮废水中，在一定温度和转速条件下进行脱氮处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镁盐改性生物质碳通过将生物质依次加入碱液浸泡、镁盐溶液浸渍负载，再进行热解而成。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述生物质为秸秆类或木屑类生物质材料，其含水率为1～8wt％，粒度级别为-3mm。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述镁盐为MgCl2或Mg(NO3)2，浓度为0.1～2mol/L；浸渍负载时间为2～24h。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤3)中所述热解温度为350～700℃，时间为1～4h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述异养硝化-好氧反硝化菌株为黄褐假单胞菌(Pseudomonas fulva)K3或摩氏假单胞菌(Pseudomonas mosselii)K17，已于2019年12月16日保藏在中国典型培养物保藏中心，其中黄褐假单胞菌(Pseudomonas fulva)K3的保藏编号为CCTCC NO:M 20191055，摩氏假单胞菌(Pseudomonas mosselii)K17的保藏编号为CCTCC NO:M 20191056。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述氨氮废水的氨氮初始浓度为600mg/L以下，脱氮处理温度为20～35℃，转速为100～180r/min；脱氮时间为10h以下。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中异养硝化-好氧反硝化菌液用无菌水调节至OD600＝1，接菌量为0.5～2.0v％。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，镁盐改性生物质炭材料相对氨氮废水的用量为0.5～5.0wt％；异养硝化-好氧反硝化菌液相对氨氮废水的用量为0.5～2.0v％。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氨氮废水中氨氮浓度为50～600mg/L，为矿区周边氨氮废水、城市生活废水、垃圾渗滤液或工业氨氮废水。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113699060A (zh) * 2021-07-28 2021-11-26 重庆理工大学 耐低碳高氮的异养硝化-好氧反硝化鞘氨醇盒菌及其应用

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020011447A1 (en) * 1999-09-30 2002-01-31 Waldmann John J. Chemical composition for treatment of nitrate and odors from water streams and process wastewater treatment
CN104628137A (zh) * 2014-12-29 2015-05-20 南京大学 一种改性生物质炭-人工湿地耦合处理含磷污水的方法
CN106277166A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 昆明理工大学 一种利用改性生物炭去除养殖废水中抗生素的方法
CN108728377A (zh) * 2018-05-21 2018-11-02 大连理工大学 一株同时具有异养硝化好氧反硝化和氨化功能的假单胞菌菌株、培养方法及其应用
CN108786738A (zh) * 2018-07-03 2018-11-13 西北农林科技大学 一种镁盐改性生物炭及其应用
CN111268807A (zh) * 2020-01-21 2020-06-12 武汉工程大学 利用土著脱氮微生物菌群脱除稀土浸矿场地残留铵盐淋出液中氨氮的方法
CN111534448A (zh) * 2019-12-25 2020-08-14 广东石油化工学院 一种异养硝化-好氧反硝化假单胞菌及其培养方法和应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020011447A1 (en) * 1999-09-30 2002-01-31 Waldmann John J. Chemical composition for treatment of nitrate and odors from water streams and process wastewater treatment
CN104628137A (zh) * 2014-12-29 2015-05-20 南京大学 一种改性生物质炭-人工湿地耦合处理含磷污水的方法
CN106277166A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 昆明理工大学 一种利用改性生物炭去除养殖废水中抗生素的方法
CN108728377A (zh) * 2018-05-21 2018-11-02 大连理工大学 一株同时具有异养硝化好氧反硝化和氨化功能的假单胞菌菌株、培养方法及其应用
CN108786738A (zh) * 2018-07-03 2018-11-13 西北农林科技大学 一种镁盐改性生物炭及其应用
CN111534448A (zh) * 2019-12-25 2020-08-14 广东石油化工学院 一种异养硝化-好氧反硝化假单胞菌及其培养方法和应用
CN111268807A (zh) * 2020-01-21 2020-06-12 武汉工程大学 利用土著脱氮微生物菌群脱除稀土浸矿场地残留铵盐淋出液中氨氮的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
乔楠，等: "改性硅藻土负载异养硝化-好氧反硝化菌对生活污水的处理研究", 《硅酸盐通报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113699060A (zh) * 2021-07-28 2021-11-26 重庆理工大学 耐低碳高氮的异养硝化-好氧反硝化鞘氨醇盒菌及其应用
CN113699060B (zh) * 2021-07-28 2023-05-16 重庆理工大学 耐低碳高氮的异养硝化-好氧反硝化鞘氨醇盒菌及其应用

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