CN112680358A

CN112680358A - 一种连续生产反硝化菌剂的工艺

Info

Publication number: CN112680358A
Application number: CN202110043269.8A
Authority: CN
Inventors: 薛飞; 曹洪亮; 宋迪; 刘昱; 余刚; 张帅威; 郭芳坤
Original assignee: Warwood Source Environmental Technology Jinan Co ltd
Current assignee: Warwood Source Environmental Technology Jinan Co ltd
Priority date: 2021-01-13
Filing date: 2021-01-13
Publication date: 2021-04-20

Abstract

本发明属于微生物菌剂生产技术领域，具体涉及一种连续生产反硝化菌剂的工艺。本发明的工艺，包括以的步骤：S1：准备培养基；S2：接种反硝化菌种后，S1中的培养基自原水箱中进入反应柱，进行硝化培养；控制反应温度在30～35℃，在此过程中不断回流；所产生的清水进入清水箱，培养过程中增殖产生的反硝化菌通过取样阀进入沉淀罐，控制反应柱内的反硝化菌体含量3000～5000 mg/L；所产生的气体通过排气管道排放出。采用本发明的工艺，实现了培养基的连续进出，始终维持系统中的培养基成分含量和菌体浓度处于恒定的状态，保证系统中菌体处于分裂增殖速率最快的对数生长期，极大提高了培养效率，降低了操作难度。

Description

一种连续生产反硝化菌剂的工艺

技术领域

本发明属于微生物菌剂生产技术领域，具体涉及一种连续生产反硝化菌剂的工艺。

背景技术

CN111875046A一种从活性污泥中定向富集亚硝氮积累型反硝化菌用的培养基，其特征在于，所述培养基包括：0.1～1.0g·L^-1硫酸铵、0.01～0.1g·L^-1磷酸二氢钠、0.1～1.3g·L^-1氯化钙、0.1～0.6g·L^-1七水硫酸镁、0.3～2ml·L^-1微量元素、碳酸氢钠、硝酸钠、以及醋酸钠；其中，添加所述硝酸钠和所述醋酸钠，以使所述培养基的COD/NO3^--N处于1.5-2.5的范围内；添加所述碳酸氢钠，以使所述培养基的初始pH处于8.5-9.0的范围内。

上述文献所述的培养方法为定向富集亚硝氮积累型反硝化菌，该类反硝化菌将污水中的硝态氮转化为亚硝态氮，而非最终转化为氮气，未完成污水脱氮全过程。而本专利所述反硝化菌生产工艺，为反硝化菌混合培养，既包括亚硝态氮积累性，也包括能够实现全程脱氮的反硝化菌。产品反硝化菌群更为丰富多样，对不同环境适应性及抗冲击能力强。

此外，关于反硝化菌剂的生产或培养装置，CN203683204U提供了一种异养硝化好氧反硝化菌剂的载体附着式循环培养装置，上述专利文献所提供的装置，针对传统菌剂循环培养方式，如沉降、离心和膜过滤等在废液分离和干燥保存中的不足，侧重于将载体附着与循环培养相结合，所提供的一种实现菌剂高效培养的新的培养装置。上述的培养装置通过“培养-排料-固液分离-补料-培养”进行周期式菌剂培养，为序批示连续培养，培养过程中培养体系营养物质的浓度和菌体含量处于周期式变化中，无法保证菌体始终处于最佳对数生长期。

因此，需要从工艺和设备两方面入手，发明一种能实现培养基连续进出且培养效率高的反硝化菌剂的生产工艺以及与之相配套的设备。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种能实现培养基的连续进出，培养效率高的反硝化菌剂的生产工艺；

本发明所提供的一种连续生产反硝化菌剂的工艺，包括以的步骤：

S1：准备培养基；

S2：接种反硝化菌种后，从底部布水器进培养基，S1中的培养基自原水箱中进入反应柱，对反硝化菌种进行反硝化培养；反应柱的夹套通过下进上出的方式实现热水不断的循环对反应柱内部进行加热，使得反应时温度控制在30～35℃；同时回流管道在回流泵的作用下不断的实现反应柱内菌剂的回流；反硝化过程中所产生的清水进入清水箱，培养过程中增殖产生的反硝化菌通过取样阀进入沉淀罐，控制反应柱内的反硝化菌体含量3000～5000mg/L；所产生的气体通过排气管道排放出，同时流量计对所排放的气体进行测量。

优选的，上述的培养基包括：碳源0.5～4.0g/L、硝态氮源0.3～8.0g/L、有机氮源0.1～0.6g/L、无机营养盐0.005～0.2g/L，余量为水。

优选的，上述的碳源为：乙酸钠、柠檬酸、葡萄糖、麦芽糖、乙二醇、丙三醇中的至少一种。

优选的，上述的硝态氮源为：硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙中的至少一种。

优选的，上述的有机氮源为：酵母膏、蛋白胨、豆粕、玉米浆中的至少一种。

优选的，上述的无机营养盐为：氯化锰、硫酸镁、硫酸铜、硫酸锌、氯化钙中的至少一种。

优选的，上述的反硝化菌种的接种量500～1000mg/L。

优选的，上述的碳源化学需氧量：硝态氮源硝态氮含量为4：1～10：1。

优选的，上述的S1中，准备培养基的具体步骤如下：

选择碳源：选择乙酸钠、柠檬酸、葡萄糖、麦芽糖、乙二醇、丙三醇中的至少一种作为碳源，其用量为0.5～4.0g/L；

选择硝态氮源：选择硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙中的至少一种作为氮源，其用量为0.3～8.0g/L；

选择有机氮源：选择酵母膏、蛋白胨、豆粕、玉米浆中的至少一种作为氮源，用量为0.1～0.6g/L；

选择无机营养盐，选择氯化锰、硫酸镁、硫酸铜、硫酸锌、氯化钙中的至少一种作为无机营养盐，其用量为0.005～0.2g/L。

本发明的有益效果在于：

(1)采用本发明的工艺，实现了培养基的连续进出，始终维持系统中的培养基成分含量和菌体浓度处于恒定的状态，保证系统中菌体处于分裂增殖速率最快的对数生长期，极大提高了培养效率，降低了操作难度；

(2)本发明的工艺结合本发明的设备，极大的提高了生产效率，此外，本发明的设备易于大规模的推广和应用。

附图说明

图1为本发明的反硝化菌剂生产工艺中所采用的设备的结构示意图；

图中，1-原水箱，2-清水箱，3-反应柱，4-水浴加热装置，5-回流泵，6-提升泵，7-配电箱，8-流量计，9-进水管道，10-取样阀，11-搅拌器；12-排气管道，13-出水管道。

具体实施方式

为了能使本领域技术人员更好的理解本发明，现结合具体实施方式对本发明进行更进一步的阐述。

实施例1

一种连续生产反硝化菌剂的工艺，包括以下的步骤：

S1准备培养基：

选择碳源：选择乙酸钠作为碳源，其用量为2.0g/L；

选择硝态氮源：选择硝酸钠作为氮源，其用量为6.0g/L；

选择有机氮源：选择酵母膏作为氮源，用量为0.5g/L；

选择无机营养盐，选择氯化锰作为无机营养盐，其用量为0.1g/L；

S2：接种反硝化菌种，接种量按800mg/L，从底部布水器进培养基，培养基自原水箱1中进入反应柱3之后，对菌剂进行反硝化培养；反应柱3的夹套通过下进上出的方式实现热水不断的循环对反应柱3内部进行加热，使得反应时温度控制在35℃左右；同时回流管道在回流泵的作用下不断的实现反应柱3内菌剂的回流，从而达到均匀混合反应柱3内菌剂的目的；上述的过程中，保持碳源化学需氧量：硝态氮源硝态氮含量为5：1；

反硝化过程中所产生的清水进入清水箱，培养过程中增殖产生的反硝化菌通过取样阀10进入沉淀罐，控制反应柱内的反硝化菌体含量4000mg/L；所产生的气体通过排气管道12排放出，同时流量计对所排放的气体进行测量，通过上述的反应器实现了反硝化菌剂的连续生产。

用于连续生产反硝化菌剂的反应器，包括：带有夹套的反应柱3、水浴加热装置4；

反应柱3的下底部通过管道与原水箱1相连接；反应柱3上顶部通过管道与清水箱2相连接；

水浴加热装置4的下部与进水管道9的一端相连接，进水管道9的另一端与反应柱3下部的夹套层相连通；水浴加热装置4的上部与出水管道13的一端相连接，出水管道13的另一端与反应柱上部的夹套相连通；

反应柱3与回流泵通过回流管道形成一个闭合回路；

反应柱3上部有排气管道12，用于将反硝化时所产生的废气排放出。

上述的排气管道12与流量计8相连接。

上述的反应柱3外壁上有多个取样阀10，取样阀10通过管道与反应柱内部的反应区域相连通；取样阀10的下端是取样口。

上述的取样阀10有5个，也可以根据实际情况设置取样阀10的数量，比如4个或3个或6个。

相邻的取样阀10之间的间距相等，便于取不同平面的样品菌剂进行检测。

原水箱1内有搅拌器11，搅拌器11由电机带动其旋转搅拌，其作用在于使原水箱1内的水混合均匀，有利于后续的反硝化菌剂生产。

上述的回流泵5为蠕动泵，通过该回流泵5使得反应柱内的菌剂不断的回流，从而达到使反应柱3内菌剂混合均匀的目的。

在原水箱1与反应柱3下底部之间的管道上有提升泵6，用于将物料提升至反应柱3内。

水浴加热装置4与配电箱7相连接，由配电箱7供给电能。

回流泵5、提升泵6与配电箱7相连接，并且配电箱7上有对应的开关按钮，用于控制回流泵5、提升泵6的开启或关闭或调节其开启的程度。

本发明的工作原理是：原水自原水箱1中进入反应柱3之后，对菌剂进行反硝化培养；反应柱3的夹套通过下进上出的方式实现热水不断的循环对反应柱3内部进行加热，使得反应时温度控制在一定范围之内；同时回流管道在回流泵的作用下不断的实现反应柱3内菌剂的回流，从而达到均匀混合反应柱3内菌剂的目的；反硝化过程中所产生的清水进入清水箱，所产生的气体通过排气管道12排放出，同时流量计对所排放的气体进行测量。通过上述的反应器实现了反硝化菌剂的连续生产。

通过本发明的反应器，使原水进入反应柱3之后，菌剂在原水的环境中不断的繁殖扩增，实现了反硝化菌剂的连续生产。

本发明中，取样阀的数量可以根据具体的生产情况进行调整；水浴加热装置也可以替换为其它形式的加热装置，一切能实现上述目的的装置，均落在本发明的保护范围之内。

实施例2

一种连续生产反硝化菌剂的工艺，包括以的步骤：

S1准备培养基：

选择碳源：选择柠檬酸作为碳源，其用量为3.0g/L；

选择硝态氮源：选择硝酸钾作为氮源，其用量为5.0g/L；

选择有机氮源：选择蛋白胨作为氮源，用量为0.4g/L；

选择无机营养盐，选择硫酸镁作为无机营养盐，其用量为0.15g/L；

S2中，接种量按600mg/L，反应时温度控制在32℃左右，其余与实施例1相同。

实施例3

一种连续生产反硝化菌剂的工艺，包括以的步骤：

S1准备培养基：

选择碳源：选择麦芽糖作为碳源，其用量为3.0g/L；

选择硝态氮源：选择硝酸钙作为氮源，其用量为4.0g/L；

选择有机氮源：选择豆粕作为氮源，用量为0.4g/L；

选择无机营养盐，选择硫酸铜作为无机营养盐，其用量为0.15g/L；

实施例4

一种连续生产反硝化菌剂的工艺，包括以的步骤：

S1准备培养基：

选择碳源：选择乙二醇作为碳源，其用量为2.0g/L；

选择硝态氮源：选择硝酸钾作为氮源，其用量为4.0g/L；

选择有机氮源：选择玉米浆作为氮源，用量为0.35g/L；

选择无机营养盐：选择硫酸锌作为无机营养盐，其用量为0:09g/L；

S2中，接种量按800mg/L，反应时温度控制在32℃左右，其余与实施例1相同。

实施例5

一种连续生产反硝化菌剂的工艺，包括以的步骤：

S1准备培养基：

选择碳源：选择乙二醇、葡萄糖作为碳源，两者的用量分别为2.0g/L；

选择硝态氮源：选择硝酸钾作为氮源，其用量为5.0g/L；

选择有机氮源：选择蛋白胨、豆粕作为氮源，两者的用量分别为0.3g/L；

选择无机营养盐，选择氯化钙作为无机营养盐，其用量为0.08g/L；

S2中，接种量按700mg/L，反应时温度控制在32℃左右，其余与实施例1相同。

实施例6

一种连续生产反硝化菌剂的工艺，包括以的步骤：

S1准备培养基：

选择碳源：选择柠檬酸、丙三醇作为碳源，两者的用量分别为1.5g/L；

选择硝态氮源：选择硝酸钠作为氮源，其用量为5.0g/L；

选择有机氮源：选择酵母膏作为氮源，用量为0.4g/L；

选择无机营养盐，选择氯化锰、硫酸镁作为无机营养盐，其用量为0.08g/L；

实施例7

一种连续生产反硝化菌剂的工艺，包括以的步骤：

S1准备培养基：

选择碳源：选择柠檬酸、丙三醇作为碳源，其用量分别为2.0g/L；

选择硝态氮源：选择硝酸钠、硝酸钾作为氮源，其用量分别为2.0g/L；

选择有机氮源：选择酵母膏作为氮源，用量为0.5g/L；

选择无机营养盐，选择硫酸镁作为无机营养盐，其用量为0.05g/L；

实施例8

一种连续生产反硝化菌剂的工艺，包括以的步骤：

S1准备培养基：

选择碳源：选择柠檬酸、麦芽糖作为碳源，两者的用量分别为2.0g/L；

选择硝态氮源：选择硝酸钠作为氮源，其用量为6.0g/L；

选择有机氮源：选择酵母膏、玉米浆作为氮源，用量为0.25g/L；

选择无机营养盐，选择氯化锰作为无机营养盐，其用量为0.05g/L；

实施例9

与实施例1的不同在于，碳源化学需氧量：硝态氮源硝态氮含量为5：1；其余与实施例1相同。

通过以上的工艺和装置，使原水进入反应柱之后，菌剂在原水的环境中不断的繁殖扩增，实现了反硝化菌剂的连续生产。

实施例10

为了对本发明的工艺及设备的反硝化脱氮速率等效果进行验证，本发明人进行了如下的实验：

反硝化脱氮速率验证方法其步骤如下：

1、称取1.2g葡萄糖和1.2g硝酸钠，溶解于1L去离子水中(COD大约1200mg/L，硝态氮大约200mg/L，碳氮比约为6:1；

2、控制DO<0.5mg/L(有条件情况下用二氧化碳或氮气置换)，控制温度20～30℃；

3、投加5％反硝化菌剂；

4、从0h开始，每隔4h取样检测反应体系中总氮含量；

表1实施例及市售产品处理污水的效果比较

实施例1～9是指采用实施例1～9中的工艺及设备培养反硝化菌。

结果表明，通过本发明的工艺培养的反硝化菌剂脱氮速率显著高于市售其它反硝化，这说明本发明的产品其生产工艺科学、设计合理，大大提高了反硝化菌的生产效率，所得反硝化菌脱氮速率显著高于同类产品。

实施例2～9中的工艺及方法处理效果相比，与实施例1几乎相同，这说明本发明的工艺处理污水，其重现性较好，稳定性较好。

Claims

1.一种连续生产反硝化菌剂的工艺，包括以的步骤：

S1：准备培养基；

S2：接种反硝化菌种后，从底部布水器进培养基，S1中的培养基自原水箱中进入反应柱，对反硝化菌种进行反硝化培养；反应柱的夹套内的循环热水对反应柱内部加热，使反应温度保持在30～35℃；同时回流管道在回流泵的作用下不断的实现反应柱内菌剂的回流；反硝化过程中所产生的清水进入清水箱，培养过程中增殖产生的反硝化菌通过取样阀进入沉淀罐，控制反应柱内的反硝化菌体含量3000～5000 mg/L；反应过程中所产生的气体通过排气管道排放出。

2.如权利要求1所述的一种连续生产反硝化菌剂的工艺，其特征在于，所述的培养基包括：碳源 0.5～4.0 g/L、硝态氮源0.3～8.0 g/L、有机氮源0.1～0.6 g/L、无机营养盐0.005～0.2 g/L，余量为水。

3.如权利要求1所述的一种连续生产反硝化菌剂的工艺，其特征在于，所述的碳源为：乙酸钠、柠檬酸、葡萄糖、麦芽糖、乙二醇、丙三醇的至少一种。

4.如权利要求1所述的一种连续生产反硝化菌剂的工艺，其特征在于，硝态氮源为：硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙中的至少一种。

5.如权利要求1所述的一种连续生产反硝化菌剂的工艺，其特征在于，有机氮源为：酵母膏、蛋白胨、豆粕、玉米浆中的至少一种。

6.如权利要求1所述的一种连续生产反硝化菌剂的工艺，其特征在于，无机营养盐为：氯化锰、硫酸镁、硫酸铜、硫酸锌、氯化钙中的至少一种。

7.如权利要求1所述的一种连续生产反硝化菌剂的工艺，其特征在于，反硝化菌种的接种量500～1000 mg/L。

8.如权利要求1所述的一种连续生产反硝化菌剂的工艺，其特征在于，碳源化学需氧量：硝态氮源硝态氮含量为4：1～10：1。

9.如权利要求1所述的一种连续生产反硝化菌剂的工艺，其特征在于，S1中，准备培养基：

选择碳源：选择乙酸钠、柠檬酸、葡萄糖、麦芽糖、乙二醇、丙三醇的至少一种作为碳源，其用量为0.5～4.0 g/L；

选择硝态氮源：选择硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙中的至少一种作为氮源，其用量为0.3～8.0 g/L；

选择有机氮源：选择酵母膏、蛋白胨、豆粕、玉米浆中的至少一种作为氮源，用量为0.1～0.6 g/L；

选择无机营养盐：选择氯化锰、硫酸镁、硫酸铜、硫酸锌、氯化钙中的至少一种作为无机营养盐，其用量为0.005～0.2 g/L。