CN113233614A - 用于好氧培养生物法在线再生活性炭类吸附载体的复合功能菌剂及其应用 - Google Patents

用于好氧培养生物法在线再生活性炭类吸附载体的复合功能菌剂及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113233614A
CN113233614A CN202110587104.7A CN202110587104A CN113233614A CN 113233614 A CN113233614 A CN 113233614A CN 202110587104 A CN202110587104 A CN 202110587104A CN 113233614 A CN113233614 A CN 113233614A
Authority
CN
China
Prior art keywords
activated carbon
raw water
microbial inoculum
carbon adsorption
adsorption carrier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110587104.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113233614B (zh
Inventor
徐韡卿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of CN113233614A publication Critical patent/CN113233614A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113233614B publication Critical patent/CN113233614B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/10—Packings; Fillings; Grids
    • C02F3/104—Granular carriers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/10—Packings; Fillings; Grids
    • C02F3/105—Characterized by the chemical composition
    • C02F3/106—Carbonaceous materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F2003/001—Biological treatment of water, waste water, or sewage using granular carriers or supports for the microorganisms
    • C02F2003/003—Biological treatment of water, waste water, or sewage using granular carriers or supports for the microorganisms using activated carbon or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/08—Chemical Oxygen Demand [COD]; Biological Oxygen Demand [BOD]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/14—NH3-N
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)
  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于好氧培养生物法在线再生活性炭类吸附载体的复合功能菌剂，其包括能够降解目标原水中的目标污染物的菌，所述目标原水中的目标污染物为有机物和氨氮。将复合功能菌剂投入活性炭滤池，通过驯化能够在活性炭类吸附载体上形成由致密的、丰富的菌群及其分泌物形成的共生体，由此实现生物法在线再生活性炭类吸附载体，从而在保障对目标污染物去除效果不会降低的同时，简化工艺，并大大缩减工程运营和人力成本。

Description

用于好氧培养生物法在线再生活性炭类吸附载体的复合功能 菌剂及其应用
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种用于好氧培养生物法在线再生活性炭类吸附载体的复合功能菌剂及其应用。
背景技术
在水处理领域吸附载体主要用于对有机污染物的吸附，良好的吸附载体不仅仅需要很高的吸附容量量，其表面结构也有一定的要求。以活性炭为例，因其具有丰富空隙结构和复杂的比表面积，以及强大的吸附能力和良好的化学稳定性，作为各种水质处理的应用技术而被广泛认可。但是活性炭对不同水质污染物的吸附性虽然表现稳定，一旦达到吸附饱和，就会降低吸附效率，甚至不再具有吸附能力，需及时替换，故运行费用较高，同时对于吸附饱和活性炭的处理也会成为用户的负担。因此，应用于水处理领域，如何能够将吸附质从吸附饱和的活性炭中去除来实现活性炭再生，是一个常见的技术问题。最常用的加热再生法，将吸附饱和的活性炭转移处理，通过设置再生温度850℃左右将活性炭中吸附的有机物进行高温降解，已在实际工程中广泛应用。虽然具备了一定的规模和广泛性，但是操作繁琐、并且消耗大量的能耗、运维以及人力成本，不适应于实际的工程应用。因此，如何使活性炭在现场发挥吸附作用的同时一边实现吸附性能再生，从而规避线下处理饱和活性炭使其再生的技术费用，节省运行成本是一个棘手的技术问题。
目前在线处理主要以超声波再生法作为显著技术，利用超声波发生装置固定在活性炭滤池，将超声波探针伸入活性炭滤池中，通过超声降解吸附在活性炭表面的有机物从而实现原位再生。该技术虽然能够实现活性炭再生，但对微生物的降解活性也会造成一定影响，甚至对某些菌种造成致命打击，从而对于滤池本身而言丧失一定的降解能力；从工程应用的角度也增加了运行成本。而生物法再生则是利用微生物分解吸附在活性炭上的有机物，以达到降解污染物的同时再生活性炭的目的，同时也作为普遍的水处理技术被应用。但是该技术理论上的可行性很难投入到复杂的工程应用中，是因为不同的水体体系复杂，原水中含有不同的微生物种群，会对降解活性炭有机物的功能菌造成干扰，甚至会使功能菌群失效。而采用直接投加功能菌的方式分解吸附在活性炭上的有机物来维持活性炭吸附能力的工艺或技术，对进水有机物的要求是50mg/L以下，这严重限制了实际工程的应用。如何在现有活性炭滤池基础上，不依托其它技术手段而仅通过技术主体本身就能够充分发挥功能菌的降解性，也无需考虑原水体系中复杂土著微生物对外源投加的功能菌的降解效果造成干扰，从而实现活性炭的吸附再生性，具有广阔的市场前景。
发明内容
本发明的目的在于为解决现有技术中存在的缺陷，提供一种用于好氧培养生物法在线再生活性炭类吸附载体的复合功能菌剂及其应用。该复合功能菌剂能够降解目标原水中的有机物和氨氮，且经过在原水环境中驯化能够形成适应原水环境的复合型功能菌群稳定地附着在活性炭类吸附载体上，然后进一步用于降解目标原水中的目标污染物。利用该复合功能菌剂能够在保留原水，不除原菌的条件下，通过将其投入活性炭滤池形成生物膜的启动方法，来实现生物法在线再生活性炭类吸附载体的技术，在保证目标污染物(有机物、氮等)去除效果不降低的同时，简化工艺，并大大缩减工程运营和人力成本。
为此，本发明第一方面提供了一种用于好氧培养生物法在线再生活性炭类吸附载体的复合功能菌剂，其包括能够降解目标原水中的目标污染物的菌，其中，所述目标原水中的目标污染物为有机物和氨氮。
根据本发明的一些实施方式，所述复合功能菌剂包含陶厄氏菌属(Thauera)、红杆菌属(Rhodobacter)、盐单胞菌属(Halomonas)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、不动杆菌属(Acinetobacter)、芽殖杆菌属(Gemmobacter)、短杆菌属(Brevibacterium)的菌中的至少两种。
在本发明的一些具体优选的实施例中，所述复合功能菌剂包含保藏编号为CGMCCNo.21641的陶厄氏菌WQ2021001株、保藏编号为CGMCC No.21642的辛芳芳红杆菌WQ2021002株、保藏编号为CGMCC No.21643的盐单胞菌WQ2021003株、保藏编号为CGMCC No.21644的鞘氨醇单胞菌WQ2021004株、保藏编号为CGMCC No.21645的不动杆菌WQ2021005株、保藏编号为CGMCC No.21646的芽殖杆菌WQ2021006株和保藏编号为CGMCC No.21647的短杆菌WQ2021007株中的至少两种。
根据本发明的另一些实施方式，所述复合功能菌剂还任选地包含红球菌属(Rhodococcus)、微球菌属(Micrococcus)的菌和芽殖杆菌属(Gemmobacter)中其他的菌中的至少一种。
根据本发明的又一些实施方式，所述复合功能菌剂还任选地包含罗思河小杆菌属(Rhodanobacter)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)、分枝杆菌属(Mycobacterium)、片球菌属(Pediococcus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、无色杆菌属(Achromobacter)的菌中的至少一种。
本发明第二方面提供了如本发明第一方面所述的复合功能菌剂在生物法在线再生活性炭类吸附载体中的应用，其包括：
步骤S1，在滤池中，将复合功能菌剂与活性炭类吸附载体和目标原水混合培养，驯化，获得具有稳定附着的适应于原水环境的复合型功能菌群的活性炭类吸附载体；
步骤S2，向滤池中通入目标原水对目标污染物进行降解处理，获得可排放水。
根据本发明的一些实施方式，步骤S1包括：
步骤B，将复合功能菌剂、营养液与目标原水混合，曝气，获得复合功能菌剂-目标原水混合液；
步骤C，将复合功能菌剂-目标原水混合液加入含有活性炭类吸附载体的滤池中，并向滤池加入目标原水，使水位上升到刚好浸没活性炭类吸附载体，获得复合功能菌剂-活性炭类吸附载体-目标原水混合物；
步骤D，向滤池中通入空气，闷曝，对复合功能菌剂-活性炭类吸附载体-目标原水混合物进行好氧培养后，将滤池中液体排空；
步骤E，重复步骤B-D，使适应原水环境的复合型功能菌群稳定附着在活性炭类吸附载体中，获得具有稳定附着的适应原水环境的复合型功能菌群的活性炭类吸附载体；
在步骤E中，重复步骤B-D 2次以上，优选为2-3次。
在本发明的一些实施例中，在步骤C中，将复合功能菌剂-目标原水混合液均匀地分布于活性炭类吸附载体上；优选地，滤池中的活性炭类吸附载体为清洗过的活性炭类吸附载体。
在本发明的另一些实施例中，在步骤D中，保持水温在18～42℃之间；优选地，所述好氧培养的时间为5～9天。
本发明中，所述营养液含有碳、氮、磷元素；优选地，所述营养液含有葡萄糖、尿素和磷酸二氢钾；进一步优选地营养液中碳、氮和磷的摩尔比为100∶5∶1。
在本发明的一些实施例中，在复合功能菌剂-目标原水混合液中，所述复合功能菌剂与营养液中碳源的质量比为(1～100)∶1，优选为(1～10)∶1；所述水与复合功能菌剂和营养液的总质量之比为(1～1000)∶1，优选为(1～100)∶1。
本发明中，所述活性炭类吸附载体包括活性炭和/或活性焦。
在本发明的一些实施例中，所述活性炭为煤制颗粒状活性炭；优选地，所述活性炭的碘值为600～1100，强度＞90％，比表面积为500～1200m2/g。
在本发明的另一些实施例中，所述活性焦为碘值为400～800，强度＞90％，比表面积为400～800m2/g。
本发明中，所述目标原水的COD为40～3858mg/L，氨氮含量为5～100mg/L，特别地，所述目标原水的COD为200～3858mg/L，氨氮含量为13～96mg/L。
在本发明的一些实施例中，所述目标原水包括处理工业废水的调节池出水、初沉池出水、二沉池出水、高密池出水、MBR膜出水、RO膜浓水和冷却塔循环排污水中的一种或几种；所述工业废水包括纺织染整废水、石油石化废水、精细化工废水、煤化工废水、热能工程废水、造纸废水、医药废水、医疗废水、发酵废水、食品废水和市政废水中的一种或几种。
本发明的有益效果如下：
本发明所提供的生物在线再生活性炭类吸附载体的方法能够保留原水，不用过滤原菌的基础上，通过将复合功能菌剂投入活性炭滤池，并在活性炭类吸附载体上形成由致密的、丰富的菌群及其分泌物形成的共生体的启动方法，来实现生物法在线再生活性炭类吸附载体技术，在保证目标污染物(有机物、氨氮等)去除效果不降低的同时，简化工艺，并大大缩减工程运营和人力成本。
附图说明
下面将结合附图对本发明做进一步的阐述。
图1为本发明的研究中所使用的滤池的示意图。
图2示出活性炭吸附饱和过程COD含量变化。
图3示出Ⅰ号活性炭滤池进出水COD含量监测结果。
图4示出Ⅱ号活性炭滤池进出口COD含量监测结果(进水COD200～500mg/L)。
图5示出Ⅱ号活性炭滤池进出口COD含量监测结果(进水COD1996～2241mg/L)。
图6示出Ⅱ号活性炭滤池进出口COD含量监测结果(进水COD2655～3858mg/L)。
图7示出Ⅱ号活性焦滤池进出口COD含量监测结果。
图8示出Ⅱ号活性炭滤池进出口氨氮含量监测结果(进水氨氮13mg/L～29mg/L)。
图9示出Ⅱ号活性炭滤池进出口氨氮含量监测结果(进水氨氮82～96mg/L)。
图10为使用前活性炭扫描电镜图。
图11为Ⅰ号滤池活性炭扫描电镜图。
图12为Ⅱ号滤池活性炭扫描电镜图。
菌种保藏
陶厄氏菌(Thauera sp.)，由徐韡卿分离、鉴定，已在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏(简称：CGMCC)；地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所)进行保藏，保藏日期：2021年01月18日，保藏编号：CGMCC No.21641。本发明中该菌株被命名为陶厄氏菌WQ2021001株(Thauera sp.strain WQ2021001)。
辛芳芳红杆菌(Rhodobacter Xinfangfangia)，由徐韡卿分离、鉴定，已在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏(简称：CGMCC)；地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所)进行保藏，保藏日期：2021年01月18日，保藏编号：CGMCC No.21642。本发明中该菌株被命名为辛芳芳红杆菌WQ2021002株(RhodobacterXinfangfangia strain WQ2021002)。
盐单胞菌(Halomonas sp.)，由徐韡卿分离、鉴定，已在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏(简称：CGMCC)；地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所)进行保藏，保藏日期：2021年01月18日，保藏编号：CGMCC No.21643。本发明中该菌株被命名为盐单胞菌WQ2021003株(Halomonas sp.strain WQ2021003)。
鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas sp.)，由徐韡卿分离、鉴定，已在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏(简称：CGMCC)；地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所)进行保藏，保藏日期：2021年01月18日，保藏编号：CGMCCNo.21644。本发明中该菌株被命名为鞘氨醇单胞菌WQ2021004株(Sphingomonas sp.strainWQ2021004)。
不动杆菌(Acinetobacter sp.)，由徐韡卿分离、鉴定，已在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏(简称：CGMCC)；地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所)进行保藏，保藏日期：2021年01月18日，保藏编号：CGMCCNo.21645。本发明中该菌株被命名为不动杆菌WQ2021005株(Acinetobacter sp.strainWQ2021005)。
芽殖杆菌(Gemmobacter sp.)，由徐韡卿分离、鉴定，已在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏(简称：CGMCC)；地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所)进行保藏，保藏日期：2021年01月18日，保藏编号：CGMCC No.21646。本发明中该菌株被命名为芽殖杆菌WQ2021006株(Gemmobacter sp.strain WQ2021006)。
短杆菌(Brevibacterium sp.)，由徐韡卿分离、鉴定，已在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏(简称：CGMCC)；地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所)进行保藏，保藏日期：2021年01月18日，保藏编号：CGMCC No.21647。本发明中该菌株被命名为短杆菌WQ2021007株(Brevibacterium sp.strain WQ2021007)。
具体实施方式
为使本发明容易理解，下面将结合实施例来详细说明本发明。但在详细描述本发明前，应当理解本发明不限于描述的具体实施方式。还应当理解，本文中使用的术语仅为了描述具体实施方式，而并不表示限制性的。
除非另有定义，本文中使用的所有术语与本发明所属领域的普通技术人员的通常理解具有相同的意义。虽然与本文中描述的方法和材料类似或等同的任何方法和材料也可以在本发明的实施或测试中使用，但是现在描述了优选的方法和材料。
Ⅰ、术语
本发明所述用语“可排放水”是指符合污水综合排放标准或符合法律或法规规定的可以排放的水或可以利用的水。
本发明所述用语“水力停留时间”是指待处理污水在反应器内的平均停留时间(HRT)，也就是污水与生物反应器内微生物作用的平均反应时间。
本发明所述用语“任选地”是指选择性加入成分，亦指可以加入，也可以不加入。
本文所述用语“约”，“大约”，“基本上”和“主要”，当与元件，浓度，温度或其它物理或化学性质或特性的范围结合使用时，覆盖可能存在于属性或特性的范围的上限和/或下限中的变化，包括例如由舍入，测量方法或其他统计变化导致的变化。例如本文所述，与量，重量等相关的数值，被定义的“约”是每个特定值的所有数值加或减1％。例如，用语“约10％”应理解为“9％至11％”。
Ⅱ、实施方案
在工程应用领域针对吸附饱和的活性炭在线再生问题，一直作为痛点而迟迟无法提高活性炭的耐用性，不仅提高了运维成本，并利用外界手段进行活性炭有机物的脱附，必然会对微生物的生存环境造成一定的影响，甚至会酿成“灭菌”的后果，从而导致滤池整体对水质污染物的降解能力大大降低。而“在线再生”最理想的解决方案是依托技术本身，使吸附饱和的活性炭在不需要任何外加技术下，通过附着在活性炭孔隙中的微生物对吸附的有机物进行降解，从而提高活性炭的耐用性可长期使用。在这个过程中，不需要任何繁琐的技术操作，单单通过功能菌剂的投加方式使其稳定附着在活性炭表面形成由适应原水环境的致密的、丰富的菌群及其分泌物形成的共生体，就足以实现活性炭吸附目标污染物(有机物、氮等)的同时，持续被功能菌进行降解脱附，从而保持恒定的吸附容量。同时该操作过程，不需要顾虑原水的菌群和投加的功能菌群形成竞争效应而对原水菌群进行灭菌操作，对功能菌本身以及生存环境也不会造成伤害，功能菌种的降解性能也会保持良好稳定状态。因此考虑到工程实际应用价值，本发明不仅可以保持降低运维成本，易操作上手，并且完全适应于多数不同水质环境下活性炭类吸附载体滤池的应用背景。
本发明第一方面所涉及的复合功能菌剂，主要是用于在以好氧培养的方式处理所含目标污染物为有机物和氨氮的目标原水的过程中，以生物法在线再生活性炭类吸附载体的复合功能菌剂。
本发明人研究发现，在以好氧培养的方式处理所含目标污染物为有机物和氨氮的目标原水的过程中，将上述复合功能菌剂投入活性炭滤池，通过驯化能够在活性炭类吸附载体上形成由致密的、丰富的菌群及其分泌物形成的共生体，由此实现生物法在线再生活性炭类吸附载体，从而提高活性炭类吸附载体的耐用性，并对出水有机污染物的降解起到很好的促进作用，保障对目标污染物去除效果不会降低的同时，简化工艺，并大大缩减工程运营和人力成本。
本发明中所述“再生活性炭类吸附载体”是指重现或恢复甚至进一步提高活性炭类吸附载体的吸附性能。
根据本发明的一些实施方式，所述复合功能菌剂包含陶厄氏菌属(Thauera)、红杆菌属(Rhodobacter)、盐单胞菌属(Halomonas)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、不动杆菌属(Acinetobacter)、芽殖杆菌属(Gemmobacter)、短杆菌属(Brevibacterium)的菌中的至少两种。这可以理解为所述复合功能菌剂是由上述两种或两种以上不同菌属的菌组成的优势菌群。
优选地，所述复合功能菌剂包含保藏编号为CGMCC No.21641的陶厄氏菌WQ2021001株、保藏编号为CGMCC No.21642的辛芳芳红杆菌WQ2021002株、保藏编号为CGMCCNo.21643的盐单胞菌WQ2021003株、保藏编号为CGMCC No.21644的鞘氨醇单胞菌WQ2021004株、保藏编号为CGMCC No.21645的不动杆菌WQ2021005株、保藏编号为CGMCC No.21646的芽殖杆菌WQ2021006株和保藏编号为CGMCC No.21647的短杆菌WQ2021007株中的至少两种。
本发明人研究发现，本发明中所述复合功能菌剂还任选地包含红球菌属(Rhodococcus)、微球菌属(Micrococcus)的菌和芽殖杆菌属(Gemmobacter)中其他的菌中的至少一种时，对于复合功能菌剂好氧培养在线再生活性炭类吸附载体具有较好的增效作用。
本发明中所述“芽殖杆菌属(Gemmobacter)中其他的菌”是指芽殖杆菌属(Gemmobacter)中非芽殖杆菌2021006株的菌。这可以理解为，本发明中构成所述复合功能菌剂的芽殖杆菌属(Gemmobacter)的菌主要为保藏编号为CGMCC No.21646的芽殖杆菌WQ2021006株，除此之外，所述复合功能菌剂也可含有芽殖杆菌属(Gemmobacter)中其他的菌，其单独或与其他菌属的菌，例如红球菌属(Rhodococcus)和微球菌属(Micrococcus)的菌中的至少一种一起对于复合功能菌剂好氧培养在线再生活性炭类吸附载体具有较好的增效作用。
例如，在本发明的一些具体优选的实施例中，所述复合功能菌剂主要包含保藏编号为CGMCC No.21641的陶厄氏菌WQ2021001株(简称为陶厄氏菌)、保藏编号为CGMCCNo.21642的辛芳芳红杆菌WQ2021002株(简称为辛芳芳红杆菌)、保藏编号为CGMCCNo.21643的盐单胞菌WQ2021003株(简称为盐单胞菌)、保藏编号为CGMCC No.21644的鞘氨醇单胞菌WQ2021004株(简称为鞘氨醇单胞菌)、保藏编号为CGMCC No.21645的不动杆菌WQ2021005株(简称为不动杆菌)、保藏编号为CGMCC No.21646的芽殖杆菌WQ2021006株(简称为芽殖杆菌)和保藏编号为CGMCC No.21647的短杆菌WQ2021007株(简称为短杆菌)；优选地，本发明中所述复合功能菌剂还包含保藏编号CGMCC1.5361的黄色微球菌(Micrococcusflavus)、保藏编号CGMCC1.10292的拜登罗尔红球菌(Rhodococcus baikonurensis)和保藏编号CGMCC1.7745的淤泥芽殖杆菌(Gemmobacter caeni)。
另外，研究还发现，本发明中所述复合功能菌剂任选地包含罗思河小杆菌属(Rhodanobacter)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)、分枝杆菌属(Mycobacterium)、片球菌属(Pediococcus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、无色杆菌属(Achromobacter)的菌中的至少一种时，对于复合功能菌剂好氧培养在线再生活性炭类吸附载体也具有一定的增效作用。
本发明中，所述复合功能菌剂以种子液的形式配制。本发明中对于种子液的制备方法没有特别的限制，可以采用本领域常规的方法制备。
例如，在一些例子中，所述复合功能菌剂由上述陶厄氏菌、辛芳芳红杆菌、盐单胞菌、鞘氨醇单胞菌、不动杆菌、芽殖杆菌、短杆菌，黄色微球菌、拜登罗尔红球菌和淤泥芽殖杆菌组成，其中，陶厄氏菌、辛芳芳红杆菌、盐单胞菌、鞘氨醇单胞菌、不动杆菌、芽殖杆菌、短杆菌，黄色微球菌、拜登罗尔红球菌和淤泥芽殖杆菌的数量比为(1-2)∶(1-2)∶(1-2)∶(1-2)∶(1-2)∶(1-2)∶(1-2)∶(0.5-1)∶(0.5-1)∶(0.5-1)，优选为(1-1.5)∶(1-1.5)∶(1-1.5)∶(1-1.5)∶(1-1.5)∶(1-1.5)∶(1-1.5)∶(0.7-1)∶(0.7-1)∶(0.7-1)，更优选为1∶1∶1∶1∶1∶1∶1∶0.7∶0.7∶0.7。
本发明第二方面涉及如本发明第一方面所述的复合功能菌剂在生物法在线再生活性炭类吸附载体中的应用，其可以理解为利用本发明第一方面所述的复合功能菌剂生物法在线再生活性炭类吸附载体的方法，该方法采用将本发明第一方面所述的复合功能菌剂投入活性炭滤池并在活性炭类吸附载体上形成由致密的、丰富的菌群及其分泌物形成的共生体的启动方法来实现生物法在线再生活性炭类吸附载体，在保证目标污染物去除效果不降低的同时，简化工艺，并大大缩减工程运营和人力成本。
该方法包括：
步骤S1，在滤池中，将复合功能菌剂与活性炭类吸附载体和目标原水混合培养，驯化，获得具有稳定附着的适应于原水环境的复合型功能菌群的活性炭类吸附载体；
步骤S2，直接向滤池中满负荷通入目标原水对目标污染物进行降解处理，获得可排放水。
所述步骤S1具体包括：
步骤B，将复合功能菌剂、营养液与目标原水混合，曝气1～30min，使其充分混合，获得复合功能菌剂-目标原水混合液；
步骤C，将复合功能菌剂-目标原水混合液加入含有活性炭类吸附载体的滤池中，使其均匀地分布于活性炭类吸附载体上，并向滤池加入目标原水，使水位上升到刚好浸没活性炭类吸附载体，获得复合功能菌剂-活性炭类吸附载体-目标原水混合物；
步骤D，向滤池中通入空气，闷曝，对复合功能菌剂-活性炭类吸附载体-目标原水混合物进行好氧培养后，将滤池中液体排空；
步骤E，重复步骤B-D 2次以上，优选为2-3次，使适应原水环境的复合型功能菌群稳定附着在活性炭类吸附载体上并形成由致密的、丰富的菌群及其分泌物形成的共生体，获得具有稳定附着的适应原水环境的复合型功能菌群的活性炭类吸附载体。
本发明方法的特点在于：
所述营养液是提供微生物快速繁殖生长的溶液，主要由碳、氮、磷三种元素组成，其中包括常规的葡萄糖、尿素、磷酸二氢钾，且葡萄糖、尿素、磷酸二氢钾按C∶N∶P＝100∶5∶1的比例添加。
本发明中所述活性炭类吸附载体是指孔隙结构发达，具有较强吸附性的多孔吸附载体，其主要包括活性炭和/或活性焦。
所述活性炭为煤制颗粒状活性炭；优选地，所述活性炭的碘值为600～1100，强度＞90％，比表面积为500～1200m2/g。
所述活性焦为碘值为400～800，强度＞90％，比表面积为400～800m2/g。
本发明中目标原水的范围较为广泛，其COD在40～3858mg/L，氨氮含量在5～100mg/L，特别是其COD在200～3858mg/L，氨氮在13～96mg/L范围内的都可适用于本发明；所述目标原水包括处理工业废水的调节池出水、初沉池出水、二沉池出水、高密池出水、MBR膜出水、RO膜浓水和冷却塔循环排污水中的一种或几种；所述工业废水包括纺织染整废水、石油石化废水、精细化工废水、煤化工废水、热能工程废水、造纸废水、医药废水、医疗废水、发酵废水、食品废水和市政废水中的一种或几种。
在复合功能菌剂-目标原水混合液中，所述复合功能菌剂与营养液中碳源的质量比为(1～100)∶1，优选为(1～10)∶1，更优先为1∶1；所述水与复合功能菌剂和营养液的总质量之比为(1～1000)∶1，优选为(1～100)∶1,更优先为(1～10)∶1，更进一步优选为10∶1。
上述步骤C中是将上述步骤B的复合功能菌剂、营养液与目标原水混合后均匀加入活性炭滤池中，并均匀地分布于滤池中的活性炭类吸附载体上。在这个操作过程一般建议提前对滤池中的活性炭类吸附载体进行清洗，洗去漂浮炭及灰分等杂质，并保持活性炭类吸附载体在湿润状态下将复合功能菌剂-目标原水混合液加入含有活性炭类吸附载体的滤池中，这样有利于微生物更好的附着并进行生长；然后用泵将原水送入滤池中，通过泵压使水液面上升至浸没所有的活性炭类吸附载体，做好培养的准备。
本发明中对于用泵将目标原水送入滤池中的方式没有特别的限制，可以采用常规的泵送加水方式，例如，既可以用泵将目标原水从滤池底部送入滤池，也可以用泵将目标原水从滤池上部送入滤池，目前尚未观察到用泵将目标原水送入滤池中的方式对于后续复合功能菌剂-活性炭类吸附载体-目标原水混合物的驯化具有什么特别的影响。
本发明中对于“上述步骤B的复合功能菌剂、营养液与目标原水混合后均匀加入活性炭滤池中，并均匀地分布于滤池中的活性炭类吸附载体上”的“均匀加入”方式没有特别的限制，只要能够制得上述步骤B的复合功能菌剂、营养液与目标原水的混合液“均匀地分布”滤池中的活性炭类吸附载体上即可，例如，可以采用均匀喷洒的方式。
上述步骤D中，目标原水中目标污染物决定了活性炭滤池是好氧滤池，还是缺氧滤池，也就是说目标原水中目标污染物决定了步骤D对复合功能菌剂-活性炭类吸附载体-目标原水混合物进行好氧培养还是缺氧培养。
本发明中所述目标原水中的目标污染物为有机物和氨氮，因此所述活性炭滤池为好氧滤池；且在滤池底部利用气泵进行闷曝，通过持续5～9天的闷曝培养后，将滤池内的液体排空，为投加的菌种提供附着生存的环境。但是需要特别注意的是闷曝培养期间，需要保持水温在18～42℃之间。
上述步骤E是为在短时间内继续增加适应原水环境的菌种量，重复步骤B、步骤C和步骤D的操作，这样反复循环2～3次进行驯化，适应原水环境的复合型功能菌就会稳定附着在活性炭类吸附载体上，并形成由致密的、丰富的菌群及其分泌物形成的共生体，此时就可以直接通入目标原水进行目标污染物质的降解了。
本发明方法的特点还在于，不需要对原水进行额外的预处理，如对原水中的土著菌进行灭菌处理；另外本发明方法可根据原水的目标污染物而选择好氧条件。
本发明中所述活性炭滤池是指内含活性炭类吸附载体的滤池，本发明中对于活性炭滤池没有特别的限制，只要能够实现生物法在线再生活性炭类吸附载体，并进一步对目标污染物进行降解处理即可，可以采用本领域中常规的或现有的活性炭滤池。
本发明中对于活性炭滤池的液流的形式没有特别的限制，即可以采用上流式也可以采用下流式，例如，上流式或下流式滤池均可适用于本发明方法。
例如，在一些例子中，可以采用如图1所示的活性炭滤池，该滤池是本发明研究所用滤池，但不限于该滤池，也可以采用其他类型或结构的活性炭滤池。
图1所示的活性炭滤池包括由上至下依次设置的反应柱和底座，以及设置于反应柱和底座之间并将二者相连接的曝气盘8；其中，所述曝气盘8是模拟布气装置，表面均匀地分布着气孔；所述反应柱主要由柱体9以及填充于柱体内的活性炭类吸附载体组成；所述底座主要包括底座基体、以及设置于底座基体上的进水端口5和进气口6，所述进水端口5一端与原水泵4相连，另一端通过管道连接于柱体9的底部进水端口5，用于向反应柱(即滤池)内送入目标原水；进气口6一端与曝气泵7相连，另一端连接于曝气盘8内的曝气分布器，用于实现滤池曝气。
本领域技术人员应该了解的是，曝气盘8在实际工程应用中为布气装置(包括但不限于穿孔曝气管、布气滤头、布气滤砖等装置)以及级配砾石，起到用于分散和打碎气泡的作用；本发明中所述曝气盘8可以采用实际工程应用中的布气装置，也可以在实验室小试中采用在分布着贯通气孔的树脂板或塑料板等来制成。
在一些具体的实施例中，采用图1所示的活性炭滤池进行好氧培养生物法在线再生活性炭类吸附载体，其包括：
一、在滤池中，将复合功能菌剂与活性炭类吸附载体和目标原水混合培养，驯化，获得具有稳定附着的适应于原水环境的复合型功能菌群的活性炭类吸附载体；
(1)将复合型功能菌剂和营养液混合后与原水在水桶1中充分混合，曝气10～30min，获得复合功能菌剂-目标原水混合液；
(2)通过泵3将复合功能菌剂-目标原水混合液输送入进水口5，经柱体9的底部进水口进入柱体9，若有需要，可继续加入目标原水清洗水桶1，并将清洗水也输送到进水口5，同时从原水桶2注入原水，通过泵4经进水口5进入柱体9，并使柱体9内的液面达到完全浸没柱体9中活性炭类吸附载体的表面。当混合溶液完全浸湿柱体9内的活性炭类吸附载体表面上后，获得复合功能菌剂-活性炭类吸附载体-目标原水混合物；
(3)反应滤池为好氧滤池，利用曝气泵将空气经进气口6进入曝气盘8进行曝气；闷曝维持5～9天，为投加的菌种提供依附生存的环境。
经过5～9天闷曝后，将进水口5与原水泵之间的连接管断开，从进水口5将滤池内部的液体排空。
(4)重复上述步骤(1)至(3)的操作，通过功能菌液与营养液混合，外投进原水中充分混合，再输送至活性炭类吸附载体表面上，并用原水注入反应柱内部，直到达到时间条件后继续排空液体，循环2～3次进行驯化。
由此使得外投的复合功能菌剂能稳定的附着在活性炭类吸附载体上，并形成适应于原水环境的致密的、丰富的菌群及其分泌物形成的共生体嵌入活性炭类吸附载体丰富充盈的孔隙中。若干天后，获得具有稳定附着的适应原水环境的复合型功能菌群的活性炭类吸附载体。
二、向滤池中通入目标原水对目标污染物进行降解处理，获得可排放水
直接从原水池2中向反应滤池9通入原水至与出水口10相平齐的液面，活性炭滤池也开始投入生产工作，对原水中污染物进行降解，降解后的水从出水口10可排放至排水池11中。而在整个降解过程中，活性炭类吸附载体通过对有机污染物的吸附作用，而填在活性炭类吸附载体孔隙中的微生物以及形成的致密的、丰富的菌群及其分泌物形成的共生体会对吸附的有机物进行降解。此过程实现了活性炭类吸附载体边对有机物进行吸附，边被微生物降解而脱附的过程，从而进一步落实了活性炭类吸附载体的在线再生的目的，即提高了活性炭类吸附载体的耐用性。
从上述可以看出，本发明方法是在微生物筛选技术的支持下，将复合功能菌剂完全投入待降解原水中充分混合，然后倒入装有活性炭类吸附载体的滤池中进行浸润、闷曝或静置驯化后投入正常工作，使微生物附着于活性炭类吸附载体上并形成由致密的、丰富的菌群及其分泌物形成的共生体，长期降解活性炭类吸附载体吸附的目标污染物(有机物、氨氮等)，保障了活性炭类吸附载体的吸附效率，从而为生物法在线再生活性炭类吸附载体提供更为便捷的解决方法。
III、检测方法
一、COD测试实验
所需仪器主要包含：消解反应器(DRB 200,HACH)、紫外可见分光光度计(DR 3900，HACH)。
操作步骤主要包括：
1、配置分析水样
(1)取COD预制管试剂瓶(COD检测量程范围在30～1500mg/L)；
(2)选择第一样品为空白样，移取2ml纯净水至预制管内，拧紧盖子摇匀；
(3)第二个样品以及后面的若干测试样都移取2ml待测样至预制管内，拧紧盖子后摇匀。(注：摇匀后预制管发烫属于正常现象。)
2、消解
(1)对DRB200消解器进行开机，选择COD模式进行升温至150℃；
(2)打开安全罩依次将步骤1中的预制管放入消解孔内，盖上安全罩；
(3)开启后进行120min的消解倒计时；
(4)倒计时结束后会自动进入降温状态，当降温至120℃时打开安全罩，将预制管试剂摇匀后依次放入试管架静置并冷却至室温。
3、检测
(1)打开哈希DR3900，按选项-所有程序-435程序COD HR-开始；
(2)第一空白样预制管擦干净放入孔内，盖上遮光罩，归零；
(3)依次对测试样品进行检测并记录。
二、氨氮测试实验
所需仪器主要包含：紫外可见分光光度计(DR3900，HACH)。
操作步骤主要包括：
1、配置分析水样
(1)取高量程氨氮试剂管(检测量程范围在0.4～50mg/L)；
(2)选择第一样品为空白样，移取0.1ml无氨水至预制管内，并加入一包AmmoniaSalicylate试剂粉包，再加入一包Ammonia Cyanurate试剂粉包。盖紧盖子，上下摇晃试剂管使粉末溶解；
(3)第二个样品以及后面的若干测试样都移取0.1ml待测样至预制管后同(2)操作。
2、反应
(1)启动DR3900仪器定时器。计时反应20min。
3、检测
(1)计时时间结束后，选择NH3-N HR程序；
(2)将空白值的试剂管擦拭干净，并将它放入16mm圆形适配器中。按下Zero(零)”键进行仪器调零；
(3)其余样品管放入适配器按下“Read(读数)”键读取氨氮含量，结果以mg/L NH3-N为单位。
三、生物膜SEM检测方法，
所需仪器主要包括：体视显微镜(Leica,Wild M5)、临界点干燥仪(Leica,CPD300)，离子溅射仪(Leica,ACE600)、扫描电子显微镜(Leica,S4800)。
操作步骤主要包括：
1、试剂配置
(1)0.1mol/L磷酸缓冲液：2.60g的NaH2PO4·H2O和21.70g的NaHPO4·H2O溶于500mL无菌水中，调节pH 7.2；
(2)3％戊二醛固定液：50ml 0.2mol/L磷酸缓冲液和12mL25％戊二醛置于100mL容量瓶中混合均匀；
(3)1％锇酸：25mL 4％OsO4和50ml 0.2mol/L磷酸缓冲液置于100mL容量瓶中定容。
2、样品制备方法
(1)将载体样品用清水清洗；
(2)3％戊二醛固定样品3h；
(3)0.1mol/L磷酸缓冲液漂洗三次，每次5min；
(4)1％锇酸固定液固定1h；
(5)0.1mol/L磷酸缓冲液漂洗三次，每次5min；
(6)进行梯度乙醇脱水(30％→50％→70％→90％→100％乙醇3次，每次10min)；
(7)用醋酸异戊酯替换三次，每次10min；
(8)放入二氧化碳临界点干燥仪进行干燥；
(9)装台喷金，S-4800场发射扫描电子显微镜观察。
四、平板计数法
所需仪器主要包括：立式灭菌锅(HIRAYAMA,HRM242)、搅拌器(IKA T25)、恒温培养箱(常规)。
样品制备方法
(1)制备无菌LB固体培养基平板、无菌磷酸盐缓冲液备用；
(2)从反应器中取样0.1～0.3g活性炭类吸附载体放入5ml的无菌离心管中；
(3)用5mL无菌磷酸盐缓冲液轻轻冲洗三遍，弃上清液；
(4)再次加入用5mL无菌磷酸盐缓冲液，并置于水浴超声锅中超声15min；
(5)取100μL混合液，从10-1逐级稀释到10-7；
(6)每个梯度取100μL做平板涂布；
(7)将平板置于30℃恒温培养箱中培养72h记录菌落数。
实施例
以下通过具体实施例对于本发明进行具体说明。下文所述实验方法，如无特殊说明，均为实验室常规方法。下文所述实验材料，如无特别说明，均可由商业渠道获得。
本发明以下实施例1～3均以活性炭为吸附载体；实施例4以活性焦为载体；其中实施例1采用工业印染废水中的初沉池出水，其COD在200～500mg/L之间；实施例2采用煤化工废水中调节池出水，其COD在1996～2241mg/L之间；实施例3采用煤化工废水中调节池出水，其COD在2655～3858mg/L之间；实施例4采用某印染废水的初沉池出水作为进水，进水COD范围在211mg/L～283mg/L之间；实施例5选择某经开区污水处理厂氧化沟出水作为进水，其氨氮含量范围在13mg/L～29mg/L；实施例6选择某制药废水，其氨氮含量范围在82mg/L～96mg/L。
所述复合功能菌剂由以下菌株组成：
陶厄氏菌WQ2021001株，保藏编号为CGMCC No.21641；
辛芳芳红杆菌WQ2021002株，保藏编号为CGMCC No.21642；
盐单胞菌WQ2021003株，保藏编号为CGMCC No.21643；
鞘氨醇单胞菌WQ2021004株，保藏编号为CGMCC No.21644；
不动杆菌WQ2021005株，保藏编号为CGMCC No.21645；
芽殖杆菌WQ2021006株，保藏编号为CGMCC No.21646；
短杆菌WQ2021007株，保藏编号为CGMCC No.21647；
拜登罗尔红球菌(Rhodococcus baikonurensis)，保藏编号CGMCC1.10292(中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心)；
淤泥芽殖杆菌(Gemmobacter caeni)，保藏编号CGMCC1.7745(中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心)；
黄色微球菌(Micrococcus flavus)，保藏编号CGMCC1.5361(中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心)。
所述复合功能菌剂以种子液的形式配制，种子液采用本领域常规的方法制备；所述复合功能菌剂由陶厄氏菌、辛芳芳红杆菌、盐单胞菌、鞘氨醇单胞菌、不动杆菌、芽殖杆菌、短杆菌、黄色微球菌、拜登罗尔红球菌和淤泥芽殖杆菌的种子液按照陶厄氏菌∶辛芳芳红杆菌∶盐单胞菌∶鞘氨醇单胞菌∶不动杆菌∶芽殖杆菌∶短杆菌∶黄色微球菌∶拜登罗尔红球菌∶淤泥芽殖杆菌＝1∶1∶1∶1∶1∶1∶1∶0.7∶0.7∶0.7的体积比配制而成。
实施例1：
采用对照试验和采样检测来验证向滤池投加功能菌的操作方法能够实现活性炭在线再生。
1、试验
(1)设置两个相同条件的活性炭滤池，分别编号为Ⅰ号、Ⅱ号；
两个活性炭滤池的结构均如图1所示，两个滤池的反应柱尺寸保持一致，同时采用相同类型的活性炭，活性炭粒径以及投入反应柱的数量均保持一致，水力停留时间为2小时。
(2)向Ⅰ号滤池投加吸附饱和的活性炭，再添加功能菌剂对原水，曝气，进行降解；
选择烧杯实验对活性炭的吸附性能进行检验。选择了5g/L的活性炭，用三种不同COD浓度的进水进行吸附实验。每隔5min进行出水采样，测其COD值，并根据COD值的变化来判断活性炭的吸附性是否达到饱和。
待确定吸附饱和后，向Ⅰ号滤池投加吸附饱和的活性炭，再按上述方法加入菌剂，通入原水，曝气，进行吸附，每隔15min采样进行COD检测，当COD变化不明显时即确定吸附饱和，排空滤池中液体，将功能菌液与目标原水混合后的溶液将活性炭浸没，曝气培养后，继续进行通入原水试验。
(3)根据本发明技术方案的操作流程向Ⅱ号活性炭滤池中投加复合型功能菌液；
采用如图1所示的滤池及其好氧培养操作流程和步骤向Ⅱ号滤池投加复合型功能菌液后，并通入原水进行工作。
(4)每天分别取两个活性炭滤池中的产水进行COD检测，并在连续运行90天终止实验后，取反应器中活性炭颗粒进行扫描电镜、菌种计数等手段检测活性炭上微生物的分布情况。
通过Ⅰ号、Ⅱ号滤池的反应，每隔24h，连续90天对水样进行采集并测其COD，并于90天后终止反应，取两个反应器中的活性炭颗粒进行扫描电镜、菌种计数等手段检测活性炭上微生物的分布情况。
2、试验结果
在步骤(2)中，通过烧杯实验对活性炭的吸附性能检测，利用水样测试指标COD值生成的图2，分析图2发现进水COD浓度低的饱和时间慢，进水浓度高的饱和时间快，在进水COD值为238.5mg/L时，吸附时间长达70min左右出水COD已经趋于平稳，而其它进水浓度都早于70min。在进水COD为413.72mg/L，吸附时间达到90min，其COD含量比80min时出水的COD略高5.6％，由此可以推测是因为吸附饱和以后，活性炭不但不具备吸附性能，甚至会因为过饱和而脱附本身有机物。同理也可以推断在出水COD为635.3mg/L时，80min时出水COD略高于70min的原因。由此可以推断活性炭已达到饱和状态。
鉴于现场出水COD浓度在200mg/L～500mg/L之间，选择COD浓度为414mg/L的出水对活性炭进行吸附饱和后，投加菌液后放入现场对进出水COD值进行长达90天的监测，结果如图3所示。从图3中可以看出，吸附饱和后的活性炭再添加复合功能菌剂，对原水的有机物降解效果不足够稳定，这是因为微生物无法全部稳定附着于活性炭孔隙中，而是游离在活性炭外表面和原水环境中，因没有稳定的着床环境而无法进行有效的降解工作。因此，对于实现在线再生活性炭，解决工业应用中活性炭吸附饱和问题，对于复合功能菌剂的投加方案是非常重要的。
按照本发明前述的投加方式(即如图1所示的滤池及其好氧培养操作流程和步骤)，同样的操作步骤，在现场对进出水COD值进行长达90天的监测，结果也印证了上述的观点(见图4)，利用微生物降解在线解决活性炭吸附饱和问题具有非常显著的效果，其降解效率稳定且不受进水COD值的变化，充分说明了本发明投加复合功能菌剂的有效性。
图10是未使用的原活性炭电镜图，图11是饱和后的活性炭再加入复合菌剂的电镜图，图12是加入复合菌剂后进行降解的在线活性炭电镜图，三个图中可明显看到活性炭表面菌群分布的不同。图10中是不平整的活性炭表面，少有菌群的分布于凹凸不平的区域中；而图11是饱和后的活性炭再加入复合功能菌剂，相比图10，能够观察到有少量菌体群出现；而图12则是一开始就加入复合菌剂驯化后的活性炭，可看到大量丰富的菌群覆盖于活性炭的孔隙并形成由致密的、丰富的菌群及其分泌物形成的共生体；通过电镜的直观对比，可证明本发明中提供的投加复合功能菌剂的方法能使适应于原水环境的复合菌剂有效的附着于活性炭上并降解目标污染物而不流失，使活性炭在线再生。
分别取样Ⅰ号和Ⅱ号反应器中的活性炭，利用平板计数法进行菌数检测，取三次样分别进行计数，结果见表1。实验发现，三次样品结果显示Ⅰ号反应器中的活性炭上的菌数远低于Ⅱ号反应器中活性炭上的菌数2-3个数量级。结合图3、图4对COD的降解效果，说明饱和后的活性炭不利于微生物附着生长且去除COD的效果差，而本发明中所述功能菌剂投加方式能使微生物有效的附着在活性炭上，并能有效的去除COD。
表1 Ⅰ号和Ⅱ号反应器中活性炭上的菌含量
活性炭 Ⅰ号反应器 Ⅱ号反应器
1 2.0×10<sup>5</sup> 2.7×10<sup>8</sup>
2 4.0×10<sup>5</sup> 2.1×10<sup>8</sup>
3 2.4×10<sup>5</sup> 9.5×10<sup>7</sup>
实施例2：
为更具体说明本发明生物在线再生吸附载体的有效性，选择某煤化工现场水样，利用其废水的调节池出水作为进水，并在实施例1的Ⅱ号反应器上继续运行，对滤池进出水的COD进行48天的监测，结果如图5所示。进水COD范围在1996mg/L～2241mg/L之间，而出水COD在前20天左右在300mg/L～600mg/L之间波动，并在20天后趋势稳定。偶尔会由于进水的COD过大，对菌种的降解带来影响从而导致有波动，其出水最小COD可达102mg/L。
实施例3：
为更具体说明本发明生物在线再生吸附载体的有效性，继续选择某煤化工现场水样，利用其废水的调节池出水作为进水，并在实施例2的Ⅱ号反应器上继续运行，对滤池进出水的COD进行27天的监测，结果如图6所示。其进水COD为2655mg/L～3858mg/L，有较大范围的波动，但监测27天中，其出水COD大大降低，有部分波动，但从监测15天后来看其渐渐表现出稳定的降解趋势。
实施例4：
为了说明本发明以生物法在线再生吸附载体不局限于活性炭，也可以包括为孔隙结构发达，比表面积大的其他吸附载体，本实施案例以活性焦为例，并对活性焦吸附载体做了参数总结，如下表2。
表2吸附载体活性焦的基本参数
Figure BDA0003088041190000191
选择某印染厂初沉池废水作为进水端，进水COD范围在211mg/L-283mg/L，搭建Ⅱ号滤池，将复合功能菌剂、活性焦以及目标原水混合培养驯化后，对滤池进出水的COD进行40天的监测。
其它步骤均同活性炭，仅把活性焦作为载体替换活性炭。
完成上述操作方法后，对滤池进出水的COD进行40天监测，结果如图7所示。在40天的监测中可见原水的COD变化较大，但出水COD较为稳定。
实施例5：
为了说明本发明生物法在线再生吸附载体不只对有机物去除效果显著，对氨氮的去除也非常明显，选择某经开区污水处理厂氧化沟出水作为进水，搭建Ⅱ号滤池，将复合功能菌剂、活性炭以及目标原水混合培养驯化后，对滤池进出水的氨氮进行273天的监测，结果如图8所示。其进水端的氨氮含量为13mg/L～29mg/L，出水中的氨氮含量稳定，均低于1mg/L。这说明通过好氧培养的生物菌种附着在活性炭孔隙中，对氨氮同样具备非常良好的降解作用。
上述实施例通过实验论证了本发明方法对于活性炭实现“在线再生”的有效性。为更有针对性的说明本发明对工程应用的价值，采用实际工业废水进行验证。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明做出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (10)

1.一种用于好氧培养生物法在线再生活性炭类吸附载体的复合功能菌剂，其包括能够降解目标原水中的目标污染物的菌，其中，所述目标原水中的目标污染物为有机物和氨氮。
2.根据权利要求1所述的复合功能菌剂，其特征在于，
所述复合功能菌剂包含陶厄氏菌属(Thauera)、红杆菌属(Rhodobacter)、盐单胞菌属(Halomonas)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、不动杆菌属(Acinetobacter)、芽殖杆菌属(Gemmobacter)、短杆菌属(Brevibacterium)的菌中的至少两种；
优选地，所述复合功能菌剂包含保藏编号为CGMCC No.21641的陶厄氏菌WQ2021001株、保藏编号为CGMCC No.21642的辛芳芳红杆菌WQ2021002株、保藏编号为CGMCC No.21643的盐单胞菌WQ2021003株、保藏编号为CGMCC No.21644的鞘氨醇单胞菌WQ2021004株、保藏编号为CGMCC No.21645的不动杆菌WQ2021005株、保藏编号为CGMCC No.21646的芽殖杆菌WQ2021006株和保藏编号为CGMCC No.21647的短杆菌WQ2021007株中的至少两种。
3.根据权利要求2所述的复合功能菌剂，其特征在于，所述复合功能菌剂还任选地包含红球菌属(Rhodococcus)、微球菌属(Micrococcus)的菌和芽殖杆菌属(Gemmobacter)中其他的菌中的至少一种；优选地，所述复合功能菌剂还任选地包含罗思河小杆菌属(Rhodanobacter)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)、分枝杆菌属(Mycobacterium)、片球菌属(Pediococcus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、无色杆菌属(Achromobacter)的菌中的至少一种。
4.一种如权利要求1-3中任意一项所述的复合功能菌剂在生物法在线再生活性炭类吸附载体中的应用，其包括：
步骤S1，在滤池中，将复合功能菌剂与活性炭类吸附载体和目标原水混合培养，驯化，获得具有稳定附着的适应于原水环境的复合型功能菌群的活性炭类吸附载体；
步骤S2，向滤池中通入目标原水对目标污染物进行降解处理，获得可排放水。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤S1包括：
步骤B，将复合功能菌剂、营养液与目标原水混合，曝气，获得复合功能菌剂-目标原水混合液；
步骤C，将复合功能菌剂-目标原水混合液加入含有活性炭类吸附载体的滤池中，并向滤池加入目标原水，使水位上升到刚好浸没活性炭类吸附载体，获得复合功能菌剂-活性炭类吸附载体-目标原水混合物；
步骤D，向滤池中通入空气，闷曝，对复合功能菌剂-活性炭类吸附载体-目标原水混合物进行好氧培养后，将滤池中液体排空；
步骤E，重复步骤B-D，使适应原水环境的复合型功能菌群稳定附着在活性炭类吸附载体上，获得具有稳定附着的适应原水环境的复合型功能菌群的活性炭类吸附载体；
在步骤E中，重复步骤B-D 2次以上，优选为2-3次。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，在步骤C中将复合功能菌剂-目标原水混合液均匀地分布于活性炭类吸附载体上；优选地，滤池中的活性炭类吸附载体为清洗过的活性炭类吸附载体。
7.根据权利要求5或6中任意一项所述的应用，其特征在于，在步骤D中，保持水温在18～42℃之间；优选地，所述好氧培养的时间为5～9天。
8.根据权利要求4-7中任意一项所述的应用，其特征在于，所述营养液含有碳、氮、磷元素；优选地，所述营养液含有葡萄糖、尿素和磷酸二氢钾；进一步优选地营养液中碳、氮和磷的摩尔比为100∶5∶1；和/或，在复合功能菌剂-目标原水混合液中，所述复合功能菌剂与营养液中碳源的质量比为(1～100)∶1，优选为(1～10)∶1；所述水与复合功能菌剂和营养液的总质量之比为(1～1000)∶1，优选为(1～100)∶1。
9.根据权利要求4-8中任意一项所述的应用，其特征在于，所述活性炭类吸附载体包括活性炭和/或活性焦；优选地，所述活性炭为煤制颗粒状活性炭；更优选地，所述活性炭的碘值为600～1100，强度＞90％，比表面积为500～1200m2/g；和/或，优选地，所述活性焦为碘值为400～800，强度＞90％，比表面积为400～800m2/g。
10.根据权利要求4-9中任意一项所述的应用，其特征在于，所述目标原水的COD为40～3858mg/L，氨氮含量为5～100mg/L，特别地，所述目标原水的COD为200～3858mg/L，氨氮含量为13～96mg/L；优选地，所述目标原水包括处理工业废水的调节池出水、初沉池出水、二沉池出水、高密池出水、MBR膜出水、RO膜浓水和冷却塔循环排污水中的一种或几种；所述工业废水包括纺织染整废水、石油石化废水、精细化工废水、煤化工废水、热能工程废水、造纸废水、医药废水、医疗废水、发酵废水、食品废水和市政废水中的一种或几种。
CN202110587104.7A 2021-03-13 2021-05-27 用于好氧培养生物法在线再生活性炭类吸附载体的复合功能菌剂及其应用 Active CN113233614B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2021102719813 2021-03-13
CN202110271981 2021-03-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113233614A true CN113233614A (zh) 2021-08-10
CN113233614B CN113233614B (zh) 2023-07-07

Family

ID=77139271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110587104.7A Active CN113233614B (zh) 2021-03-13 2021-05-27 用于好氧培养生物法在线再生活性炭类吸附载体的复合功能菌剂及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113233614B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114874943A (zh) * 2021-12-22 2022-08-09 广东省科学院微生物研究所(广东省微生物分析检测中心) 一种高效脱氮复合制剂及其应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101973667A (zh) * 2010-09-29 2011-02-16 北京市水利科学研究所 受污染地表水深度净化组合工艺方法及装置
CN102344899A (zh) * 2011-10-21 2012-02-08 沈阳建筑大学 一种有机物降解复合菌剂的制备方法及应用
CN102701436A (zh) * 2012-06-13 2012-10-03 哈尔滨工业大学宜兴环保研究院 一种生物活性炭滤池及用其进行污水深度处理的方法
CN109402016A (zh) * 2018-09-21 2019-03-01 江苏宜裕环保科技有限公司 用于化工废水处理的复合微生物菌剂及其筛选和制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101973667A (zh) * 2010-09-29 2011-02-16 北京市水利科学研究所 受污染地表水深度净化组合工艺方法及装置
CN102344899A (zh) * 2011-10-21 2012-02-08 沈阳建筑大学 一种有机物降解复合菌剂的制备方法及应用
CN102701436A (zh) * 2012-06-13 2012-10-03 哈尔滨工业大学宜兴环保研究院 一种生物活性炭滤池及用其进行污水深度处理的方法
CN109402016A (zh) * 2018-09-21 2019-03-01 江苏宜裕环保科技有限公司 用于化工废水处理的复合微生物菌剂及其筛选和制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114874943A (zh) * 2021-12-22 2022-08-09 广东省科学院微生物研究所(广东省微生物分析检测中心) 一种高效脱氮复合制剂及其应用
CN114874943B (zh) * 2021-12-22 2023-10-24 广东省科学院微生物研究所(广东省微生物分析检测中心) 一种高效脱氮复合制剂及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN113233614B (zh) 2023-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Guo et al. The simultaneous removal of ammonium and manganese from groundwater by iron-manganese co-oxide filter film: The role of chemical catalytic oxidation for ammonium removal
Han et al. Enhanced nitrogen removal and microbial analysis in partially saturated constructed wetland for treating anaerobically digested swine wastewater
Pai et al. Continuous degradation of phenol by Rhodococcus sp. immobilized on granular activated carbon and in calcium alginate
US7556961B2 (en) Method for collecting and acclimatizing anaerobic ammonuim oxidizing bacteria, and denitrifing water
Schwarzenbeck et al. Treatment of malting wastewater in a granular sludge sequencing batch reactor (SBR)
CN101691569B (zh) 蜡状芽孢杆菌微生物制剂和该制剂处理含氮废水的方法
CN107058150B (zh) 一株人苍白杆菌fx02菌株及其在废水脱氮中的应用
CN110357271B (zh) 一种垃圾渗滤液生化出水快速生物脱氮方法
Wan et al. Combined biologic aerated filter and sulfur/ceramisite autotrophic denitrification for advanced wastewater nitrogen removal at low temperatures
EP0396648B1 (en) A process for the microbiological purification of water
CN116162550A (zh) 一种筛选好氧反硝化真菌及其修复低碳氮比水体的方法
KR20060100933A (ko) 혐기성 암모니아 산화 세균의 배양 방법 및 장치
CN113233614B (zh) 用于好氧培养生物法在线再生活性炭类吸附载体的复合功能菌剂及其应用
Lei et al. The short-term effects of temperature and free ammonia on ammonium oxidization in granular and floccular nitrifying system
Nancy et al. Slow sand filtration of secondary sewage effluent: Effect of sand bed depth on filter performance
Gao et al. Simultaneous nitrogen and phosphorus removal in water supply sludge biofilter: Focus on the impact of backwashing and microbial community analysis
CN113185005B (zh) 一种生物法在线再生活性炭类吸附载体的方法
Zhang et al. Degradation of organic matter from domestic wastewater with loofah sponge biofilm reactor
CN113415896B (zh) 用于缺氧培养生物法在线再生活性炭类吸附载体的复合功能菌剂及其应用
JP4838872B2 (ja) 水処理装置及び水処理方法
CN113502247A (zh) 一种用于高盐废水脱总氮的复合功能菌剂及其应用
Kim et al. Denitrification of drinking water using biofilms formed by Paracoccus denitrificans and microbial adhesion
CN111995063A (zh) 粉末状活性炭载体及其制备方法与应用
CN111943431A (zh) 一种基于多级滤池去除地下水硝酸盐的装置和方法
CN112279373A (zh) 一种a/o生物滤池新型填料组合方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant