CN113293100A - 一种锂电池废水处理专用微生物的培养方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微生物培养技术领域，具体涉及一种锂电池废水处理专用微生物的培养方法，包括分离纯化、一级种子培养、二级种子培养以及微生物孵化器培养几个步骤，其中，液体培养基包括酵母膏、葡萄糖、硫酸镁、硫酸亚铁、磷酸二氢钾、氯化铵和锂电池废水。本发明的培养方法能够大大缩短驯化时间、快速增加优势菌浓度、增强水质稳定性，并且通过该培养方法得到的菌种能够明显提高废水处理效率。
Description
技术领域
本发明涉及微生物培养技术领域，具体涉及一种锂电池废水处理专用微生物的培养方法。
背景技术
锂电池废水成分复杂、可生化性差且具有一定毒性，其主要成分有钴酸锂、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、碳粉以及小分子酯类有机物。目前常用的锂电池废水的处理方法为物理化学法，例如化学氧化分解、药剂电解、活性炭吸附以及反渗透等，这些方法处理锂电池废水具有成本高、对操作人员要求高、出水水质难保障的缺陷，因此，需要培养驯化大量锂电池废水处理专用的高效菌种以解决此缺陷。现有技术常采用活性污泥驯化方法培养菌种，具有驯化时间长、水质不稳定的缺点。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种锂电池废水处理专用微生物的培养方法，该培养方法能够大大缩短驯化时间、快速增加优势菌浓度、增强水质稳定性，并且通过该培养方法得到的菌种能够明显提高废水处理效率。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
提供一种锂电池废水处理专用微生物的培养方法，包括以下步骤：
步骤一、从锂电池废水处理的活性污泥中筛选出活性强的菌种，并对菌种进行分离纯化处理，以使菌种活化；
步骤二、一级种子培养：将步骤一活化的菌种接种至一级种子液体培养基中进行培养，得到一级种子；
步骤三、二级种子培养：将步骤二得到的一级种子接种至二级种子液体培养基中进行培养，得到二级种子；
步骤四、微生物孵化器培养：将步骤三得到的二级种子接种至微生物孵化器液体培养基中进行曝气培养，使活菌数量倍增，培养过程中需实时检测记录液体培养基的温度、pH、菌浓度和溶解氧，并实时向液体培养基中补充营养，培养完成后即得所述锂电池废水处理专用微生物；
所述步骤二、所述步骤三和所述步骤四中的液体培养基由以下质量份数的原料组成：
上述技术方案中，所述步骤二中，活化菌种接种至一级种子液体培养基中，在pH为6.8～7.2、20～35℃下曝气培养22～26小时，溶解氧为4～6mg/L。
上述技术方案中，所述步骤三中，一级种子接种至二级种子培养基中，在pH为6.8～7.2、20～35℃下曝气培养22～26小时，溶解氧为4～6mg/L。
上述技术方案中，所述步骤四中，微生物孵化器培养70～74小时，液体培养基pH为6.8～7.2，温度为20～35℃，溶解氧为4～6mg/L。
上述技术方案中，接种菌种的所述液体培养基置于摇床上进行菌种培养，所述摇床的搅拌速度为55～65rpm/min。
本发明采用摇床培养方式能够使菌种与培养基充分接触，有利于菌种生长；同时，摇床搅拌有利于溶解氧充分被菌种利用，同样可以加速菌种生长；如果静置培养，菌种会下沉，与培养基和溶解氧接触大大减少，生长缓慢。
本发明的液体培养基设置溶解氧为4～6mg/L，是因为从锂电池废水处理的活性污泥中筛选出的优势菌种为好氧菌种，其正常代谢需溶解氧的参与，一般溶解氧控制在2.0mg/L。但是筛选的菌种不仅有优势菌种，还掺杂一些杂菌，为了防止其他杂菌争夺溶解氧而抑制优势菌种的生长，将溶解氧设置为4-6mg/L(低溶解氧不会抑制杂菌生长，但会抑制优质菌种的生长)。
本发明的液体培养基温度设置为20～35℃最适宜优势菌种的生长，如果温度高于35℃，优势菌种的酶遭到破坏，导致菌种死亡；如果温度低于10℃，优势菌种生长缓慢。
本发明的液体培养基pH为6.8～7.2，其中，pH为7.0是最优选择，当pH<6.8时菌种生长缓慢；当pH<6.0时菌种生长受到抑制，系统硝化能力减弱，降解污染物能力下降；当pH>8.0时，会导致菌种失活。
优选的，所述液体培养基由以下质量份数的原料组成：
上述技术方案中，所述液体培养基的制备方法，包括以下步骤：
(1)将配方量的酵母膏、葡萄糖、磷酸二氢钾、硫酸镁、硫酸亚铁、氯化铵和锂电池废水混合搅拌均匀，配置成培养基水溶液；
(2)将培养基水溶液在高压蒸汽中以115～125℃的温度消毒25～35分钟，即得所述液体培养基。
本发明的有益效果：
(1)本发明的锂电池废水处理专用微生物的培养方法，其液体培养基包括酵母膏、葡萄糖、硫酸镁、硫酸亚铁、磷酸二氢钾、氯化铵和锂电池废水，其中：酵母膏富含蛋白质、必需氨基酸以及B族维生素、核苷酸、微量元素，是最为理想的生物培养基原料，其功效与8倍的酵母相当，可以大大提高菌种的生产速率；葡萄糖是活细胞的能量来源和新陈代谢中间产物，是培养优势微生物的主要供能物质；磷酸二氢钾能够提供K无机元素，是核酸、磷酸、辅酶组成成分之一，也能够激活菌体内的酶，同时可以调节菌体之间电解质的平衡，促进菌体的生长；镁、铁、铵等无机元素的添加，能够供给微生物生存、保证微生物生长和活性；锂电池废水能够提高菌种对锂电池废水环境的适应能力，从而保证菌种在处理锂电池废水是有较高的发酵水平，以提高废水处理效率。酵母膏、葡萄糖、硫酸镁、硫酸亚铁、磷酸二氢钾、氯化铵和锂电池废水的配合使用，能够给予菌种生长提供充足的营养物质，大大提高菌种生长速度，且培育得到的菌种能够明显提高锂电池废水的处理效率。以上各成分缺少任意一项，均会由于营养组分不够或者比例失调而导致优势微生物失活甚至死亡。
(2)本发明的锂电池废水处理专用微生物的培养方法，通过分离纯化选育优良菌种，通过一级种子培养、二级种子培养以及微生物孵化器培养相配合，改善菌种生长环境，菌种发酵培养过程中微生物实现同步生长，所获得的活菌数高、发酵水平高、活菌收率高、活菌成活率高，能够迅速增加优势菌种浓度、缩短驯化时间、增强水质稳定性，且大幅提高锂电池废水的处理效率。
(3)本发明的锂电池废水处理专用微生物的培养方法，减少了染菌、菌种退化等问题，且工艺简单、操作灵活、成本低，菌种质量明显提高。
(4)本发明的锂电池废水处理专用微生物的培养方法，通过试试检测记录液体培养基的各项参数，并实时向液体培养基中补充营养，能够保证菌种始终处于最优成长环境，从而保证发酵得到的菌液浓度处于较高水平。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种锂电池废水处理专用微生物的培养方法，包括以下步骤：
步骤一、从锂电池废水处理的活性污泥中筛选出活性强的菌种，并对菌种进行分离纯化处理，以使菌种活化；
步骤二、一级种子培养：将步骤一活化的菌种接种至一级种子液体培养基中，在pH为7.0、35℃下曝气培养24小时，溶解氧为5mg/L，得到一级种子；
步骤三、二级种子培养：将步骤二得到的一级种子接种至二级种子液体培养基中，在pH为7.0、35℃下曝气培养24小时，溶解氧为5mg/L，得到二级种子；
步骤四、微生物孵化器培养：将步骤三得到的二级种子接种至微生物孵化器液体培养基中进行曝气培养72小时，使活菌数量倍增，培养过程中需实时检测记录液体培养基的温度、pH、菌浓度和溶解氧，并实时向液体培养基中补充营养以保证液体培养基pH为7.0，温度为35℃，溶解氧为5mg/L，培养完成后即得所述锂电池废水处理专用微生物。
所述步骤二、所述步骤三和所述步骤四中的液体培养基由以下质量份数的原料组成：
本实施例中，接种菌种的所述液体培养基置于摇床上进行菌种培养，所述摇床的搅拌速度为60rpm/min。
本实施例中，所述液体培养基的制备方法，包括以下步骤：
(1)将配方量的酵母膏、葡萄糖、磷酸二氢钾、硫酸镁、硫酸亚铁、氯化铵和锂电池废水混合搅拌均匀，配置成培养基水溶液；
(2)将培养基水溶液在高压蒸汽中以121℃的温度消毒30分钟，即得所述液体培养基。
实施例2
一种锂电池废水处理专用微生物的培养方法，包括以下步骤：
步骤一、从锂电池废水处理的活性污泥中筛选出活性强的菌种，并对菌种进行分离纯化处理，以使菌种活化；
步骤二、一级种子培养：将步骤一活化的菌种接种至一级种子液体培养基中，在pH为6.8、20℃下曝气培养22小时，溶解氧为4mg/L，得到一级种子；
步骤三、二级种子培养：将步骤二得到的一级种子接种至二级种子液体培养基中，在pH为6.8、20℃下曝气培养22小时，溶解氧为4mg/L，得到二级种子；
步骤四、微生物孵化器培养：将步骤三得到的二级种子接种至微生物孵化器液体培养基中进行曝气培养70小时，使活菌数量倍增，培养过程中需实时检测记录液体培养基的温度、pH、菌浓度和溶解氧，并实时向液体培养基中补充营养以保证液体培养基pH为6.8，温度为20℃，溶解氧为4mg/L，培养完成后即得所述锂电池废水处理专用微生物。
所述步骤二、所述步骤三和所述步骤四中的液体培养基由以下质量份数的原料组成：
本实施例中，接种菌种的所述液体培养基置于摇床上进行菌种培养，所述摇床的搅拌速度为55rpm/min。
本实施例中，所述液体培养基的制备方法，包括以下步骤：
(1)将配方量的酵母膏、葡萄糖、磷酸二氢钾、硫酸镁、硫酸亚铁、氯化铵和锂电池废水混合搅拌均匀，配置成培养基水溶液；
(2)将培养基水溶液在高压蒸汽中以115℃的温度消毒25分钟，即得所述液体培养基。
实施例3
一种锂电池废水处理专用微生物的培养方法，包括以下步骤：
步骤一、从锂电池废水处理的活性污泥中筛选出活性强的菌种，并对菌种进行分离纯化处理，以使菌种活化；
步骤二、一级种子培养：将步骤一活化的菌种接种至一级种子液体培养基中，在pH为7.2、35℃下曝气培养26小时，溶解氧为6mg/L，得到一级种子；
步骤三、二级种子培养：将步骤二得到的一级种子接种至二级种子液体培养基中，在pH为7.2、35℃下曝气培养26小时，溶解氧为6mg/L，得到二级种子；
步骤四、微生物孵化器培养：将步骤三得到的二级种子接种至微生物孵化器液体培养基中进行曝气培养74小时，使活菌数量倍增，培养过程中需实时检测记录液体培养基的温度、pH、菌浓度和溶解氧，并实时向液体培养基中补充营养以保证液体培养基pH为7.2，温度为35℃，溶解氧为6mg/L，培养完成后即得所述锂电池废水处理专用微生物。
所述步骤二、所述步骤三和所述步骤四中的液体培养基由以下质量份数的原料组成：
本实施例中，接种菌种的所述液体培养基置于摇床上进行菌种培养，所述摇床的搅拌速度为65rpm/min。
本实施例中，所述液体培养基的制备方法，包括以下步骤：
(1)将配方量的酵母膏、葡萄糖、磷酸二氢钾、硫酸镁、硫酸亚铁、氯化铵和锂电池废水混合搅拌均匀，配置成培养基水溶液；
(2)将培养基水溶液在高压蒸汽中以125℃的温度消毒35分钟，即得所述液体培养基。
对比例1
一种锂电池废水处理专用微生物的培养方法，包括以下步骤：
步骤一、从锂电池废水处理的活性污泥中筛选出活性强的菌种，并对菌种进行分离纯化处理，以使菌种活化；
步骤二、一级种子培养：将步骤一活化的菌种接种至一级种子液体培养基中，在pH为7.0、35℃下曝气培养24小时，溶解氧为5mg/L，得到一级种子；
步骤三、二级种子培养：将步骤二得到的一级种子接种至二级种子液体培养基中，在pH为7.0、35℃下曝气培养24小时，溶解氧为5mg/L，得到二级种子；
步骤四、微生物孵化器培养：将步骤三得到的二级种子接种至微生物孵化器液体培养基中进行曝气培养72小时，使活菌数量倍增，培养过程中需实时检测记录液体培养基的温度、pH、菌浓度和溶解氧，并实时向液体培养基中补充营养以保证液体培养基pH为7.0，温度为35℃，溶解氧为5mg/L，培养完成后即得所述锂电池废水处理专用微生物。
所述步骤二、所述步骤三和所述步骤四中的液体培养基由以下质量份数的原料组成：
本实施例中，接种菌种的所述液体培养基置于摇床上进行菌种培养，所述摇床的搅拌速度为60rpm/min。
本实施例中，所述液体培养基的制备方法，包括以下步骤：
(1)将配方量的酵母膏、葡萄糖、磷酸二氢钾、硫酸镁、硫酸亚铁、氯化铵和普通自来水混合搅拌均匀，配置成培养基水溶液；
(2)将培养基水溶液在高压蒸汽中以121℃的温度消毒30分钟，即得所述液体培养基。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，培养基的制备方法为：将醋酸钠、硝酸钾、磷酸氢二钠、硫酸镁、氯化钙、亚硝酸钠、琼脂、可溶性淀粉分别按照重量份数比为：0.5、0.05、0.01、0.01、0.01、18、20分别取出，并混合均匀；加适当的醋酸将PH调节至6.5-7，获得培养基。
实施效果
将实施例1-3以及对比例1-2培养的菌种用于处理锂电池废水，处理前后废水中COD、氨氮含量如表1所示。
表1
参见表1，实施例1-3的菌种处理锂电池废水7天后，COD去除率可达到45％，氨氮去除率可达到80％；而对比例1的菌种处理锂电池废水1个月，仅达到COD去除率31％，氨氮去除率72％的处理效果；对比例2的效果更差，其处理锂电池废水3个月，仅达到COD去除率39.4％，氨氮去除率76.8％的处理效果。因此，实施例1-3的菌种处理锂电池废水的效果明显优于对比例1-2，即本发明的培养方法得到的菌种能够高效率处理锂电池废水。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (7)
1.一种锂电池废水处理专用微生物的培养方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、从锂电池废水处理的活性污泥中筛选出活性强的菌种，并对菌种进行分离纯化处理，以使菌种活化；
步骤二、一级种子培养：将步骤一活化的菌种接种至一级种子液体培养基中进行培养，得到一级种子；
步骤三、二级种子培养：将步骤二得到的一级种子接种至二级种子液体培养基中进行培养，得到二级种子；
步骤四、微生物孵化器培养：将步骤三得到的二级种子接种至微生物孵化器液体培养基中进行曝气培养，使活菌数量倍增，培养过程中需实时检测记录液体培养基的温度、pH、菌浓度和溶解氧，并实时向液体培养基中补充营养，培养完成后即得所述锂电池废水处理专用微生物；
所述步骤二、所述步骤三和所述步骤四中的液体培养基由以下质量份数的原料组成：
2.根据权利要求1所述的一种锂电池废水处理专用微生物的培养方法，其特征在于：所述步骤二中，活化菌种接种至一级种子液体培养基中，在20～35℃下曝气培养22～26小时，溶解氧为4～6mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池废水处理专用微生物的培养方法，其特征在于：所述步骤三中，一级种子接种至二级种子培养基中，在20～35℃下曝气培养22～26小时，溶解氧为4～6mg/L。
4.根据权利要求1所述的一种锂电池废水处理专用微生物的培养方法，其特征在于：所述步骤四中，微生物孵化器培养70～74小时，液体培养基pH为6.8～7.2，温度为20～35℃，溶解氧为4～6mg/L。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池废水处理专用微生物的培养方法，其特征在于：所述液体培养基由以下质量份数的原料组成：
6.根据权利要求1或5所述的一种锂电池废水处理专用微生物的培养方法，其特征在于，所述液体培养基的制备方法，包括以下步骤：
(1)将配方量的酵母膏、葡萄糖、磷酸二氢钾、硫酸镁、硫酸亚铁、氯化铵和锂电池废水混合搅拌均匀，配置成培养基水溶液；
(2)将培养基水溶液在高压蒸汽中以115～125℃的温度消毒25～35分钟，即得所述液体培养基。
7.根据权利要求1所述的一种锂电池废水处理专用微生物的培养方法，其特征在于：接种菌种的所述液体培养基置于摇床上进行菌种培养，所述摇床的搅拌速度为55～65rpm/min。
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