CN113322203A - 一种用于好氧反硝化的复合菌剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于污染物处理领域，更具体地说，涉及一种用于好氧反硝化的复合菌剂及其制备方法。本发明通过调整多阶段发酵时的发酵温度，基于温度曲线对发酵温度进行精准调控，控制微生物发酵方向；本发明还通过温控技术结合多级发酵技术，制备好氧反硝化复合菌剂。本发明工艺流程简单，适用于工业化生产，控制成本低，制备所得的复合菌剂可以减少污泥产生量和药剂投加量，具有降低污水处理运营成本的潜力。

Description

一种用于好氧反硝化的复合菌剂及其制备方法

技术领域

本发明属于污染物处理领域，更具体地说，涉及一种用于好氧反硝化的复合菌剂及其制备方法。

背景技术

20世纪80年代，Robertson等首次报道了好氧反硝化细菌和好氧反硝化酶系的存在。好氧反硝化细菌生长过程中，O₂和NO₃共同存在时，其生长速率比两者单独存在时都高。目前已经有多位研究者成功分离出反硝化细菌，例如非专利文献1中公开的施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri TR₂)、Pseudomonassp.strain K₅₀，非专利文献2中公开的施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeriSU₂)，非专利文献3中公开的粪产碱菌(Alcaligenesfaecalis strain NR)以及非专利文献4中公开的粪产碱菌(Alcaligenes faecalis C16)。

好氧反硝化是指在有氧条件下，好氧反硝化细菌将硝氮、亚硝氮转化为气态氮的过程。研究表明，大部分具有好氧反硝化功能的细菌，同时也具有异养硝化的能力。异养硝化-好氧反硝化细菌可以在好氧条件下完成NH₄ ⁺-N到含氮气体的转化。此外，这类细菌在脱氮的同时还具有去除COD的能力。好氧反硝化菌的发现为生物脱氮等技术提供了崭新的思路。异养硝化是指有机化能营养型微生物，将氨、羟胺及-3价有机氮化合物转化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程。

存在于废水生物处理池中的好氧反硝化菌对废水生物脱氮有一定的贡献，含有脱氮副球菌的活性污泥对人工合成废水进行处理时，当进水NO₃ ^--N浓度高达425mg/L时，获得了85％的NO₃ ^--N的去除效率。

对于菌群的扩培，在工业发酵过程中，通常通过调整发酵温度、发酵液的溶解氧(Dissolved Oxygen，DO)浓度等参数来控制发酵过程。例如专利文献1通过控制氧气浓度来调节微生物的氧传质速率，进而提高有氧生物合成效率。又例如专利文献2中通过监测采集发酵温度信号，反馈至处理器中，进而实现对温度的控制。

而对于好氧反硝化菌的培养，通常使用原位培养法。例如专利文献3中公开了一种在好氧池中培养硝化菌的方法，通过控制pH、温度、溶解氧等条件，培养硝化菌，并将其应用于后续的污水处理中。但该方法培养周期长，无法实现即投即用的效果。专利文献4中使用多次转移扩培的方式实现快速扩培，但是由于需要对菌液进行多次转移，增加了杂菌污染的风险。

因此，需要在达到可接受的生产率、安全性、资本成本(资本效率)和操作成本的同时，提出一种可工业应用的制备好氧反硝化菌剂的控制方法。

专利文献1：CN111836898A、公开日2020-10-27、用于在连续有氧发酵中控制溶解氧浓度的方法；

专利文献2：CN103941769A、公开日2014-07-23、一种菌种发酵温度控制系统及方法；

专利文献3：CN101468852B、公开日2011-01-19、好氧同步硝化反硝化处理焦化废水的方法；

专利文献4：CN110484474A、公开日2019-11-22、一种好氧反硝化菌的现场快速扩培方法；

非专利文献1：SakaguchiY,Shoun H,Kato I,et al.Aerobic DenitrifyingBacteria That Produce Low Levels of Nitrous Oxide[J].Applied andEnvironmental Microbiology,2003,69(6):págs.3152-3157；

非专利文献2：J.-J.Su,B.-Y.Liu,C.-Y.Liu.Comparison of aerobicdenitrification under high oxygen atmosphere by Thiosphaerapantotropha ATCC35512and Pseudomonas stutzeri SU2newly isolated from the activated sludge ofa piggery wastewater treatment system.[J].Journal of Applied Microbiology,2010,90(3):457-462；

非专利文献3：Zhao B,Qiang A,Yi L H,et al.N₂O and N₂ production duringheterotrophic nitrification by Alcaligenes faecalis strain NR.[J].BioresourceTechnology,2012,116(none):379-385；

非专利文献4：Richardson D J,Wehrfritz J M,K Ee Ch A,et al.Thediversity of redox proteins involved in bacterial heterotrophic nitrificationand aerobic denitrification[J].Biochemical Society Transactions,1998,26(3):401-408。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术中工业化生产好氧反硝化菌剂存在的弊端，本发明提供一种用于制备好氧反硝化复合菌剂的方法，通过调整多阶段发酵时的发酵温度，控制其发酵方向，工艺流程简单，可适用于工业化生产。

进一步地，本发明提供利用上述方法制备得到的复合菌剂，使用过程中可以显著减少污泥产生量和药剂使用量，节约污水处理成本。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：

本发明提供一种用于制备好氧反硝化复合菌剂的方法，包括i)在发酵设备中引入发酵菌；以及ii)将至少一种进料流引入发酵设备，开始发酵过程。在发酵过程中，至少包括阶段Ⅰ和阶段Ⅱ；在阶段Ⅰ结束后，经过特定的时间间隔T_R进入阶段Ⅱ；阶段Ⅰ和阶段Ⅱ中，根据给定的温度曲线，如图1所示，调节发酵液温度；其中，只要发酵液的温度低于或高于阈值温度，则使发酵液温度在给定的时间间隔t’内线性地提升或下降至阈值温度。优选地，t’至多为2h，优选为至多0.5小时，若温度超过阈值温度，则需要将快速降温，避免影响发酵效果。若发酵温度过高，可能会使得微生物产生的酶种类或菌群的结构发生变化，得不到所需的发酵产物。

发酵温度的选择根据菌种生长阶段及培养条件综合考虑，申请人发现，在一定时间内通过对发酵液进行两段升温，可以使得发酵产物达到最佳使用效果。在本发明中，温度主要影响发酵过程中，菌群的产生的酶的种类和菌体合成的代谢产物的方向，通过温度的控制，可以使得菌群的发酵向目标方向行进。

其中，阶段Ⅰ的升温主要基于微生物的有氧呼吸释放出大量的热量，使得温度升高，无需借助外界设备加热，但需要将最高温度控制在阈值温度T_High-1以下。阶段Ⅰ的降温过程中以及T_R阶段时，可以向发酵罐中以溶液形式多次补充一定量的碳源或营养素，例如维生素或者微生物发酵过程中需要的微量元素等；在进入阶段Ⅱ一段时间后，进行二次升温，并在一定时期内维持该温度，使得微生物进行二次发酵，二次发酵后即可得到本发明所需的好氧反硝化复合菌剂。

优选地，阶段Ⅰ的持续时间为Δt₁，在Δt₁阶段的最高阈值温度T_High-1至多为80℃，最低阈值温度T_Low-1至少为22.5℃。阶段Ⅰ的持续时间Δt₁优选为20-30d，且在第0.5-6d时发酵液的温度达到发酵最高温度。进一步说明，在阶段Ⅰ中，本发明的最高阈值温度是指可实现发酵效果、且可产生有效产品的最高温度，发酵时的发酵最高温度只需不高于80℃即可，例如50-60℃、60-80℃等均可应用于本发明中，最高阈值温度优选为55-70℃；本发明的最低阈值温度是指可实现发酵效果、且可产生有效产品的最低温度，发酵时的发酵最低温度只需不低于22.5℃即可，例如25-30℃、30-45℃等均可应用于本发明中，最低阈值温度优选为35-45℃。

优选地，阶段Ⅱ的持续时间为Δt₂，在Δt₂阶段的最高阈值温度T_High-2至多为60℃，最低阈值温度T_Low-2至少为22.5℃。阶段Ⅱ的持续时间Δt₁优选为20-35d，且在进入阶段Ⅱ的第3-15d时发酵液的温度升温至发酵最高温度，优选为线性升温，同时发酵最高温度的维持时间为4-10d左右。进一步说明，在阶段Ⅱ中，本发明的最高阈值温度是指可实现发酵效果、且可产生有效产品的最高温度，发酵时的发酵最高温度只需不高于60℃即可，例如40-55℃、45-60℃等均可应用于本发明中，最高阈值温度优选为35-48℃；本发明的最低阈值温度是指可实现发酵效果、且可产生有效产品的最低温度，发酵时的发酵最低温度只需不低于22.5℃即可，例如25-30℃、30-45℃等均可应用于本发明中，最低阈值温度优选为35-45℃。

优选地，当发酵液的pH值为2.5-3.3，且发酵液的ORP为160-230mV，阶段Ⅱ发酵结束。通常来说，本发明的发酵过程的总持续时间在45-60d左右，也就是说，45-60d后，结束阶段Ⅱ的发酵过程。

优选地，发酵液的温度检测方法为，将温度检测装置置于温度检测平面进行检测；温度检测平面距离发酵液底部的高度为H₁，发酵液的高度为H₂，H₁：H_2＝1:4-1:3。发酵罐中不同区域之间存在温度差，由于本发明需要严格控制发酵温度，因此需要限制温度检测区域，避免产生检测误差。

优选地，发酵液的温度通过调节以下各项的温度来控制：

a.在发酵设备外壁设置具有热交换介质的换热设备，其中热交换介质的温度；以及

b.进料流的温度。

通常来说，在夏季发酵时，由于室温过高，因此，为了控制发酵时的最高温度不超过最高阈值温度，需要对装置进行降温，例如通过水冷的方式对发酵装置或进料流进行降温，夏季时的最低阈值温度维持为室温即可。在冬季发酵时，则需要对发酵装置进行保温或升温，使得发酵液温度满足最低阈值温度的发酵要求。

进一步说明本发明阶段Ⅰ和阶段Ⅱ的发酵过程，好氧菌在发酵过程中，发酵液中的DO浓度维持在5mg/L及以上，而厌氧菌或兼性菌则将DO浓度维持在0-0.5mg/L。在阶段Ⅰ和阶段Ⅱ的发酵过程中，每个发酵装置仅添加一种到两种菌用于发酵。本发明的好氧反硝化菌主要为好氧菌，在复合菌剂中通常会加入其它辅助菌，例如产甲烷菌等，此时需要将发酵环境调整为厌氧环境。

优选地，在阶段Ⅰ发酵和阶段Ⅱ发酵之后，本发明还进一步提供三阶发酵，即在阶段Ⅰ发酵和阶段Ⅱ发酵结束后，将多种经过阶段Ⅰ发酵和阶段Ⅱ发酵的发酵液混合后再进行三阶发酵。

进一步说明，三阶发酵包括：

i)在发酵设备中引入至少一种依次经过阶段Ⅰ发酵和阶段Ⅱ发酵的发酵产物；以及

ii)将至少一种进料流引入发酵设备，至少一种进料流中包含气态氧，开始三阶发酵过程。

三阶发酵至少包括两个发酵循环，发酵循环包括阶段Ⅲ和阶段Ⅳ，阶段Ⅲ的持续时间至少为阶段Ⅳ的持续时间的3倍；且阶段Ⅲ的DO最低阈值浓度C_Low为0.5mg/L；以及阶段Ⅳ的DO最高阈值浓度C_High为0.5mg/L。在三阶发酵中，根据不同的产品需求，将不同发酵菌发酵所得的发酵产物混合后，进行再发酵，得到目标产品。进一步地，阶段Ⅲ的持续时间为3-4.5h，优选为4.5h，阶段Ⅳ的持续时间为1-1.5小时，优选为1.5h，三阶发酵的总持续时间约为7d左右。在三阶发酵过程中，经过多次发酵循环，得到最终发酵产物。

优选地，在三阶发酵中，给定的DO曲线如图2所示，基于该曲线调节进料流的单位时间气态氧输入量；其中，只要发酵液中的DO检测浓度低于给定时间段的设定浓度，则增大进料流的单位时间气态氧输入量，使发酵液中的DO检测浓度在给定的时间间隔t内提升至设定浓度。进一步地，阶段Ⅲ的DO最低阈值浓度C_Low与阶段Ⅳ的DO最高阈值浓度C_High之间的差值ΔC至少为2mg/L。对三阶发酵时的混合发酵液的DO浓度进行调整，进一步精确控制混合发酵液的发酵方向，提高产率。

优选地，在时间间隔T_R2为10-30min内，需要将阶段Ⅲ的DO浓度通过停止曝气和/或搅拌除气的方式快速调整至阶段Ⅳ的DO浓度。

优选地，阶段Ⅲ的DO最低阈值浓度C_Low为2mg/L，三阶发酵的发酵温度优选为22-24℃。

本发明还提供一种基于上述的方法制备得到的好氧反硝化复合菌剂，该复合菌剂基于好氧反硝化原理净化污水，利用特定发酵工艺发酵得到的复合菌剂中，好氧反硝化过程所需要的特定酶的活性高，且菌群结构合理，在污水处理过程中可以显著减少污泥产生量，且减少药剂投加量，具有降低污水处理运营成本的潜力。

优选地，发酵菌包括假单胞菌属(Pseudomonas)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、副球菌属(Paracoccus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、柠檬酸杆菌属、克雷伯氏菌属、硫杆菌属中的至少一种。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的制备方法适用于工业化生产，控制成本低，利用该方法制备得到的复合菌剂在处理污水时，可以减少污泥产生量和药剂投加量，具有降低污水处理运营成本的潜力。

附图说明

图1为本发明的温度曲线；

图2为本发明三阶发酵阶段的DO曲线；

图3为实施例1中的温度曲线；

图4为实施例1中的水体浊度对比图，其中，由左至右依次为进水、对照组和实验组；

图5为实施例1中的泥量对比图，其中，由左至右依次为对照组和实验组；

图6为实施例2中的温度曲线；

图7为实施例2中的色度对比图，其中，由左至右依次为进水、对照组和实验组；

图8为实施例2中的泥量对比图，其中，由左至右依次为实验组和对照组；

图9为对比例1中的温度曲线。

具体实施方式

下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

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。所用菌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。

如本文所使用，术语“约”用于提供与给定术语、度量或值相关联的灵活性和不精确性。本领域技术人员可以容易地确定具体变量的灵活性程度。

进一步说明，本发明对不同获取途径(高校实验室以及其他公司生产的市售菌种)的同一菌种进行小试试验后，检测生产的菌液对于污染物的处理效果。测定结果显示，利用本发明对不同获取途径的同一菌种进行发酵，其发酵产物的污染物处理效果均相似(以实施例1中的菌种为例，自主生产菌剂、高校实验室以及其他公司生产的市售菌剂生产的发酵产物用于处理实验室配置的污水，污水COD由100mg/L分别降低至21.4mg/L、20.7mg/L以及23.1mg/L)。本发明的实施例中所使用的菌种来源如表1所示，本发明所使用的菌剂的原始菌种分离自污水厂的活性污泥中，经扩培后得到原料菌剂。经检验，扩培得到的原料菌剂与非专利文献中公开的菌种相同，同时申请人提交了保证从申请日起20年内向公众发放以上菌种的菌剂产品的证明文件。

表1实施例菌种来源表

实施例1

利用本发明生产用于好氧反硝化的复合菌剂，将施氏假单胞菌(Pseudomonasstutzeri)、Pseudomonassp.strain K₅₀、脱氮副球菌(Paracoccusdenitrificans)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)分别与培养液混合后，加入不同的发酵设备Ⅰ中，培养液温度均为25℃，发酵液DO浓度均维持在6mg/L。在本实施例中，设置有温度检测装置的温度检测平面距离发酵液底部的高度为H₁，发酵液的高度为H₂，H₁：H₂为1:4。如图3所示，本实施例的阶段Ⅰ的持续时间Δt₁为20d，发酵温度为27-60℃，在第4-5d时达到峰值；阶段Ⅰ结束后经过2d进入阶段Ⅱ，阶段Ⅱ的持续时间Δt₂为30d，发酵温度为27-55℃，在进入阶段Ⅱ第3-5d时升温至峰值，并维持4-6d。

在第53d时，施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri TR₂)、施氏假单胞菌(Pseudomonassp.strain K₅₀)、脱氮硫杆菌(Thiobacillusdenitrificans)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)中的pH分别为2.8、2.5、2.9和3.1，ORP分别为180、176、199和214mV。将四种发酵产物引入发酵设备Ⅲ进行混合后，开始三阶发酵，发酵温度为22-24℃。三阶发酵包括阶段Ⅲ和阶段Ⅳ，阶段Ⅲ为好氧发酵，持续时间为4.5h，DO浓度为2-5mg/L；阶段Ⅳ为缺氧或厌氧发酵，持续时间为1.5h，DO浓度为0.1-0.5mg/L，三阶发酵持续7d。三阶发酵结束后，将发酵后的发酵液制备为复合菌剂。

利用本实施例制备得到的好氧反硝化菌剂处理石家庄某制药集团的医疗废水，实验时间12d。系统运行流程如表2所示。进水流量：100L/h，停留时间：1.5h，加药方式：隔膜泵注加。

表2实施例1中的系统运行流程

使用本发明制备得到的复合菌剂对污水进行预氧化处理为“一级氧化”，再采用芬顿氧化法对污水进行深度氧化为“二级氧化”。与对照组相比，如图4所示，在处理效果相同的情况下，本发明的使用剂量小(ppm级加量)，预处理后的污水更易氧化、聚合、沉淀，可减少芬顿氧化处理工艺的硫酸亚铁、双氧水及调pH用酸碱的用量。较对照组可节约硫酸亚铁60％、双氧水30％、碱22.2％，从而达到降低运营成本的目的。不仅如此，如图5所示，系统中产生的污泥量明显减少。

实施例2

本实施例的基本内容同实施例1，其不同之处在于：本发明生产复合菌剂时使用的菌种为施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeriSU₂)、粪产碱菌(AlcaligenesfaecalisC16)、粪产碱菌(Alcaligenes faecalis strain NR)、硫杆菌(Thiobacillusversutus)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。培养液温度为20℃，在10min内将温度提升22.5℃，DO浓度为5mg/L。在本实施例中，温度检测平面距离发酵液底部的高度为H₁，发酵液的高度为H₂，H₁：H₂为1:3。本实施例的阶段Ⅰ的持续时间Δt₁为30d，发酵温度为22.5-50℃，在第0.5-1d时达到峰值；阶段Ⅰ结束后经过1d进入阶段Ⅱ，阶段Ⅱ的持续时间Δt₂为30d，发酵温度为22.5-45℃，在进入阶段Ⅱ第8-15d时升温至峰值，并维持8-10d。

在第51d时，施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeriSU₂)、粪产碱菌(Alcaligenesfaecalis C16)、粪产碱菌(Alcaligenes faecalis strain NR)、脱氮硫杆菌(Thiobacillusdenitrificans)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的发酵液中的pH分别为3.0、2.7、2.3、2.5和2.9，ORP分别为167、198、184、219和176mV。本实施例的三阶发酵包括阶段Ⅲ和阶段Ⅳ，阶段Ⅲ为好氧发酵，持续时间为3h，DO浓度为2-4mg/L；阶段Ⅳ为缺氧或厌氧发酵，持续时间为1h，DO浓度为0.1-0.5mg/L，三阶发酵持续7d。三阶发酵结束后，发酵液即为复合菌剂。

利用本实施例制备得到的复合菌剂，对石家庄某污水处理厂收集的工业园区废水进行“二级氧化处理”实验。系统运行流程如表3所示。进水流量：100L/h，停留时间：1.5h，加药方式：隔膜泵注加。

表3实施例2中的系统运行流程

与对照组相比，如图7所示，使用本发明对污水进行处理，可大幅度降低出水色度。实验组和对照组的进水的COD由72mg/L分别降低至47.3mg/L和50.3mg/L。采用本发明处理污水，较对照组可节约硫酸亚铁50％、双氧水25％、液碱30％。同时，如图8所示，系统中产生的污泥量明显减少。

实施例3

本实施例的基本内容同实施例2，其不同之处在于：本实施例的阶段Ⅰ的持续时间Δt₁为20d，发酵温度为35-70℃；阶段Ⅰ结束后经过1d进入阶段Ⅱ，阶段Ⅱ的持续时间Δt₂为25d，发酵温度为35-48℃，DO浓度为6mg/L。

利用本实施例制备得到的复合菌剂，对石家庄某污水处理厂收集的工业园区废水进行“二级氧化处理”实验。与对照组相比，使用本实施例的菌剂对污水进行处理，可大幅度降低出水色度。实验组和对照组的进水的COD由72mg/L分别降低至35.9mg/L和50.3mg/L。采用本实施例的菌剂处理污水，较对照组可节约硫酸亚铁55％、双氧水35％、液碱45％，同时观察到系统中产生的污泥量明显减少。

实施例4

本实施例的基本内容同实施例2，其不同之处在于：本实施例的阶段Ⅰ的持续时间Δt₁为20d，发酵温度为35-80℃；阶段Ⅰ结束后经过5d进入阶段Ⅱ，阶段Ⅱ的持续时间Δt₂为25d，发酵温度为35-60℃，DO浓度为7mg/L。

利用本实施例制备得到的复合菌剂，对石家庄某污水处理厂收集的工业园区废水进行“二级氧化处理”实验。与对照组相比，使用本实施例的菌剂对污水进行处理，可大幅度降低出水色度。实验组和对照组的进水的COD由72mg/L分别降低至43.6mg/L和50.3mg/L。采用本实施例的菌剂处理污水，较对照组可节约硫酸亚铁42％、双氧水25％、液碱35％，同时观察到系统中产生的污泥量明显减少。

实施例5

本实施例的基本内容同实施例2，其不同之处在于：利用实施例2制备得到的菌剂进行中试试验，处理对象为石家庄某污水处理厂收集的工业园区废水，实验时间为26d。试验结果表明，在深度出水COD达标(小于50mg/L)前提下：未添加本发明的菌剂(1-10d)日均双氧水用量为22.58吨/天，硫酸亚铁24.65吨/天，液碱30.86吨/天；添加本发明的菌剂(11-16d)日均双氧水用量为16.76吨/天，硫酸亚铁18.58吨/天，液碱26.23吨/天。折算，按照3万吨/天污水处理量计算，每天可以节约双氧水5.82吨，硫酸亚铁6.07吨，液碱4.63吨。

添加本发明的菌剂(5月1日-6日)深度进水COD均值为128.39mg/L，总出水COD为42.78mg/L，脱除率为66.68％；未添加本发明的菌剂(17-19d)深度进水COD均值为121.86mg/L，总出水COD为51.86mg/L，脱除率为57.44％；再次重复本发明的菌剂添加实验(11-16d)深度进水COD均值为157.93mg/L，总出水COD为61.75mg/L，脱除率为60.90％。可以看出，添加本发明的菌剂对污水COD脱除率的提升作用，进水COD较低时效果更明显。

实施例6

本实施例的基本内容同实施例2，其不同之处在于：不进行三阶发酵，直接将经过阶段Ⅰ、阶段Ⅱ发酵后的四种发酵液按照体积比1:1:1:1进行混合使用。利用本实施例制备的复合菌剂和实施例2的复合菌剂对COD浓度为500mg/L的污水(实验室配置)进行处理，出水COD去除率分别为59.42％和75.68％。

对比例1

本对比例的基本内容同实施例2，其不同之处在于：在本对比例的四个发酵设备中，温度控制曲线如图9所示，发酵时间为46d，在第5-7d时，温度达到峰值50℃。在本对比例中，发酵温度为22.5-50℃，在第1-20d，DO浓度为6mg/L；在第22-46d，DO浓度为0.1-0.5mg/L。

在三阶发酵中，发酵温度为22-24℃。三阶发酵包括阶段Ⅲ和阶段Ⅳ，阶段Ⅲ为好氧发酵，持续时间为4.5h，DO浓度为2-5mg/L；阶段Ⅳ为缺氧或厌氧发酵，持续时间为1.5h，DO浓度为0.1-0.5mg/L，三阶发酵持续7d。三阶发酵结束后，将发酵后的发酵液制备为微生物制剂。

利用本对比例制备的微生物制剂，对石家庄某污水处理厂收集的工业园区废水进行“二级氧化处理”实验。与实施例2的复合菌剂相比，多使用硫酸亚铁22％、双氧水15％、液碱20％。通过对含有污泥的处理出水进行固液分离后，对固体进行干燥并称重，实施例2产生的污泥量为2.1kg，本对比例产生的污泥量为3.7kg，空白组(未添加菌剂)产生的污泥量为5.9kg。

对比例2

本对比例的基本内容同实施例6，其不同之处在于：在本对比例的四个发酵设备中，温度控制曲线如图9所示，且不经过三阶发酵。利用本对比例制备的微生物制剂对COD浓度为500mg/L的污水(实验室配置)进行处理，出水COD去除率为37.8％。

更具体地，尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例，但是本发明并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、例如各个实施例之间的组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。

除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。质量、浓度、温度、时间、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，1-50的范围应理解为包括选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49或50的任何数字、数字的组合、或子范围、以及所有介于上述整数之间的小数值，例如，1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8和1.9。关于子范围，具体考虑从范围内的任意端点开始延伸的“嵌套的子范围”。例如，示例性范围1-50的嵌套子范围可以包括一个方向上的1-10、1-20、1-30和1-40，或在另一方向上的50-40、50-30、50-20和50-10。

Claims (10)

1.一种用于制备好氧反硝化复合菌剂的方法，包括

i)在发酵设备中引入发酵菌；以及

ii)将至少一种进料流引入发酵设备，开始发酵过程；

其特征在于：

所述发酵过程至少包括阶段Ⅰ和阶段Ⅱ；阶段Ⅰ结束后，经过特定的时间间隔T_R进入阶段Ⅱ；

所述阶段Ⅰ和阶段Ⅱ中，根据给定的温度曲线调节发酵液温度；

其中，只要发酵液的温度低于或高于阈值温度，则使发酵液温度在给定的时间间隔t’内线性地提升或下降至阈值温度。

2.根据权利要求1所述的一种用于制备好氧反硝化复合菌剂的方法，其特征在于：所述阶段Ⅰ的持续时间为Δt₁，在Δt₁阶段的最高阈值温度T_High-1至多为80℃，最低阈值温度T_Low-1至少为22.5℃，和/或

所述阶段Ⅱ的持续时间为Δt₂，在Δt₂阶段的最高阈值温度T_High-2至多为60℃，最低阈值温度T_Low-2至少为22.5℃。

3.根据权利要求1所述的一种用于制备好氧反硝化复合菌剂的方法，其特征在于：当所述发酵液的pH值为2.5-3.3，且所述发酵液的ORP为160-230mV，所述阶段Ⅱ发酵结束。

4.根据权利要求1所述的一种用于制备好氧反硝化复合菌剂的方法，其特征在于：所述发酵液的温度检测方法为，将温度检测装置置于温度检测平面进行检测；

所述温度检测平面距离发酵液底部的高度为H₁，所述发酵液的高度为H₂，H₁：H₂＝1:4-1:3。

5.根据权利要求1所述的一种用于制备好氧反硝化复合菌剂的方法，其特征在于，所述发酵液的温度通过调节以下各项的温度来控制：

a.在发酵设备外壁设置具有热交换介质的换热设备，所述热交换介质的温度；以及

b.进料流的温度。

6.根据权利要求1所述的一种用于制备好氧反硝化复合菌剂的方法，其特征在于，还包括三阶发酵，所述三阶发酵包括：

i)在发酵设备中引入至少一种依次经过一阶发酵和二阶发酵的发酵产物；以及

ii)将至少一种进料流引入发酵设备，至少一种所述进料流中包含气态氧，开始三阶发酵过程；

所述三阶发酵至少包括两个发酵循环，所述发酵循环包括阶段Ⅲ和阶段Ⅳ，所述阶段Ⅲ的持续时间至少为阶段Ⅳ的持续时间的3倍；

所述阶段Ⅲ的DO最低阈值浓度C_Low至少为0.5mg/L；以及

所述阶段Ⅳ的DO最高阈值浓度C_High至多为0.5mg/L。

7.根据权利要求6所述的一种用于制备好氧反硝化复合菌剂的方法，其特征在于：在三阶发酵中，基于给定的DO曲线调节进料流的单位时间气态氧输入量；

其中，所述阶段Ⅲ的DO最低阈值浓度C_Low与阶段Ⅳ的DO最高阈值浓度C_High之间的差值ΔC至少为2mg/L。

8.根据权利要求6所述的一种用于制备好氧反硝化复合菌剂的方法，其特征在于：所述三阶发酵的发酵温度为22-24℃。

9.一种基于权利要求6-8任意一项所述的方法制备得到的好氧反硝化复合菌剂。

10.根据权利要求9所述的一种好氧反硝化复合菌剂，其特征在于：所述发酵菌包括假单胞菌属(Pseudomonas)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、副球菌属(Paracoccus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、柠檬酸杆菌属、克雷伯氏菌属、硫杆菌属中的至少一种。

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