CN113430149A - 一种厌氧氨氧化菌的培养方法 - Google Patents

一种厌氧氨氧化菌的培养方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种厌氧氨氧化菌的培养方法。该培养方法主要包括以下步骤：步骤1，配制培养基并向培养基中添加填料；步骤2，按照3～7％的接种量接种坑塘污泥；步骤3，在pH6.5～9，20～40℃条件下发酵，得到所述厌氧氨氧化菌。含有7～12mg/L的FeSO4。本发明的培养方法中的圆片状填料为厌氧氨氧化菌提供了生长繁殖的适宜场所，使其能在填料上附着和富集，从而提高厌氧氨氧化菌的生长速度。另外，培养基中适量的亚铁离子，能促进厌氧氨氧化菌的生长，提高厌氧氨氧化菌的生长速度。

Description

一种厌氧氨氧化菌的培养方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种厌氧氨氧化菌的培养方法。
背景技术
随着我国社会和经济的发展，含氮的污水的产生量日益增加。含氮污水的不合理排放会严重污染水体，造成水体富营养化，破坏生态环境的平衡，影响人们的身心健康。
目前，在各种污水处理技术中，以厌氧氨氧化反应为基础的脱氮工艺，具有反应速度快、处理效率高、污泥量少、节能降耗等优点。但厌氧氨氧化菌是自养菌，生产缓慢，培养和增殖难度大。如何实现厌氧氨氧化菌有效地富集，并且提高厌氧氨氧化菌的生长速度，成为厌氧氨氧化工艺成功启动和稳定运行的关键问题。
发明内容
为了实现解决上述的技术问题，本发明提供一种厌氧氨氧化菌的培养方法，其包括以下步骤：
步骤1，配制培养基并向所述培养基中添加填料；
步骤2，按照3～7％的接种量接种坑塘污泥；
步骤3，在pH6.5～9，20～40℃条件下发酵，得到所述厌氧氨氧化菌。
优选地，所述培养基中含有7～12mg/L的FeSO4。
优选地，所述填料的密度为51～55kg/m3。
优选地，所述填料的形状为圆片状，所述圆片的直径为4～6cm，所述圆片的厚度为3～6mm。
优选地，所述培养基中的所述填料的添加量为20～25g/L。
优选地，步骤1中的所述培养基的配方为：(NH4)2SO4 1.19～1.72g/L，NaNO2 0.14～0.30g/L，K2HPO4 32.78mg/L，MgCl2·6H2O 105mg/L，CaCl2·6H2O 200～250mg/L，Na2CO3140～160mg/L，EDTA-2Na 5mg/L。
优选地，在步骤3中的发酵过程中，控制发酵液中的FeSO4的浓度≤0.91g/L；
在发酵液中未出现红色絮状物之前，按照0.3g/L的添加量，每隔15天向发酵培养液中补充一次FeSO4；
在发酵液中出现红色絮状物之后，按照0.3g/L的添加量，每隔7天向发酵培养液中补充一次FeSO4；
当填料表面呈红色时，结束发酵。
优选地，所述培养基中的所述填料的添加量为5～11g/L。
优选地，步骤1中的所述培养基的配方为：(NH4)2SO4 0.53～1.32g/L，NaNO2 0.14～0.36g/L，MgCl2·6H2O 70～120mg/L，CaCl2·6H2O 120～240mg/L，同时控制培养基中的COD 200～1400ppm，总氮230～340ppm。
优选地，在步骤3中的发酵过程中，控制发酵液中的(NH4)2SO4的浓度≤7.9～10.6g/L；
在发酵液中未出现红色絮状物之前，按照1.1～1.6g/L的添加量，每隔15天向发酵培养液中补充一次FeSO4；
在发酵液中出现红色絮状物之后，按照1.1～1.6g/L的添加量，每隔7天向发酵培养液中补充一次FeSO4；
当填料表面呈红色时，结束发酵。
本发明的有益效果如下：
第一方面，本发明采用在培养基中添加圆片状填料的措施，为厌氧氨氧化菌提供了生长繁殖的适宜场所，使其能在填料上附着和富集，从而提高了厌氧氨氧化菌的生长速度。
第二方面，本发明在培养基中添加了适量的亚铁离子，促进了厌氧氨氧化菌的生长，提高了厌氧氨氧化菌的生长速度。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的设计方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的发明人根据厌氧氨氧化菌的生长特点，设计了一种厌氧氨氧化菌的培养方法。采用该方法培养厌氧氨氧化菌的步骤包括：1)配制培养基，并向培养基中添加填料；2)按照3～7％的接种量接种坑塘污泥；3)发酵培养，获得厌氧氨氧化菌。添加的填料的密度优选为51～55kg/m3，进一步优选为51kg/m3。填料的材质优选为复合塑料。填料的形状优选为圆片状，该圆片的直径优选为4～6cm，进一步优选为5cm。圆片的厚度优选为3～6mm，进一步优选为5mm。为了更好的促进厌氧氨氧化菌的生长，在培养基中添加7～12mg/L的FeSO4。
本发明的培养方法在培养基中添加圆片状填料的措施，为厌氧氨氧化菌提供了生长繁殖的适宜场所，使其能在填料上附着和富集，从而提高了厌氧氨氧化菌的生长速度。另外，该方法在培养基中添加了适量的亚铁离子，促进了厌氧氨氧化菌的生长，提高了厌氧氨氧化菌的生长速度。
实施例一
本实施例的厌氧氨氧化菌的培养过程如下：
1)配制培养基。该培养基的配方为：(NH4)2SO4 1.19g/L，NaNO2 0.14g/L，K2HPO432.78mg/L，MgCl2·6H2O 105mg/L，CaCl2·6H2O 230mg/L，Na2CO3 150mg/L，FeSO4 7mg/L，EDTA-2Na 5mg/L。先称取各原料，然后加入水中，搅拌混合均匀，添加到发酵罐中。接下来，按照20g/L的量向培养基中添加填料，该填料采用密度为53kg/m3的塑料制成，其形状为直径4cm、厚度5mm的圆片。
2)接种。从无污染的坑塘中挖取污泥，然后按照3％的添加量，将污泥接入步骤1)配制的培养基中。
3)发酵。接种完成后，开启发酵罐的控制系统，进行发酵。发酵过程中控制发酵罐内部的温度在20～40℃范围内，控制发酵液的pH在6.5～9之间。发酵过程中监测发酵液中的溶氧浓度，将溶氧浓度控制在0.1～0.8％。另外，采用循环泵使发酵液形成沿上部→循环管道→下部的循环路径，发酵液的循环流量控制在0.02L/s。
在整个发酵过程中，控制发酵液中的FeSO4浓度≤0.91g/L。发酵开始后，按照0.3g/L的添加量，每隔15天向发酵培养液中补充一次FeSO4。发酵55天时，发酵液中出现红色絮状物，从第55天开始，按照0.3g/L的添加量，每隔7天向发酵培养液中补充一次FeSO4。当填料表面呈红色时，结束发酵，发酵周期为70天。
实施例二
本实施例的厌氧氨氧化菌的培养过程如下：
1)配制培养基。该培养基的配方为：(NH4)2SO4 1.45g/L，NaNO2 0.23g/L，K2HPO432.78mg/L，MgCl2·6H2O 105mg/L，CaCl2·6H2O 200mg/L，Na2CO3 140mg/L，FeSO4 9mg/L，EDTA-2Na 5mg/L。先称取各原料，然后加入水中，搅拌混合均匀，添加到发酵罐中。接下来，按照23g/L的量向培养基中添加填料，该填料采用密度为51kg/m3的塑料制成，其形状为直径5cm、厚度3mm的圆片。
2)接种。从无污染的坑塘中挖取污泥，然后按照5％的添加量，将污泥接入步骤1)配制的培养基中。
3)发酵。接种完成后，开启发酵罐的控制系统，进行发酵。发酵过程中控制发酵罐内部的温度在20～40℃范围内，控制发酵液的pH在6.5～9之间。发酵过程中监测发酵液中的溶氧浓度，将溶氧浓度控制在0.1～0.8％。另外，采用循环泵使发酵液形成沿上部→循环管道→下部的循环路径，发酵液的循环流量控制在0.02L/s。
在整个发酵过程中，控制发酵液中的FeSO4浓度≤0.91g/L。发酵开始后，按照0.3g/L的添加量，每隔15天向发酵培养液中补充一次FeSO4。发酵58天时，发酵液中出现红色絮状物，从第58天开始，按照0.3g/L的添加量，每隔7天向发酵培养液中补充一次FeSO4。当填料表面呈红色时，结束发酵，发酵周期为73天。
实施例三
本实施例的厌氧氨氧化菌的培养过程如下：
1)配制培养基。该培养基的配方为：(NH4)2SO4 1.72g/L，NaNO2 0.30g/L，K2HPO432.78mg/L，MgCl2·6H2O 105mg/L，CaCl2·6H2O 250mg/L，Na2CO3 160mg/L，FeSO4 12mg/L，EDTA-2Na 5mg/L。先称取各原料，然后加入水中，搅拌混合均匀，添加到发酵罐中。接下来，按照25g/L的量向培养基中添加填料，该填料采用密度为55kg/m3的塑料制成，其形状为直径6cm、厚度6mm的圆片。
2)接种。从无污染的坑塘中挖取污泥，然后按照7％的添加量，将污泥接入步骤1)配制的培养基中。
3)发酵。接种完成后，开启发酵罐的控制系统，进行发酵。发酵过程中控制发酵罐内部的温度在20～40℃范围内，控制发酵液的pH在6.5～9之间。发酵过程中监测发酵液中的溶氧浓度，将溶氧浓度控制在0.1～0.8％。另外，采用循环泵使发酵液形成沿上部→循环管道→下部的循环路径，发酵液的循环流量控制在0.02L/s。
在整个发酵过程中，控制发酵液中的FeSO4浓度≤0.91g/L。发酵开始后，按照0.3g/L的添加量，每隔15天向发酵培养液中补充一次FeSO4。发酵60天时，发酵液中出现红色絮状物，从第60天开始，按照0.3g/L的添加量，每隔7天向发酵培养液中补充一次FeSO4。当填料表面呈红色时，结束发酵，发酵周期为75天。
实施例四
本实施例的厌氧氨氧化菌的培养过程如下：
1)配制培养基。该培养基的配方为：(NH4)2SO4 0.53g/L，NaNO2 0.14g/L，MgCl2·6H2O 100mg/L，CaCl2·6H2O 120mg/L，FeSO4 7mg/L，EDTA-2Na 5mg/L，同时控制培养基中的COD 900ppm，总氮230ppm。先称取各原料，然后加入普通污水中，搅拌混合均匀，添加到发酵罐中。接下来，按照5g/L的量向培养基中添加填料，该填料采用密度为52kg/m3的塑料制成，其形状为直径6cm、厚度3mm的圆片。
2)接种。从无污染的坑塘中挖取污泥，然后按照5％的添加量，将污泥接入步骤1)配制的培养基中。
3)发酵。接种完成后，开启发酵罐的控制系统，进行发酵。发酵过程中控制发酵罐内部的温度在20～40℃范围内，控制发酵液的pH在6.5～9之间。发酵过程中监测发酵液中的溶氧浓度，将溶氧浓度控制在0.4～0.8％。另外，采用循环泵使发酵液形成沿上部→循环管道→下部的循环路径，发酵液的循环流量控制在0.02L/s。
在整个发酵过程中，控制发酵液中的(NH4)2SO4的浓度≤7.9～10.6g/L。发酵开始后，按照1.6g/L的添加量，每隔15天向发酵培养液中补充一次(NH4)2SO4。发酵40天时，发酵液中出现红色絮状物，从第40天开始，按照1.6g/L的添加量，每隔7天向发酵培养液中补充一次(NH4)2SO4。当填料表面呈红色时，结束发酵，发酵周期为55天。
实施例五
本实施例的厌氧氨氧化菌的培养过程如下：
1)配制培养基。该培养基的配方为：(NH4)2SO4 0.95g/L，NaNO2 0.28g/L，MgCl2·6H2O 70mg/L，CaCl2·6H2O 180mg/L，FeSO4 9mg/L，EDTA-2Na 5mg/L，同时控制培养基中的COD 200ppm，总氮290ppm。先称取各原料，然后加入普通污水中，搅拌混合均匀，添加到发酵罐中。接下来，按照8g/L的量向培养基中添加填料，该填料采用密度为51kg/m3的塑料制成，其形状为直径5cm、厚度5mm的圆片。
2)接种。从无污染的坑塘中挖取污泥，然后按照3％的添加量，将污泥接入步骤1)配制的培养基中。
3)发酵。接种完成后，开启发酵罐的控制系统，进行发酵。发酵过程中控制发酵罐内部的温度在20～40℃范围内，控制发酵液的pH在6.5～9之间。发酵过程中监测发酵液中的溶氧浓度，将溶氧浓度控制在0.4～0.8％。另外，采用循环泵使发酵液形成沿上部→循环管道→下部的循环路径，发酵液的循环流量控制在0.02L/s。
在整个发酵过程中，控制发酵液中的(NH4)2SO4的浓度≤7.9～10.6g/L。发酵开始后，按照1.1g/L的添加量，每隔15天向发酵培养液中补充一次(NH4)2SO4。发酵38天时，发酵液中出现红色絮状物，从第38天开始，按照1.1g/L的添加量，每隔7天向发酵培养液中补充一次(NH4)2SO4。当填料表面呈红色时，结束发酵，发酵周期为53天。
实施例六
本实施例的厌氧氨氧化菌的培养过程如下：
1)配制培养基。该培养基的配方为：(NH4)2SO4 1.32g/L，NaNO2 0.36g/L，MgCl2·6H2O 120mg/L，CaCl2·6H2O 240mg/L，FeSO4 12mg/L，EDTA-2Na 5mg/L，同时控制培养基中的COD 1400ppm，总氮340ppm。先称取各原料，然后加入普通污水中，搅拌混合均匀，添加到发酵罐中。接下来，按照11g/L的量向培养基中添加填料，该填料采用密度为55kg/m3的塑料制成，其形状为直径4cm、厚度6mm的圆片。
2)接种。从无污染的坑塘中挖取污泥，然后按照7％的添加量，将污泥接入步骤1)配制的培养基中。
3)发酵。接种完成后，开启发酵罐的控制系统，进行发酵。发酵过程中控制发酵罐内部的温度在20～40℃范围内，控制发酵液的pH在6.5～9之间。发酵过程中监测发酵液中的溶氧浓度，将溶氧浓度控制在0.4～0.8％。另外，采用循环泵使发酵液形成沿上部→循环管道→下部的循环路径，发酵液的循环流量控制在0.02L/s。
在整个发酵过程中，控制发酵液中的(NH4)2SO4的浓度≤7.9～10.6g/L。发酵开始后，按照1.4g/L的添加量，每隔15天向发酵培养液中补充一次(NH4)2SO4。发酵42天时，发酵液中出现红色絮状物，从第42天开始，按照1.4g/L的添加量，每隔7天向发酵培养液中补充一次(NH4)2SO4。当填料表面呈红色时，结束发酵，发酵周期为57天。
对比例一
本对比例中的厌氧氨氧化菌的培养过程与实施例一的培养过程相似，不同之处是培养基中不添加填料，在第72天，发酵液出现浅红色絮状物。
对比例二
本对比例中的厌氧氨氧化菌的培养过程与实施例一的培养过程相似，不同之处是培养基中按照15g/L的量添加填料，在第65天，发酵液出现浅红色絮状物，发酵至第80天，填料表面呈红色，发酵结束。
对比例三
本对比例中的厌氧氨氧化菌的培养过程与实施例四的培养过程相似，不同之处是培养基中按照3g/L的量添加填料，在第60天，发酵液出现浅红色絮状物，发酵至第83天，填料表面呈红色，发酵结束。
对比例四
本对比例中的厌氧氨氧化菌的培养过程与实施例四的培养过程相似，不同之处是培养基中按照4mg/L的量添加FeSO4，在第55天，发酵液出现浅红色絮状物，发酵至第75天，填料表面呈红色，发酵结束。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的改进和修改也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种厌氧氨氧化菌的培养方法，其特征在于：所述培养方法包括以下步骤：
步骤1，配制培养基并向培养基中添加填料；
步骤2，按照3～7％的接种量接种坑塘污泥；
步骤3，在pH6.5～9，20～40℃条件下发酵，得到所述厌氧氨氧化菌。
2.根据权利要求1所述的厌氧氨氧化菌的培养方法，其特征在于：
所述培养基中含有7～12mg/L的FeSO4。
3.根据权利要求2所述厌氧氨氧化菌的培养方法，其特征在于：
所述填料的密度为51～55kg/m3。
4.根据权利要求3所述的厌氧氨氧化菌的培养方法，其特征在于：
所述填料的形状为圆片状，所述圆片的直径为4～6cm，所述圆片的厚度为3～6mm。
5.根据权利要求2所述的厌氧氨氧化菌的培养方法，其特征在于：
所述培养基中的所述填料的添加量为20～25g/L。
6.根据权利要求5所述的厌氧氨氧化菌的培养方法，其特征在于：
步骤1中的所述培养基的配方为：(NH4)2SO4 1.19～1.72g/L，NaNO20.14～0.30g/L，K2HPO4 32.78mg/L，MgCl2·6H2O 105mg/L，CaCl2·6H2O 200～250mg/L，Na2CO3 140～160mg/L，EDTA-2Na 5mg/L。
7.根据权利要求5所述的厌氧氨氧化菌的培养方法，其特征在于：
在步骤3中的发酵过程中，控制发酵液中的FeSO4的浓度≤0.91g/L；
在发酵液中未出现红色絮状物之前，按照0.3g/L的添加量，每隔15天向发酵培养液中补充一次FeSO4；
在发酵液中出现红色絮状物之后，按照0.3g/L的添加量，每隔7天向发酵培养液中补充一次FeSO4；
当填料表面呈红色时，结束发酵。
8.根据权利要求2所述的厌氧氨氧化菌的培养方法，其特征在于：
所述培养基中的所述填料的添加量为5～11g/L。
9.根据权利要求8所述的厌氧氨氧化菌的培养方法，其特征在于：
步骤1中的所述培养基的配方为：(NH4)2SO4 0.53～1.32g/L，NaNO2 0.14～0.36g/L，MgCl2·6H2O 70～120mg/L，CaCl2·6H2O 120～240mg/L，同时控制培养基中的COD 200～1400ppm，总氮230～340ppm。
10.根据权利要求9所述的厌氧氨氧化菌的培养方法，其特征在于：
在步骤3中的发酵过程中，控制发酵液中的(NH4)2SO4的浓度≤7.9～10.6g/L；
在发酵液中未出现红色絮状物之前，按照1.1～1.6g/L的添加量，每隔15天向发酵培养液中补充一次FeSO4；
在发酵液中出现红色絮状物之后，按照1.1～1.6g/L的添加量，每隔7天向发酵培养液中补充一次FeSO4；
当填料表面呈红色时，结束发酵。
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