CN114807001A - 一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及硝化菌促进剂技术领域，具体涉及一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂及其制备方法。制备原料包括营养物、乙炔二甲酸二甲酯、水。本发明的生长促进剂可以显著提高污水中，特别是低COD浓度水体的氨氮的去除率。
Description
技术领域
本发明涉及硝化菌促进剂技术领域，具体涉及一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂及其制备方法。
背景技术
氨氮是水体中危害较大的污染因子，它会导致河流、湖泊的富营养化，使水体自净能力减弱。对于水体中氨氮的去除最经济常用的方法就是生物法。生物法去除氨氮主要是通过硝化菌在好氧条件下进行硝化作用将氨氮转化为亚硝酸盐等。为了提高硝化效果，通常添加硝化菌促进剂，但现有技术中的硝化菌促进剂往往含有金属盐成分。而硝化菌多为化能自养型，对于盐度敏感，因此金属盐的加入可能对硝化菌带来额外的抑制作用等，金属盐的加入还会带来金属离子对水体的二次污染。因此，开发并优化硝化菌促进剂就显得十分必要。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂，包括营养物、乙炔二甲酸二甲酯、水。
作为本发明一种优选的技术方案，所述营养物包括蔗糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖、糖蜜、淀粉、糊精中的至少一种。
作为本发明一种优选的技术方案，所述蔗糖和淀粉的重量比为(80-90)：(1-5)。
作为本发明一种优选的技术方案，所述营养物占促进剂总成分的重量百分比为80-95％。
作为本发明一种优选的技术方案，所述营养物占促进剂总成分的重量百分比为90％。
作为本发明一种优选的技术方案，所述乙炔二甲酸二甲酯占促进剂总成分的的重量百分比为1-5％。
作为本发明一种优选的技术方案，所述营养物包括蔗糖和糖蜜，二者的重量比为(1-2.5)：1。
作为本发明一种优选的技术方案，所述营养物与乙炔二甲酸二甲酯的重量比为(85-95):(2-4)。
作为本发明一种优选的技术方案，所述营养物与乙炔二甲酸二甲酯的重量比为90:3。
本发明的第二个方面提供了所述的利于硝化菌快速繁殖的促进剂的制备方法：包括以下步骤：按配方量，将制备原料混合，搅拌直至完全混合均匀，即得。
有益效果：
本发明提供了一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂，使得污水本身产生适合硝化菌生长繁殖的环境，硝化菌在短时间内能快速繁殖生长，不必再由外界引入硝化菌种。特定成分的加入使硝化作用在含氧量低或厌氧环境的水体依然能够正常进行。作为促进剂的最主要成分蔗糖和糖蜜的价格非常低廉，因此该促进剂的整体成本很低。从另一角度来讲，本发明还为制糖工业产生的废物的综合利用提供了一个新的途径。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。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。
如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、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，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
氨氮是水体中危害较大的污染因子，它会导致河流、湖泊的富营养化，使水体自净能力减弱。污染水体的氨氮通常指以氨形态存在的氮，相对其它有机类污染物来说被污染水体中氨氮去除的难度要大得多。在现有技术中，被污染水体中氨氮的去除方法主要有物理、化学和生物的方法。物理或化学法包括空气吹脱法、折点氯化法、离子交换吸附法、絮凝沉淀法、电渗析法、催化湿式氧化法、液膜法等。这些方法一般用于高浓度氨氮废水的预处理，且处理成本很高。其中最经济常用的方法就是硝化生物法。
生物硝化作用，通常被认为是连续的反应，而起主要作用的是不同种群的自养微生物：首先由氨氧化细菌将氨氮氧化为亚硝酸盐氮，羟胺为中间产物；之后再由亚硝酸盐氧化细菌将亚硝酸盐氮氧化为硝酸盐氮，氨氧化细菌与亚硝酸盐氧化细菌统称为硝化细菌。对氨氧化细菌而言，氨只是形式上的能源，真正的能源是其代谢中间产物——羟胺。硝化细菌生长缓慢，易受水质和运行参数的冲击。
为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂，包括营养物、乙炔二甲酸二甲酯、水。
在一些优选的实施方式中，所述利于硝化菌快速繁殖的促进剂，按重量百分比计，包括营养物75-97％、乙炔二甲酸二甲酯1-10％、余量为水。
在一种实施方式中，所述营养物占促进剂总成分的重量百分比为90％。
在一些优选的实施方式中，所述营养物包括蔗糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖、糖蜜、淀粉、糊精中的至少一种。
在一些优选的实施方式中，所述营养物包括蔗糖和淀粉。蔗糖、淀粉具有良好的环境和生物兼容性，即具有无毒、无害、易降解的特性，可以增加微生物与基质的接触面积，提高传质效率，进而提高生物的生长速率和生物活性，不会造成二次污染。可以实现快速培养硝化微生物的目的。在一些更优选的实施方式中，所述蔗糖和淀粉的重量比为(80-90)：(1-5)。
硝化作用的过程中需要消耗一定的氧，对于一些含氧量低或厌氧环境的水体，现有技术的促进剂往往无法发挥有效的作用。
在硝化过程中，乙炔二甲酸二甲酯还能促进硝化菌细胞膜内的加氧酶的催化作用，将氧提供给氨转化为羟胺，而后在转化为亚硝酸盐，亚硝酸盐再结合氧最终转化为硝酸盐。
现有技术中硝化菌促进剂往往含有金属盐成分。由于硝化菌多为化能自养型，对于盐度敏感，因此金属盐的加入，会使水中某些金属离子浓度突然升高而形成冲击负荷时，硝化作用会受到强烈抑制，从而对硝化菌带来额外的抑制作用等，金属盐的加入还会带来金属离子对水体的二次污染。
在一些优选的实施方式中，所述营养物占促进剂总成分的重量百分比为80-95％。
在一些优选的实施方式中，所述乙炔二甲酸二甲酯占促进剂总成分的的重量百分比为1-5％。
在一些优选的实施方式中，所述营养物包括蔗糖和糖蜜，二者的重量比为(1-2.5)：1。
优选的，所述营养物包括蔗糖和糖蜜，二者的重量比为1.8：1。
发明人意外的发现，在一些优选的实施方式中，当营养物与乙炔二甲酸二甲酯的重量比为(85-95):(2-4)时，对于氨氮的去除率最佳。这可能是因为在这一比例下，特定的蔗糖和糖蜜为硝化菌的生长繁殖提供充足的原料，促进了硝化菌的繁殖，同时乙炔二甲酸二甲酯促进了硝化菌细胞膜内的加氧酶的催化作用，进一步促进了硝化反应速度。如果乙炔二甲酸二甲酯过少，则对催化作用的促进作用减弱，同时不足以为硝化反应提供足量的氧；如果乙炔二甲酸二甲酯过多，则会对硝化菌细胞结构造成一定的破坏，从而抑制硝化细菌的繁殖。在一些更优选的实施方式中，所述营养物与乙炔二甲酸二甲酯的重量比为90:3。
本发明的第二个方面提供了所述的利于硝化菌快速繁殖的促进剂的制备方法：包括以下步骤：按配方量，在20-40℃温度范围内，将制备原料混合，以75-100r/min转速搅拌直至完全混合均匀，即得。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。
实施例
实施例1
实施例1提供了一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂，按重量百分比计，包括营养物90％、乙炔二甲酸二甲酯3％、水7％。
所述营养物为蔗糖和糖蜜，二者的重量比为1.8：1；
所述蔗糖购自济南维兴化工科技有限公司，所述糖蜜购自济南辉腾化工有限公司。
实施例1还提供了一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂的制备方法，包括以下步骤：按配方量，将制备原料混合，在30℃温度下，以80r/min转速搅拌直至完全混合均匀，即得。
实施例2
实施例2提供了一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂，按重量百分比计，包括营养物90％、乙炔二甲酸二甲酯5％、水5％。
所述营养物为蔗糖和糖蜜，二者的重量比为1：1；
所述蔗糖购自济南维兴化工科技有限公司，所述糖蜜购自济南辉腾化工有限公司。
实施例2还提供了一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂的制备方法，包括以下步骤：按配方量，将制备原料混合，在30℃温度下，以80r/min转速搅拌直至完全混合均匀，即得。
实施例3
实施例3提供了一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂，按重量百分比计，包括营养物85％、乙炔二甲酸二甲酯5％、水10％。
所述营养物为蔗糖和糖蜜，二者的重量比为2.5：1；
所述蔗糖购自济南维兴化工科技有限公司，所述糖蜜购自济南辉腾化工有限公司。
实施例3还提供了一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂的制备方法，包括以下步骤：按配方量，将制备原料混合，在30℃温度下，以80r/min转速搅拌直至完全混合均匀，即得。
实施例4
实施例4提供了一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂，按重量百分比计，包括营养物90％乙炔二甲酸二甲酯3％、水7％。
所述营养物为蔗糖和淀粉，重量比为85:5，所述蔗糖购自济南维兴化工科技有限公司。
实施例4还提供了一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂的制备方法，包括以下步骤：按配方量，将制备原料混合，在30℃温度下，以80r/min转速搅拌直至完全混合均匀，即得。
实施例5
实施例5提供了一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂，按重量百分比计，包括营养物90％、乙炔二甲酸二甲酯3％、水7％。
所述营养物为蔗糖和糊精，重量比为90:2；所述蔗糖购自济南维兴化工科技有限公司
实施例5还提供了一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂的制备方法，包括以下步骤：按配方量，将制备原料混合，在30℃温度下，以80r/min转速搅拌直至完全混合均匀，即得。
实施例6
实施例6提供了一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂，按重量百分比计，包括营养物97％、乙炔二甲酸二甲酯1％、水1％。
所述营养物为蔗糖，购自济南维兴化工科技有限公司。
实施例6还提供了一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂的制备方法，包括以下步骤：按配方量，将制备原料混合，在30℃温度下，以80r/min转速搅拌直至完全混合均匀，即得。
实施例7
实施例7提供了一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂，按重量百分比计，包括营养物90％、乙炔二甲酸二甲酯3％、水7％。
所述营养物为蔗糖和葡萄糖，重量比为90:3，所述蔗糖购自济南维兴化工科技有限公司。
实施例7还提供了一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂的制备方法，包括以下步骤：按配方量，将制备原料混合，在30℃温度下，以80r/min转速搅拌直至完全混合均匀，即得。
实施例8
实施例8提供了一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂，按重量百分比计，包括营养物90％、乙炔二甲酸二甲酯3％、水7％。
所述营养物为蔗糖和糖蜜，二者的重量比为1.8：1；
所述蔗糖购自济南维兴化工科技有限公司，所述糖蜜购自济南辉腾化工有限公司。
实施例8还提供了一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂的制备方法，包括以下步骤：按配方量，将制备原料混合，在35℃温度下，以,85r/min转速搅拌直至完全混合均匀，即得。
对比例1
对比例1提供了一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂，按重量百分比计，包括营养物70％、乙炔二甲酸二甲酯1％、水29％。
所述营养物为蔗糖和糖蜜，二者的重量比为1.8：1；
所述蔗糖购自济南维兴化工科技有限公司，所述糖蜜购自济南辉腾化工有限公司。
对比例1还提供了一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂的制备方法，包括以下步骤：按配方量，将制备原料混合，在30℃温度下，以80r/min转速搅拌直至完全混合均匀，即得。
对比例2
对比例2提供了一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂，按重量百分比计，包括营养物91.5％、乙炔二甲酸二甲酯0.5％、水8％。
所述营养物为蔗糖和糖蜜，二者的重量比为1.8：1；
所述蔗糖购自济南维兴化工科技有限公司，所述糖蜜购自济南辉腾化工有限公司。
对比例2还提供了一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂的制备方法，包括以下步骤：按配方量，将制备原料混合，在30℃温度下，以80r/min转速搅拌直至完全混合均匀，即得。
性能测试
某工厂排放的废水中含有的主要污染物COD浓度为300mg/L左右，氨氮浓度为300mg/L左右，该厂采用批式活性污泥法(SBR工艺)进行处理，经过处理后的出水中COD浓度为小于50mg/L、但是氨氮浓度仍高达100mg/L以上。利用上表配比所配置的促进剂，配置浓度为0.5g/L，每天按照污水中促进剂浓度为40mg/L进行投加，投加15天后，氨氮去除率提高了10％以上停止投加，系统继续运行20天，取水样分析出水氨氮浓度并计算氨氮去除率。投加后具体处理结果见表1。由表1数据可见，本发明的生长促进剂可以显著提高污水中，特别是低COD浓度水体的氨氮的去除率。
表1
前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。
Claims (10)
1.一种利于硝化菌快速繁殖的促进剂，其特征在于：包括营养物、乙炔二甲酸二甲酯、水。
2.根据权利要求1所述的利于硝化菌快速繁殖的促进剂，其特征在于：所述营养物包括蔗糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖、糖蜜、淀粉、糊精中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的利于硝化菌快速繁殖的促进剂，其特征在于：所述蔗糖和淀粉的重量比为(80-90)：(1-5)。
4.根据权利要求1或2所述的利于硝化菌快速繁殖的促进剂，其特征在于：所述营养物占促进剂总成分的重量百分比为80-95％。
5.根据权利要求4所述的利于硝化菌快速繁殖的促进剂，其特征在于：所述营养物占促进剂总成分的重量百分比为90％。
6.根据权利要求1或3所述的利于硝化菌快速繁殖的促进剂，其特征在于：所述乙炔二甲酸二甲酯占促进剂总成分的重量百分比为1-5％。
7.根据权利要求2所述的利于硝化菌快速繁殖的促进剂，其特征在于：所述营养物包括蔗糖和糖蜜，二者的重量比为(1-2.5)：1。
8.根据权利要求7所述的利于硝化菌快速繁殖的促进剂，其特征在于：所述营养物与乙炔二甲酸二甲酯的重量比为(85-95):(2-4)。
9.根据权利要求8所述的利于硝化菌快速繁殖的促进剂，其特征在于：所述营养物与乙炔二甲酸二甲酯的重量比为90:3。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的利于硝化菌快速繁殖的促进剂的制备方法：其特征在于，包括以下步骤：按配方量，将制备原料混合，搅拌直至完全混合均匀，即得。
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