CN104726376A - 一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌规模化培养方法 - Google Patents

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CN104726376A CN201510138585.8A CN201510138585A CN104726376A CN 104726376 A CN104726376 A CN 104726376A CN 201510138585 A CN201510138585 A CN 201510138585A CN 104726376 A CN104726376 A CN 104726376A
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Abstract

本发明公开了一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌规模化培养方法，涉及环境生物技术领域。该方法包括富集-分离阶段和培养-分离阶段，采取添加富集培养液进行定向富集、添加生长营养液进行规模化培养，沉淀分离，最终获得高浓度的耐盐硝化细菌。本发明培所制备的耐盐硝化细菌浓度高，污染物去除效率高，能耗低，适合用于高盐含氨氮废水的生物处理。

Description

一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌规模化培养方法
技术领域
本发明涉及环境生物技术领域，尤其涉及一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌规模化培养方法。
背景技术
随着城镇污水处理厂排放标准（GB18918-2002）的颁布，总氮首次纳入排放指标之中。2011年12月15日，国务院印发《国家环境保护“十二五”规划》，首次把氨氮列为全国主要的水污染排放物约束性控制指标，明确指出至2015年氨氮排放总量为238万吨，比2010年同期削减10%。高含盐废水一般指总含盐量（以NaCl含量计）至少为1%的废水，广泛存在于化工、制药、制革、食品、采油、海产品加工等行业。由于高盐工业废水普遍含有高浓度的氨氮（1000~5000mg/L左右），如果不能达标排放，则不符合标准的高盐废水会污染地表、土壤、沿海和河口等，引发诸如富营养化等各种环境问题和生态问题。因此，如何有效、经济地实现高含盐废水生物脱氮处理成为亟待解决的科学和工程难点问题。
物化脱氮法主要有化学中和法、化学沉淀法、折点加氯法、选择性离子交换法、空气和汽提脱氮法等。相对于物化脱氮，而生物方法合理地利用硝化菌和反硝化菌的生理功能，可将污水中的各种形态的氮素最终转化为气态氮，产生的二次污染的可能性较小、处理成本比较低。因而生物脱氮技术更具有实际使用价值。
嗜盐微生物是一类生活在高盐环境内的极端微生物，广泛存在于盐场、盐湖、土壤等高盐环境内。根据盐度生存范围（1~30%），嗜盐微生物分为耐盐菌、轻度嗜盐菌、中度嗜盐菌和极端嗜盐菌。这些嗜盐微生物在长期的进化过程中形成独特的高渗环境中生存的能力，具有极为特殊的生理结构和代谢机制。嗜盐微生物的细胞膜、细胞壁结构性成分和功能性成分的稳定性、反应动力学、酶系的性质、代谢途径及信息传递、蛋白质核酸成分及构象等方面为适应高盐环境而具有特异性。这些耐盐机制保证了嗜盐微生物在高盐环境内进行新陈代谢和生长。因此只有采取逐步提高氨氮浓度的方式，选择性淘汰不具备硝化作用的耐盐细菌，定向富集到高浓度的耐盐硝化细菌，然后进行规模化培养，使其能应用于工程。
现有培养技术中，中国公开专利文献CN 101240253 A 公开了一种采用活性污泥间歇式富集硝化菌的方法，以氨氮、微量无机盐及缓冲液为培养液，其氨氮处理范围≤1200mg/L，该方法没有添加有机物质，硝化细菌最终浓度变化太大，在处理高浓度氨氮废水时，污泥存在降解的可能，因此不适合规模化培养。中国公开专利文献CN1017092278 公开了一种采用序批式进水结合絮凝沉淀富集亚硝化菌的规模化培养方法，该方法虽然富集到高浓度亚硝化菌，但是绝大部分硝化菌被淘汰掉，致使出水亚硝酸盐很高，最终出水总氮很高。中国公开专利文献CN1354786A 公开了一种活性污泥中高浓度硝化细菌的培养方法，以下水污泥和屎尿污泥趘接种污泥，以污泥脱水滤液或硝化脱离液为培养液，处理氨氮范围100~300mg/L，超过此浓度会对菌体产生抑制作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种方法设计合理，可以培养得到浓度高、污染物去除效率高的细菌产品的连续式的高浓度耐盐硝化细菌规模化培养方法。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法，其特点是：该方法包括富集-分离阶段和培养-分离阶段，采取添加富集培养液进行定向富集、添加生长营养液进行规模化培养，最终获得高浓度的硝化细菌；其具体步骤如下：
   （1）富集-分离阶段：用水配制初始氨氮质量浓度50~150mg/L、盐分质量分数以NaCl计≤10%的富集营养液，通过计量泵流入细菌培养器；配制质量分数1%~5%的碱液，通过计量泵流入细菌培养器；取污泥样品按体积比5%~20%一次接种至细菌培养器，进行耐盐硝化细菌的定向富集；富集得到的污泥混合液通过沉淀分离器进行分离，上清液从沉淀分离器上部排出，富集得到的耐盐硝化细菌回流至细菌培养器；
   （2）培养-分离阶段：富集-分离阶段结束后，用水配制初始氨氮质量浓度400mg/L、盐分质量分数以NaCl计≤10%的生长营养液，通过计量泵流入细菌培养器；配制质量分数1%~5%的碱液，通过计量泵流入细菌培养器；加入生长营养液之后，进行硝化细菌的规模化培养；培养得到的污泥混合液通过沉淀分离器进行分离，底部一部分收集高浓度的耐盐硝化细菌，另外一部分耐盐硝化细菌污泥混合液回流至细菌培养器，上清液从沉淀分离器上部排出；
富集-分离阶段和培养-分离阶段的条件如下：温度为10℃~35℃，pH为6.0~10.0；DO为1.5~7.5 mg/L。
本发明所述的一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法，其进一步优选的技术方案或者技术特征如下：
1、本发明所述的富集营养液可以采用现有技术中公开的任何一种可以适用于本发明的耐盐硝化细菌的富集营养液，优选的富集营养液的组成与用量为：0.5~10g/L的铵盐，0.5~5.0 g/L的 KH2PO4或K2HPO4 ，0.5~5.0 g/L的 MgCl2，0.5~5.0 g/L的 Na2CO3，质量分数≤10%的NaCl，微量元素液；
所述的生长营养液可以采用现有技术中公开的任何一种可以适用于本发明的耐盐硝化细菌的生长营养液，优选的生长营养液的组成与用量为：0.5~10g/Lr 铵盐，0.5~10g/L 的KH2PO4或K2HPO4，0.5~10g/L 的MgCl2，0.5~10g/L 的Na2CO3，0.5~10g/L的葡萄糖或者甲醇，质量分数≤10%的NaCl，微量元素液；
所述的微量元素液可以采用现有技术中公开的任何一种可以适用于本发明的耐盐硝化细菌的微量元素液，优选的微量元素液的成分及其用量如下：50~150mg/L 的CoCl2·6H2O，50~150mg/L的 CaCl2，10~50mg/L 的CuSO4·5H2O，50~150mg/L的 ZnSO4·7H2O，50~150mg/L的 FeSO4·7H2O，50~150mg/L的 MnSO4·2H2O。
本发明中，进一步优选的富集营养液的组成与用量为：铵盐（3~6g/L）、KH2PO4或K2HPO4（2~3g/L）、MgCl2（2~3 g/L）、Na2CO3（2~3g/L），NaCl（质量分数≤10%）、微量元素液。进一步优选的生长营养液的组成与用量为：铵盐（3~6g/L）、KH2PO4或K2HPO4（3~6g/L）、MgCl2（3~6g/L）、 Na2CO3（3~6g/L）、葡萄糖或者甲醇（3~6g/L），NaCl（质量分数≤10%）、微量元素液。优选的微量元素液的组分及其用量为：CoCl2·6H2O（80~120mg/L）、CaCl2（80~120mg/L）、CuSO4·5H2O（25~35mg/L）、ZnSO4·7H2O（80~120mg/L）、FeSO4·7H2O（80~120mg/L）、MnSO4·2H2O（80~120mg/L）。
2、本发明所述的富集营养液、生长营养液中所述的铵盐可以选用常用的可适用于耐盐硝化细菌的铵盐，优选的铵盐选自硫酸铵、尿素或氯化铵的一种或多种。选用混合的铵盐时，其混合比例可以按需要任意选取。
3、按照本发明步骤（1）所述富集方法，优选每1~2d为1个富集周期，富集周期优选为3~5个；按照本发明步骤（2）所述的培养方法，每2d~3d优选为1个培养周期，培养周期优选为5~8个。
4、本发明方法中，富集-分离阶段优选采用逐步提高氨氮浓度的方法，其中氨氮初始浓度为50~150mg/L，最终浓度为500~1000mg/L；具体方法如下：每次加入富集营养液后，当氨氮浓度降至5mg/L以下时，提高富集营养液中的氨氮浓度，提高幅度20~100 mg/L；适当提高碱液的投加量，以确保硝化细菌生长所需要的pH值环境。上述方法中，氨氮初始浓度进一步优选为80~120mg/L，最终浓度进一步优选为700~800mg/L。
5、本发明方法中，培养-分离阶段优选采用稳定的氨氮浓度，同时进行浓度范围校正；其中稳定的氨氮浓度为400mg/L，浓度校正范围为300~500mg/L；具体方法如下：每次加入生长培养液中氨氮浓度为400mg/L，当氨氮浓度≤5mg/L时，适当提高氨氮浓度进行校正，提高幅度10~100mg/L；当氨氮浓度≥15 mg/L时，适当降低氨氮浓度进行校正，降低幅度10~100mg/L。
6、本发明方法中，培养-分离阶段从沉淀分离器底部回流至细菌培养器的耐盐硝化细菌污泥混合液体积分数比例优选控制在10~40%，进一步优选控制在20~30%，最优选控制在25%。
7、本发明方法中，培养-分离阶段从沉淀分离器至细菌培养器的回流流速之比优选控制在0.1~1：1，进一步控制在0.4~0.7：1，最优选控制在0.5：1。
8、本发明方法中，富集-分离阶段和培养-分离阶段所用的碱液可以采用现有技术中公开的任何一种可以适用于本发明的耐盐硝化细菌的碱液，优选 的碱液为NaOH、Na2CO3 、NaHCO3和CaCO3溶液中一种或多种，选用混合碱液时，其混合比例可以按需要选定任意比例。
9、本发明方法，可以向富集-分离阶段和培养-分离阶段细菌培养器内投加适量的活性炭粉末，以提高其效果。
10、富集-分离阶段和培养-分离阶段条件为温度为10℃~35℃；pH为6.0~10.0；DO为1.5~7.5 mg/L。
   本发明方法中，含有污泥样品可以取自盐场，也可以取自其他来源如盐湖、土壤等高盐环境。
    本发明方法在富集-分离阶段根据活性污泥中微生物群落的种群演替现象，采用逐步提高氨氮质量浓度，在不同生长阶段使污泥中的原生动物、后生动物、真菌以及其他异养菌等杂菌受到抑制，逐步淘汰“非硝化细菌”，使耐盐硝化细菌成为优势菌群，最终硝化细菌能够耐受高浓度的氨氮废水，具有较高的氨氮去除率。在培养-分离阶段，维持一定的氨氮质量浓度，使在此条件下的原生动物、后生动物、真菌以及其他异养菌等杂菌受到抑制，而耐盐硝化细菌成为优势菌群，通过补加一定的葡萄糖、甲醇或其他碳源，使耐盐硝化细菌能够快速生长，收集得到高浓度耐盐硝化细菌。
     由于硝化细菌培养阶段用到的多为价格低廉的碳源，使其规模化生产成为可能。硝化细菌广泛应用于各种工业废水处理生物处理，还可以应用在各种城市污水厂快速启动和问题紧急处理。
本发明与现有技术相比具有的有益效果如下：
   （1）本发明培养制备的耐盐硝化细菌浓度高，活性好，所用培养方法适用于规模化生产。
   （2）具有较强的氨氮去除能力，不仅能处理低浓度的氨氮废水，对高浓度的氨氮去除效果非常理想，具有良好的应用前景。
（3）本发明所制备的耐盐硝化细菌本身对环境无毒害作用，可以有效减少剩余淤泥产生量，并减少絮凝剂等化学药品的使用。因此生化处理氨氮废水的成本和能耗较低。
附图说明
图1为富集-分离阶段进、出水氨氮及氨氮去除率的变化情况；
图2为培养-分离阶段进、出水氨氮、MLSS的变化情况；
图3为本发明培养方法示意图；
图4为耐盐硝化细菌处理尿素生产企业废水试验结果。
具体实施方式
    以下结合附图及实施例，进一步详细说明本发明的方案和效果。应该理解，以下所描述的具体实施案例仅仅用于更好的解释本发明，但不限定本发明。
实施例1，一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法，该方法包括富集-分离阶段和培养-分离阶段，采取添加富集培养液进行定向富集、添加生长营养液进行规模化培养，最终获得高浓度的硝化细菌；其具体步骤如下：
   （1）富集-分离阶段：用水配制初始氨氮质量浓度50mg/L、盐分质量分数以NaCl计≤10%的富集营养液，通过计量泵流入细菌培养器；配制质量分数1%的碱液，通过计量泵流入细菌培养器；取污泥样品按体积比5%一次接种至细菌培养器，进行耐盐硝化细菌的定向富集；富集得到的污泥混合液通过沉淀分离器进行分离，上清液从沉淀分离器上部排出，富集得到的耐盐硝化细菌回流至细菌培养器；
   （2）培养-分离阶段：富集-分离阶段结束后，用水配制初始氨氮质量浓度400mg/L、盐分质量分数以NaCl计≤10%的生长营养液，通过计量泵流入细菌培养器；配制质量分数1%的碱液，通过计量泵流入细菌培养器；加入生长营养液之后，进行硝化细菌的规模化培养；培养得到的污泥混合液通过沉淀分离器进行分离，底部一部分收集高浓度的耐盐硝化细菌，另外一部分耐盐硝化细菌污泥混合液回流至细菌培养器，上清液从沉淀分离器上部排出；
富集-分离阶段和培养-分离阶段的条件如下：温度为10℃~35℃，pH为6.0~10.0；DO为1.5~7.5 mg/L。
实施例2，一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法，该方法包括富集-分离阶段和培养-分离阶段，采取添加富集培养液进行定向富集、添加生长营养液进行规模化培养，最终获得高浓度的硝化细菌；其具体步骤如下：
   （1）富集-分离阶段：用水配制初始氨氮质量浓度150mg/L、盐分质量分数以NaCl计≤10%的富集营养液，通过计量泵流入细菌培养器；配制质量分数5%的碱液，通过计量泵流入细菌培养器；取污泥样品按体积比20%一次接种至细菌培养器，进行耐盐硝化细菌的定向富集；富集得到的污泥混合液通过沉淀分离器进行分离，上清液从沉淀分离器上部排出，富集得到的耐盐硝化细菌回流至细菌培养器；
   （2）培养-分离阶段：富集-分离阶段结束后，用水配制初始氨氮质量浓度400mg/L、盐分质量分数以NaCl计≤10%的生长营养液，通过计量泵流入细菌培养器；配制质量分数5%的碱液，通过计量泵流入细菌培养器；加入生长营养液之后，进行硝化细菌的规模化培养；培养得到的污泥混合液通过沉淀分离器进行分离，底部一部分收集高浓度的耐盐硝化细菌，另外一部分耐盐硝化细菌污泥混合液回流至细菌培养器，上清液从沉淀分离器上部排出；
富集-分离阶段和培养-分离阶段的条件如下：温度为20℃~25℃，pH为7.0~9.0；DO为3~5 mg/L。
实施例3，一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法，该方法包括富集-分离阶段和培养-分离阶段，采取添加富集培养液进行定向富集、添加生长营养液进行规模化培养，最终获得高浓度的硝化细菌；其具体步骤如下：
   （1）富集-分离阶段：用水配制初始氨氮质量浓度100mg/L、盐分质量分数以NaCl计≤10%的富集营养液，通过计量泵流入细菌培养器；配制质量分数3%的碱液，通过计量泵流入细菌培养器；取污泥样品按体积比10%一次接种至细菌培养器，进行耐盐硝化细菌的定向富集；富集得到的污泥混合液通过沉淀分离器进行分离，上清液从沉淀分离器上部排出，富集得到的耐盐硝化细菌回流至细菌培养器；
   （2）培养-分离阶段：富集-分离阶段结束后，用水配制初始氨氮质量浓度400mg/L、盐分质量分数以NaCl计≤10%的生长营养液，通过计量泵流入细菌培养器；配制质量分数3%的碱液，通过计量泵流入细菌培养器；加入生长营养液之后，进行硝化细菌的规模化培养；培养得到的污泥混合液通过沉淀分离器进行分离，底部一部分收集高浓度的耐盐硝化细菌，另外一部分耐盐硝化细菌污泥混合液回流至细菌培养器，上清液从沉淀分离器上部排出；
富集-分离阶段和培养-分离阶段的条件如下：温度为15℃~30℃，pH为7.5~9.5；DO为2~6 mg/L。
实施例4，实施例1或2或3所述的一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法中：所述的富集营养液的组成与用量为：0.5~10g/L的铵盐，0.5~5.0 g/L的 KH2PO4或K2HPO4 ，0.5~5.0 g/L的 MgCl2，0.5~5.0 g/L的 Na2CO3，质量分数≤10%的NaCl，微量元素液；
所述的生长营养液的组成与用量为：0.5~10g/Lr 铵盐，0.5~10g/L 的KH2PO4或K2HPO4，0.5~10g/L 的MgCl2，0.5~10g/L 的Na2CO3，0.5~10g/L的葡萄糖或者甲醇，质量分数≤10%的NaCl，微量元素液；
所述的微量元素液的成分及其用量如下：50~150mg/L 的CoCl2·6H2O，50~150mg/L的 CaCl2，10~50mg/L 的CuSO4·5H2O，50~150mg/L的 ZnSO4·7H2O，50~150mg/L的 FeSO4·7H2O，50~150mg/L的 MnSO4·2H2O。
实施例5，实施例1－4任何一项所述的一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法中：所述的铵盐选自硫酸铵、尿素或氯化铵的一种或多种。
实施例6，实施例1－5任何一项所述的一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法中：按照步骤（1）所述富集方法，每1d为1个富集周期，富集周期为3个；按照步骤（2）所述的培养方法，每2d为1个培养周期，培养周期为5个。
实施例7，实施例1－5任何一项所述的一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法中：按照步骤（1）所述富集方法，每2d为1个富集周期，富集周期为5个；按照步骤（2）所述的培养方法，每3d为1个培养周期，培养周期为8个。
实施例8，实施例1－7任何一项所述的一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法中：富集-分离阶段采用逐步提高氨氮浓度的方法，其中氨氮初始浓度为50~150mg/L，最终浓度为500~1000mg/L；具体方法如下：每次加入富集营养液后，当氨氮浓度降至5mg/L以下时，提高富集营养液中的氨氮浓度，提高幅度20~100 mg/L；适当提高碱液的投加量，以确保硝化细菌生长所需要的pH值环境。
实施例9，实施例1－8任何一项所述的一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法中：培养-分离阶段采用稳定的氨氮浓度，同时进行浓度范围校正；其中稳定的氨氮浓度为400mg/L，浓度校正范围为300~500mg/L；具体方法如下：每次加入生长培养液中氨氮浓度为400mg/L，当氨氮浓度≤5mg/L时，适当提高氨氮浓度进行校正，提高幅度10~100mg/L；当氨氮浓度≥15 mg/L时，适当降低氨氮浓度进行校正，降低幅度10~100mg/L。
实施例10，实施例1－9任何一项所述的一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法中：培养-分离阶段从沉淀分离器底部回流至细菌培养器的耐盐硝化细菌污泥混合液体积分数比例控制在10%~40%。
实施例11，实施例1－9任何一项所述的一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法中：培养-分离阶段从沉淀分离器底部回流至细菌培养器的耐盐硝化细菌污泥混合液体积分数比例控制在20~30%。
实施例12，实施例1－11任何一项所述的一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法中：培养-分离阶段从沉淀分离器至细菌培养器的回流流速之比控制在0.1~1：1。
实施例13，实施例1－11任何一项所述的一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法中：培养-分离阶段从沉淀分离器至细菌培养器的回流流速之比控制在0.4~0.6：1。
实施例14，实施例1－13任何一项所述的一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法中：富集-分离阶段和培养-分离阶段所用的碱液为NaOH、Na2CO3 、NaHCO3和CaCO3溶液中一种或多种。
实施例15，实施例1－14任何一项所述的一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法中：向富集-分离阶段和培养-分离阶段细菌培养器内投加适量的活性炭粉末。
实施例16，参照图1－3，一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法实验一，污泥样品取自江苏连云港某盐场：
①富集-分离阶段：配制初始氨氮质量浓度150mg/L的富集营养液加入营养液储罐，富集营养液通过计量泵流入细菌培养器。配制质量分数1%~5%的碱液加入碱液储罐，通过计量泵流入细菌培养器。取污泥样品按体积比30%接种到至细菌培养器，，进行耐盐硝化细菌的富集培养。污泥混合液通过沉淀分离器进行分离，上清液从沉淀分离器上部排出，富集的耐盐硝化细菌回流至细菌培养器。
其中铵盐（0.5~10g/L）、KH2PO4或K2HPO4（0.5~5.0 g/L）、MgCl2（0.5~5.0 g/L）、Na2CO3（0.5~5.0 g/L），NaCl（质量分数≤10%）、微量元素液。微量元素液的成分为： CoCl2·6H2O（50~150mg/L）、CaCl2（50~150mg/L）、CuSO4·5H2O（10~50mg/L）、ZnSO4·7H2O（50~150mg/L）、FeSO4·7H2O（50~150mg/L）、MnSO4·2H2O（50~150mg/L）。期间控制水温25.0℃左右，pH为8.5，溶解氧为3.0 mg/L。
照上述方法，每1d为1个富集周期，富集周期为3个。
整个富集培养阶段采用逐步提高氨氮浓度的方法进行富集，其中氨氮初始浓度为100mg/L，最终浓度为900mg/L。具体方法如下： 每次加入富集营养液后，当氨氮浓度降至5mg/L以下，提高富集营养液中的氨氮的浓度，提高幅度50~100 mg/L。适当提高Na2CO3的投加量，以确保硝化细菌生长所需要的pH值环境。
②培养-分离阶段：富集阶段结束后，配制初始氨氮质量浓度400mg/、盐分质量分数≤10%（以NaCl计）的生长营养液，通过计量泵流入细菌培养器。配制质量分数1%~5%的碱液，通过计量泵流入细菌培养器。加入生长营养液之后，进行硝化细菌的规模化培养。污泥混合液通过沉淀分离器进行分离，底部收集80%的高浓度的耐盐硝化细菌，另外20%耐盐硝化细菌回流至细菌培养器，上清液从沉淀分离器上部排出。
其中生长培养液的成分为：铵盐（0.5~10g/L）、KH2PO4或K2HPO4（0.5~10g/L）、MgCl2（0.5~10g/L）、 Na2CO3（0.5~10g/L）、葡萄糖或者甲醇（0.5~10g/L），NaCl（质量分数≤10%）、微量元素液。微量元素液的成分为： CoCl2·6H2O（50~150mg/L）、CaCl2（50~150mg/L）、CuSO4·5H2O（10~50mg/L）、ZnSO4·7H2O（50~150mg/L）、FeSO4·7H2O（50~150mg/L）、MnSO4·2H2O（50~150mg/L）。期间控制水温25.0℃左右，pH为9.5，溶解氧为4.5 mg/L。
按照上述方法，每3d为1个培养周期，培养周期为6个。
整个培养阶段采用采用稳定的氨氮浓度，同时进行浓度范围校正。其中稳定的氨氮浓度为400mg/L，浓度校正范围为300~500mg/L。具体方法如下：每次加入生长培养液后，氨氮浓度为400mg/L，当氨氮浓度≤5mg/L时，提高氨氮浓度进行校正，提高幅度10~100mg/L；当氨氮浓度≥15 mg/L时，降低氨氮浓度进行校正，降低幅度10~100mg/L。
实施例17，参照图1－3，一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法实验二，污泥样品取自江苏连云港某盐场：
①富集-分离阶段：配制初始氨氮质量浓度100mg/L的富集营养液加入营养液储罐，富集营养液通过计量泵流入细菌培养器。配制质量分数1%~5%的碱液加入碱液储罐，通过计量泵流入细菌培养器。取污泥样品按体积比10%接种到至细菌培养器，，进行耐盐硝化细菌的富集培养。污泥混合液通过沉淀分离器进行分离，上清液从沉淀分离器上部排出，富集的耐盐硝化细菌回流至细菌培养器。
其中铵盐（0.5~10g/L）、KH2PO4或K2HPO4（0.5~5.0 g/L）、MgCl2（0.5~5.0 g/L）、Na2CO3（0.5~5.0 g/L），NaCl（质量分数≤10%）、微量元素液。微量元素液的成分为： CoCl2·6H2O（50~150mg/L）、CaCl2（50~150mg/L）、CuSO4·5H2O（10~50mg/L）、ZnSO4·7H2O（50~150mg/L）、FeSO4·7H2O（50~150mg/L）、MnSO4·2H2O（50~150mg/L）。期间控制水温25.0℃左右，pH为8.5，溶解氧为3.0 mg/L。
照上述方法，每1d为1个富集周期，富集周期为3个。
整个富集培养阶段采用逐步提高氨氮浓度的方法进行富集，其中氨氮初始浓度为100mg/L，最终浓度为900mg/L。具体方法如下： 每次加入富集营养液后，当氨氮浓度降至5mg/L以下，提高富集营养液中的氨氮的浓度，提高幅度50~100 mg/L。适当提高Na2CO3的投加量，以确保硝化细菌生长所需要的pH值环境。
②培养-分离阶段：富集阶段结束后，配制初始氨氮质量浓度400mg/、盐分质量分数≤10%（以NaCl计）的生长营养液，通过计量泵流入细菌培养器。配制质量分数1%~5%的碱液，通过计量泵流入细菌培养器。加入生长营养液之后，进行硝化细菌的规模化培养。污泥混合液通过沉淀分离器进行分离，底部收集80%的高浓度的耐盐硝化细菌，另外20%耐盐硝化细菌回流至细菌培养器，上清液从沉淀分离器上部排出。
其中生长培养液的成分为：铵盐（0.5~10g/L）、KH2PO4或K2HPO4（0.5~10g/L）、MgCl2（0.5~10g/L）、 Na2CO3（0.5~10g/L）、葡萄糖或者甲醇（0.5~10g/L），NaCl（质量分数≤10%）、微量元素液。微量元素液的成分为： CoCl2·6H2O（50~150mg/L）、CaCl2（50~150mg/L）、CuSO4·5H2O（10~50mg/L）、ZnSO4·7H2O（50~150mg/L）、FeSO4·7H2O（50~150mg/L）、MnSO4·2H2O（50~150mg/L）。期间控制水温25.0℃左右，pH为9.5，溶解氧为4.5 mg/L。
按照上述方法，每3d为1个培养周期，培养周期为6个。
整个培养阶段采用采用稳定的氨氮浓度，同时进行浓度范围校正。其中稳定的氨氮浓度为400mg/L，浓度校正范围为300~500mg/L。具体方法如下：每次加入生长培养液后，氨氮浓度为400mg/L，当氨氮浓度≤5mg/L时，提高氨氮浓度进行校正，提高幅度10~100mg/L；当氨氮浓度≥15 mg/L时，降低氨氮浓度进行校正，降低幅度10~100mg/L。
实施例18，参照图1－3，一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法实验三，污泥样品取自江苏连云港某盐场：
①富集-分离阶段：配制初始氨氮质量浓度200mg/L的富集营养液加入营养液储罐，富集营养液通过计量泵流入细菌培养器。配制质量分数1%~5%的碱液加入碱液储罐，通过计量泵流入细菌培养器。取污泥样品按体积比40%接种到至细菌培养器，，进行耐盐硝化细菌的富集培养。污泥混合液通过沉淀分离器进行分离，上清液从沉淀分离器上部排出，富集的耐盐硝化细菌回流至细菌培养器。
其中铵盐（0.5~10g/L）、KH2PO4或K2HPO4（0.5~5.0 g/L）、MgCl2（0.5~5.0 g/L）、Na2CO3（0.5~5.0 g/L），NaCl（质量分数≤10%）、微量元素液。微量元素液的成分为： CoCl2·6H2O（50~150mg/L）、CaCl2（50~150mg/L）、CuSO4·5H2O（10~50mg/L）、ZnSO4·7H2O（50~150mg/L）、FeSO4·7H2O（50~150mg/L）、MnSO4·2H2O（50~150mg/L）。期间控制水温25.0℃左右，pH为8.5，溶解氧为3.0 mg/L。
照上述方法，每1d为1个富集周期，富集周期为3个。
整个富集培养阶段采用逐步提高氨氮浓度的方法进行富集，其中氨氮初始浓度为100mg/L，最终浓度为900mg/L。具体方法如下： 每次加入富集营养液后，当氨氮浓度降至5mg/L以下，提高富集营养液中的氨氮的浓度，提高幅度50~100 mg/L。适当提高Na2CO3的投加量，以确保硝化细菌生长所需要的pH值环境。
②培养-分离阶段：富集阶段结束后，配制初始氨氮质量浓度400mg/、盐分质量分数≤10%（以NaCl计）的生长营养液，通过计量泵流入细菌培养器。配制质量分数1%~5%的碱液，通过计量泵流入细菌培养器。加入生长营养液之后，进行硝化细菌的规模化培养。污泥混合液通过沉淀分离器进行分离，底部收集80%的高浓度的耐盐硝化细菌，另外20%耐盐硝化细菌回流至细菌培养器，上清液从沉淀分离器上部排出。
其中生长培养液的成分为：铵盐（0.5~10g/L）、KH2PO4或K2HPO4（0.5~10g/L）、MgCl2（0.5~10g/L）、 Na2CO3（0.5~10g/L）、葡萄糖或者甲醇（0.5~10g/L），NaCl（质量分数≤10%）、微量元素液。微量元素液的成分为： CoCl2·6H2O（50~150mg/L）、CaCl2（50~150mg/L）、CuSO4·5H2O（10~50mg/L）、ZnSO4·7H2O（50~150mg/L）、FeSO4·7H2O（50~150mg/L）、MnSO4·2H2O（50~150mg/L）。期间控制水温25.0℃左右，pH为9.5，溶解氧为4.5 mg/L。
按照上述方法，每3d为1个培养周期，培养周期为6个。
整个培养阶段采用采用稳定的氨氮浓度，同时进行浓度范围校正。其中稳定的氨氮浓度为400mg/L，浓度校正范围为300~500mg/L。具体方法如下：每次加入生长培养液后，氨氮浓度为400mg/L，当氨氮浓度≤5mg/L时，提高氨氮浓度进行校正，提高幅度10~100mg/L；当氨氮浓度≥15 mg/L时，降低氨氮浓度进行校正，降低幅度10~100mg/L。
用实施例16－18所述方法培养得到的硝化细菌对模拟氨氮废水的去除效果实验，过程与结果如下：
采用10L的生物曝气池，在盐度质量分数8%（NaCl计）条件下下，分别配制氨氮质量浓度为440~462mg/L、649~662 mg/L、838~882 mg/L的模拟氨氮废水，分别取200mL实施例16、实施例17、实施例18所培养的高浓度耐盐硝化细菌，按照20%的接种量分别投加到10L的生物曝气池中，控制溶解氧为2.5mg/L~6.5mg/L，温度为28℃左右，补加适量碳酸氢钠使pH维持在7.0~8.5，曝气时间24h后取样测定出水氨氮浓度。结果表明经过24h处理后，氨氮去除率达到99%以上，达到理想处理效果。见表1。
表1. 菌剂处理效果
用实施例16－18所述方法培养得到的耐盐硝化细菌对尿素生产企业废水的去除效果实验，过程与结果如下：
尿素废水取自连云港某氮肥生产企业废水，其中氨氮质量浓度为350~550 mg/L。由于原水中氨氮质量浓度较高，因此普通活性污泥很难去除其中的氨氮，出水氨氮质量浓度远高于达标排放标准。加入一定的工业NaCl，使其盐度质量分数为5%。
尿素废水处理采用SBR工艺，取实施例1中的耐盐硝化细菌，按照体积比20%的接种量接入SBR装置中，每天按1个周期进行，进水15min，曝气22h，沉降30min，排水15min，剩余1h为闲置时间。其中工艺运行参数如下: 溶解氧为2.5mg/L~6.5mg/L，温度为28~32℃左右，补加碳酸氢钠使pH维持在7.0~8.0。连续进水14d，试验取得了理想的效果。平均进水氨氮浓度为448.5 mg/L，平均出水氨氮浓度为1.7mg/L，平均氨氮去除率达到99.6%。见图4所示。

Claims (10)

1.一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法，其特征在于：该方法包括富集-分离阶段和培养-分离阶段，采取添加富集培养液进行定向富集、添加生长营养液进行规模化培养，最终获得高浓度的硝化细菌；其具体步骤如下：
   （1）富集-分离阶段：用水配制初始氨氮质量浓度50~150mg/L、盐分质量分数以NaCl计≤10%的富集营养液，通过计量泵流入细菌培养器；配制质量分数1%~5%的碱液，通过计量泵流入细菌培养器；取污泥样品按体积比5%~20%一次接种至细菌培养器，进行耐盐硝化细菌的定向富集；富集得到的污泥混合液通过沉淀分离器进行分离，上清液从沉淀分离器上部排出，富集得到的耐盐硝化细菌回流至细菌培养器；
   （2）培养-分离阶段：富集-分离阶段结束后，用水配制初始氨氮质量浓度400mg/L、盐分质量分数以NaCl计≤10%的生长营养液，通过计量泵流入细菌培养器；配制质量分数1%~5%的碱液，通过计量泵流入细菌培养器；加入生长营养液之后，进行硝化细菌的规模化培养；培养得到的污泥混合液通过沉淀分离器进行分离，底部一部分收集高浓度的耐盐硝化细菌，另外一部分耐盐硝化细菌污泥混合液回流至细菌培养器，上清液从沉淀分离器上部排出；
富集-分离阶段和培养-分离阶段的条件如下：温度为10℃~35℃，pH为6.0~10.0；DO为1.5~7.5 mg/L。
2.根据权利要求1所述的一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法，其特征在于：所述的富集营养液的组成与用量为：0.5~10g/L的铵盐，0.5~5.0 g/L的 KH2PO4或K2HPO4 ，0.5~5.0 g/L的 MgCl2，0.5~5.0 g/L的 Na2CO3，质量分数≤10%的NaCl，微量元素液；
所述的生长营养液的组成与用量为：0.5~10g/Lr 铵盐，0.5~10g/L 的KH2PO4或K2HPO4，0.5~10g/L 的MgCl2，0.5~10g/L 的Na2CO3，0.5~10g/L的葡萄糖或者甲醇，质量分数≤10%的NaCl，微量元素液；
所述的微量元素液的成分及其用量如下：50~150mg/L 的CoCl2·6H2O，50~150mg/L的 CaCl2，10~50mg/L 的CuSO4·5H2O，50~150mg/L的 ZnSO4·7H2O，50~150mg/L的 FeSO4·7H2O，50~150mg/L的 MnSO4·2H2O。
3.根据权利要求2所述的一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法，其特征在于：所述的铵盐选自硫酸铵、尿素或氯化铵的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法，其特征在于：按照步骤（1）所述富集方法，每1~2d为1个富集周期，富集周期为3~5个；按照步骤（2）所述的培养方法，每2d~3d为1个培养周期，培养周期为5~8个。
5.根据权利要求1－4任何一项所述的一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法，其特征在于：富集-分离阶段采用逐步提高氨氮浓度的方法，其中氨氮初始浓度为50~150mg/L，最终浓度为500~1000mg/L；具体方法如下：每次加入富集营养液后，当氨氮浓度降至5mg/L以下时，提高富集营养液中的氨氮浓度，提高幅度20~100 mg/L；适当提高碱液的投加量，以确保硝化细菌生长所需要的pH值环境。
6.根据权利要求1－4任何一项所述的一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法，其特征在于：培养-分离阶段采用稳定的氨氮浓度，同时进行浓度范围校正；其中稳定的氨氮浓度为400mg/L，浓度校正范围为300~500mg/L；具体方法如下：每次加入生长培养液中氨氮浓度为400mg/L，当氨氮浓度≤5mg/L时，适当提高氨氮浓度进行校正，提高幅度10~100mg/L；当氨氮浓度≥15 mg/L时，适当降低氨氮浓度进行校正，降低幅度10~100mg/L。
7.根据权利要求1－4任何一项所述的一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法，其特征在于：培养-分离阶段从沉淀分离器底部回流至细菌培养器的耐盐硝化细菌污泥混合液体积分数比例控制在10%~40%。
8.根据权利要求1－4任何一项所述的一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法，其特征在于：培养-分离阶段从沉淀分离器至细菌培养器的回流流速之比控制在0.1~1：1。
9.根据权利要求1－4任何一项所述的一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法，其特征在于：富集-分离阶段和培养-分离阶段所用的碱液为NaOH、Na2CO3 、NaHCO3和CaCO3溶液中一种或多种。
10.根据权利要求1－4任何一项所述的一种连续式的高浓度耐盐硝化细菌的规模化培养方法，其特征在于：向富集-分离阶段和培养-分离阶段细菌培养器内投加适量的活性炭粉末。
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