CN106635923A - 一种适用于废水处理的高密度耐盐反硝化菌剂制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种适用于废水处理的高密度耐盐反硝化菌剂的制备方法，该制备方法是通过在添加生物填料的SBR反应器内，接种耐盐反硝化菌，按照接种、富集培养、实际废水淘洗反复循环运行方式制备高密度耐盐反硝化菌剂。该菌剂耐受高渗透压及高盐环境，1%~10% 的盐浓度不影响其脱氮效果，能够有效脱除含盐废水中的硝态氮及亚硝氮，实现高盐含氮废水的同步硝化反硝化，能够解决高盐条件下总氮难达标的问题。本发明制备的高密度耐盐反硝化菌剂可用于食品加工、生物酿造、农药、皮革等高盐含氨氮废水的生物处理。

Description

一种适用于废水处理的高密度耐盐反硝化菌剂制备方法
技术领域
本发明属环保微生物及污水处理技术领域，具体涉及一种适用于废水处理的高密度耐盐反硝化菌剂制备方法。
背景技术
高盐废水一般是指总含盐质量分数至少1% 的废水，海水代用等众多的工业实践过程中，含盐量有时甚至高达15~30%，目前高盐废水产出途径和产量不断增加，废水水量以3％的年增长速率逐年增长，高含盐废水如果不能达标排放，则会污染地表、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。在对高盐废水的生物脱氮性能研究中，多数是针对于氨氮的去除，但对总氮的去除研究较少，在很多的污水处理厂及实际工程应用中，往往是氨氮达标，而硝酸盐和亚硝酸盐由于反硝化细菌活性低、水力停留时间不足或是内回流不够等种种原因不能够有效去除，从而总氮不达标，而随着废水排放标准的不断完善，总氮指标已进入标准，并且要求越来越严，硝酸盐和亚硝酸盐的有效去除成为亟待解决的问题。
传统的反硝化细菌是一种能引起反硝化作用的细菌。多为异养、兼性厌氧细菌，如反硝化杆菌、斯氏杆菌、萤气极毛杆菌等。以硝酸根或二氧化氮代替氧气作为最终电子受体，在厌氧条件下进行呼吸代谢产生一氧化二氮和氮气的细菌。由于对氧要求苛刻，厌氧反硝化菌是脱氮效率低的主要影响因素之一。20世纪80年代，Robertson等人报道了好氧反硝化细菌和好氧反硝化酶系的存在，并证实了泛养硫球菌在生长过程中，O2和NO3共同存在时，其生长速率比两者单独存在时都高。越来越多的研究证明细菌好氧反硝化的存在，并发现了一些在有氧条件下有较高反硝化率的细菌。同时嗜（耐）盐微生物的存在为高含盐废水生物反硝化处理提供了可能性。
近年来，筛选出不同种属的微生物菌株，在耐盐脱氮废水治理方面取得了一定的成果。如中国公开专利文献CN 102703350 B 公开一株高盐兼具异养硝化- 好氧反硝化与除磷功能的高地芽孢杆菌（Bacillus alitudinis），可以利用有机碳为唯一碳源，氨氮为唯一氮源进行新陈代谢，通过异养硝化-好氧反硝化作用把氨氮直接转为气体产物，达到脱氮的目的。中国公开专利文献CN 102747014 A、中国公开专利文献CN 102703349 A 分别公开了能够在高盐条件下进行生物脱氮的盐水弧菌菌株、小短杆菌菌株及其应用，两株菌均能在溶解氧为2-6mg/L 的含氮废水中即可生物脱氮。但对于高盐条件下反硝化脱氮研究较少，高盐废水环境中反硝化脱除硝态氮及亚硝氮的微生物菌株研究未有文献报道。
发明内容
本发明针对含盐废水生物脱氮***后端出水硝酸盐和亚硝酸盐高、总氮不达标等缺陷，提供一种适用于废水处理的高密度耐盐反硝化菌剂制备方法。该菌剂能够在好氧条件下有效降解高盐废水中的硝态氮和亚硝态氮，保证出水总氮达标排放。
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。本发明是一种适用于废水处理的高密度耐盐反硝化菌剂制备方法，其特征点是：该制备方法是通过在添加生物填料的反应器内，接种耐盐反硝化菌，按照接种、富集培养、实际废水淘洗反复循环运行方式制备高密度耐盐反硝化菌剂。
本发明所述的制备方法，具体包括如下工艺步骤：
（1）接种阶段：将耐盐反硝化菌种子液接种到添加生物填料的SBR反应器内，菌体悬浮物的浓度在100~500mg/L；
（2）富集培养阶段：待反应器内的耐盐反硝化菌逐渐适应周围环境后，维持盐浓度（以NaCl 计）为1%~10%，控制适当的溶解氧（DO）、温度（T），投加一定浓度的营养物质，使耐盐反硝化菌快速生长，反硝化反应产生的碱度通过投加酸液中和，使***的pH维持在6.5~8.5之间。期间菌体悬浮物在生物填料表面附着或生长形成微生物聚集体，并被填料截留，最终可使***内的生物量达到7000~8000mg/L：
（3）实际废水淘洗阶段。加入实际含盐化工废水，初始NOx-N进水负荷为0.05kgNOx-N/m3·d，当出水NOx-N-≤1.0mg/L时，并梯次增大0.2~0.4kgNOx-N/m3·d的进水负荷，直至最终进水NOx-N负荷为1.0~2.0kgNOx-N/m3·d。此阶段将不能进行反硝化、固着性差的微生物淘洗掉，获得高密度耐盐反硝化菌剂。 所述的NOx-N主要是指硝态氮和亚硝态氮。X＝2或3。
生物填料包括但不限于：悬浮填料、软性填料、组合填料、辫带式填料或碳纤维填料等。
耐盐反硝化菌来源于但不局限于专利（公布号CN104611279A）中公开的红城红球菌（Rhodococcus erythropolis）LH-N13，菌种保藏编号CGMCC No. 6974。
营养物质主要包括NaNO2（0.5~10g/L）、NaNO3（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。其中微量元素液的成分如下：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）。
富集培养阶段，溶解氧（DO）控制在0~3.5mg/L、温度（T）控制在10~40℃。
实际废水淘洗阶段，实际含盐化工废水中盐浓度（以NaCl 计）为1%~10%。所述的实际含盐化工废水为现有技术中任何一种含盐的化工废水。
本发明的菌剂制备方法，特别适用于含盐废水生化***末端的处理，保证出水总氮的达标排放。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：该菌剂耐受高渗透压及高盐环境，1%~10% 的盐浓度不影响其脱氮效果，能够有效脱除含盐废水中的硝态氮及亚硝氮，实现高盐含氮废水的同步硝化反硝化，能够解决高盐条件下总氮难达标的问题。本发明制备的高密度耐盐反硝化菌剂可用于食品加工、生物酿造、农药、皮革等高盐含氨氮废水的生物处理。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1，一种适用于废水处理的高密度耐盐反硝化菌剂制备方法，其该制备方法是通过在添加生物填料的反应器内，接种耐盐反硝化菌，按照接种、富集培养、实际废水淘洗反复循环运行方式制备高密度耐盐反硝化菌剂。
实施例2，实施例1所述的一种适用于废水处理的高密度耐盐反硝化菌剂制备方法，其具体包括如下步骤：
（1）接种阶段：将耐盐反硝化菌种子液接种到添加生物填料的SBR反应器内，菌体悬浮物的浓度在100mg/L；
（2）富集培养阶段：待反应器内的耐盐反硝化菌逐渐适应周围环境后，维持以NaCl 计的盐浓度为1~5%，控制适当的溶解氧、温度，投加一定浓度的营养物质，使耐盐反硝化菌快速生长，反硝化反应产生的碱度通过投加酸液中和，使***的pH维持在6.5~7.5之间；期间菌体悬浮物在生物填料表面附着或生长形成微生物聚集体，并被填料截留，最终可使***内的生物量达到7000mg/L；
（3）实际废水淘洗阶段：加入实际含盐化工废水，初始NOx-N进水负荷为0.05kgNOx-N/m3·d，当出水NOx-N-≤1.0mg/L时，并梯次增大0.2~0.4kgNOx-N/m3·d的进水负荷，直至最终进水NOx-N负荷为1.0~2.0kgNOx-N/m3·d；淘洗掉不能进行反硝化、固着性差的微生物，获得高密度耐盐反硝化菌剂； 所述的NOx-N主要是指硝态氮和亚硝态氮，X＝2或3。
生物填料包括但不限于：悬浮填料、软性填料、组合填料、辫带式填料或碳纤维填料。耐盐反硝化菌为红城红球菌（Rhodococcus erythropolis）LH-N13，菌种保藏编号CGMCCNo. 6974。所述的营养物质主要包括0.5~10g/L NaNO2、0.5~10g/L NaNO3、0.5~10g/LKH2PO4或K2HPO4，0.5~10g/L MgCl2， 0.5~10g/L Na2CO3，0.5~10g/L葡萄糖或者甲醇，质量分数≤10% NaCl，微量元素液。所述微量元素液的成分如下：50~150mg/L CoCl2·6H2O、50~150mg/L CaCl2、10~50mg/L CuSO4·5H2O、50~150mg/L ZnSO4·7H2O、50~150mg/L FeSO4·7H2O、50~150mg/L MnSO4·2H2O。在富集培养阶段，溶解氧控制在0.1~1.5mg/L、温度控制在10~20℃。在实际废水淘洗阶段，实际含盐化工废水中盐浓度以NaCl 计为1%~10%。
实施例3，实施例1所述的一种适用于废水处理的高密度耐盐反硝化菌剂制备方法，其具体包括如下步骤：
（1）接种阶段：将耐盐反硝化菌种子液接种到添加生物填料的SBR反应器内，菌体悬浮物的浓度在500mg/L；
（2）富集培养阶段：待反应器内的耐盐反硝化菌逐渐适应周围环境后，维持以NaCl 计的盐浓度为5%~10%，控制适当的溶解氧、温度，投加一定浓度的营养物质，使耐盐反硝化菌快速生长，反硝化反应产生的碱度通过投加酸液中和，使***的pH维持在7.5~8.5之间；期间菌体悬浮物在生物填料表面附着或生长形成微生物聚集体，并被填料截留，最终可使***内的生物量达到8000mg/L；
（3）实际废水淘洗阶段：加入实际含盐化工废水，初始NOx-N进水负荷为0.05kgNOx-N/m3·d，当出水NOx-N-≤1.0mg/L时，并梯次增大0.2~0.4kgNOx-N/m3·d的进水负荷，直至最终进水NOx-N负荷为1.0~2.0kgNOx-N/m3·d；淘洗掉不能进行反硝化、固着性差的微生物，获得高密度耐盐反硝化菌剂； 所述的NOx-N主要是指硝态氮和亚硝态氮，X＝2或3。
生物填料包括但不限于：悬浮填料、软性填料、组合填料、辫带式填料或碳纤维填料。耐盐反硝化菌为红城红球菌（Rhodococcus erythropolis）LH-N13，菌种保藏编号CGMCCNo. 6974。所述的营养物质主要包括0.5~10g/L NaNO2、0.5~10g/L NaNO3、0.5~10g/LKH2PO4或K2HPO4，0.5~10g/L MgCl2， 0.5~10g/L Na2CO3，0.5~10g/L葡萄糖或者甲醇，质量分数≤10% NaCl，微量元素液。所述微量元素液的成分如下：50~150mg/L CoCl2·6H2O、50~150mg/L CaCl2、10~50mg/L CuSO4·5H2O、50~150mg/L ZnSO4·7H2O、50~150mg/L FeSO4·7H2O、50~150mg/L MnSO4·2H2O。在富集培养阶段，溶解氧控制在1.5~3.5mg/L、温度控制在20~35℃。在实际废水淘洗阶段，实际含盐化工废水中盐浓度以NaCl 计为1%~10%。
实施例4，实施例1所述的一种适用于废水处理的高密度耐盐反硝化菌剂制备方法，其具体包括如下步骤：
（1）接种阶段：将耐盐反硝化菌种子液接种到添加生物填料的SBR反应器内，菌体悬浮物的浓度在300mg/L；
（2）富集培养阶段：待反应器内的耐盐反硝化菌逐渐适应周围环境后，维持以NaCl 计的盐浓度为5%~8%，控制适当的溶解氧、温度，投加一定浓度的营养物质，使耐盐反硝化菌快速生长，反硝化反应产生的碱度通过投加酸液中和，使***的pH维持在7.5~8.0之间；期间菌体悬浮物在生物填料表面附着或生长形成微生物聚集体，并被填料截留，最终可使***内的生物量达到7500mg/L；
（3）实际废水淘洗阶段：加入实际含盐化工废水，初始NOx-N进水负荷为0.05kgNOx-N/m3·d，当出水NOx-N-≤1.0mg/L时，并梯次增大0.2~0.4kgNOx-N/m3·d的进水负荷，直至最终进水NOx-N负荷为1.0~2.0kgNOx-N/m3·d；淘洗掉不能进行反硝化、固着性差的微生物，获得高密度耐盐反硝化菌剂； 所述的NOx-N主要是指硝态氮和亚硝态氮，X＝2或3。
生物填料包括但不限于：悬浮填料、软性填料、组合填料、辫带式填料或碳纤维填料。耐盐反硝化菌为红城红球菌（Rhodococcus erythropolis）LH-N13，菌种保藏编号CGMCCNo. 6974。所述的营养物质主要包括5g/L NaNO2、10g/L NaNO3、3g/L KH2PO4或K2HPO4，4g/LMgCl2， 6g/L Na2CO3，5g/L葡萄糖或者甲醇，质量分数≤10% NaCl，微量元素液。所述微量元素液的成分如下：100mg/L CoCl2·6H2O、150mg/L CaCl2、30mg/L CuSO4·5H2O、100mg/LZnSO4·7H2O、120mg/L FeSO4·7H2O、1100mg/L MnSO4·2H2O。在富集培养阶段，溶解氧控制在2.5mg/L、温度控制在25℃。在实际废水淘洗阶段，实际含盐化工废水中盐浓度以NaCl 计为10%。

Claims (9)

1.一种适用于废水处理的高密度耐盐反硝化菌剂制备方法，其特征在于：该制备方法是通过在添加生物填料的反应器内，接种耐盐反硝化菌，按照接种、富集培养、实际废水淘洗反复循环运行方式制备高密度耐盐反硝化菌剂。
2.根据权利要求1所述的一种适用于废水处理的高密度耐盐反硝化菌剂制备方法，其特征在于：其具体包括如下步骤：
（1）接种阶段：将耐盐反硝化菌种子液接种到添加生物填料的SBR反应器内，菌体悬浮物的浓度在100~500mg/L；
（2）富集培养阶段：待反应器内的耐盐反硝化菌逐渐适应周围环境后，维持以NaCl 计的盐浓度为1%~10%，控制适当的溶解氧、温度，投加一定浓度的营养物质，使耐盐反硝化菌快速生长，反硝化反应产生的碱度通过投加酸液中和，使***的pH维持在6.5~8.5之间；期间菌体悬浮物在生物填料表面附着或生长形成微生物聚集体，并被填料截留，最终可使***内的生物量达到7000~8000mg/L；
（3）实际废水淘洗阶段：加入实际含盐化工废水，初始NOx-N进水负荷为0.05kgNOx-N/m3·d，当出水NOx-N-≤1.0mg/L时，并梯次增大0.2~0.4kgNOx-N/m3·d的进水负荷，直至最终进水NOx-N负荷为1.0~2.0kgNOx-N/m3·d；淘洗掉不能进行反硝化、固着性差的微生物，获得高密度耐盐反硝化菌剂； 所述的NOx-N主要是指硝态氮和亚硝态氮，X＝2或3。
3.根据权利要求1或2所述的一种适用于废水处理的高密度耐盐反硝化菌剂制备方法，其特征在于：生物填料包括但不限于：悬浮填料、软性填料、组合填料、辫带式填料或碳纤维填料。
4.根据权利要求1或2所述的一种适用于废水处理的高密度耐盐反硝化菌剂制备方法，其特征在于：耐盐反硝化菌为红城红球菌（Rhodococcus erythropolis）LH-N13，菌种保藏编号CGMCC No. 6974。
5.根据权利要求2所述的一种适用于废水处理的高密度耐盐反硝化菌剂制备方法，其特征在于：所述的营养物质主要包括0.5~10g/L NaNO2、0.5~10g/L NaNO3、0.5~10g/LKH2PO4或K2HPO4，0.5~10g/L MgCl2， 0.5~10g/L Na2CO3，0.5~10g/L葡萄糖或者甲醇，质量分数≤10% NaCl，微量元素液。
6.根据权利要求5所述的一种适用于废水处理的高密度耐盐反硝化菌剂制备方法，其特征在于：所述微量元素液的成分如下：50~150mg/L CoCl2·6H2O、50~150mg/L CaCl2、10~50mg/L CuSO4·5H2O、50~150mg/L ZnSO4·7H2O、50~150mg/L FeSO4·7H2O、50~150mg/LMnSO4·2H2O。
7.根据权利要求2所述的一种适用于废水处理的高密度耐盐反硝化菌剂制备方法，其特征在于：在富集培养阶段，溶解氧控制在0~3.5mg/L、温度控制在10~40℃。
8.根据权利要求2所述的一种适用于废水处理的高密度耐盐反硝化菌剂制备方法，其特征在于：在实际废水淘洗阶段，实际含盐化工废水中盐浓度以NaCl 计为1%~10%。
9.权利要求1－8任何一项所述的一种适用于废水处理的高密度耐盐反硝化菌剂制备方法所制得的高密度耐盐反硝化菌剂的用途，其特征在于：该高密度耐盐反硝化菌剂用于食品加工、生物酿造、农药、皮革行业产生的高盐含氨氮废水的生物处理，特别适用于含盐废水生化***末端的处理，实现出水总氮的达标排放。
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