CN109868233B - 一种高效酸性水专用菌剂及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理技术领域，特别是一种高效酸性水专用菌剂及其应用方法。所述的高效酸性水专用菌剂由三株菌的菌粉组成，分别为热带假丝酵母，菌株代码为YJY18‑08，其保藏号为CGMCC NO.16156；蜡样芽孢杆菌，菌株代码为YJY18‑09；其保藏号为CGMCC NO.16157；维氏硝化杆菌，菌株代码为Y3‑2，其保藏号为CCTCC NO：M2014203。该高效酸性水专用处理菌剂投入到活性污泥中，可以有效耐受高负荷或抑制有害物质的冲击，提高原生化***挥发酚、硫化物、氨氮的去除效率，又能省去物化预处理流程，节省成本，经过处理后的污水达到综合池排放标准，对操作人员无副作用。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别是一种高效酸性水专用菌剂及其应用方法。
背景技术
随着石化、塑料、焦化等行业的迅速发展，各类酸性水的产生也相应增多。石油及其产品中存在含硫化合物和含氮化合物，在常减压、催化裂化、热裂化、延迟焦化、重整预加氢、加氢精制、加氢裂化等加工过程中，这些化合物会通过高温裂解、催化裂化、催化加氢等反应生成H2S和NH3而进入产品物流中，这些产品物流经过冷凝脱水或水洗处理，即产生含硫含氨废水，俗称含硫废水或酸性水，具体的排水装置有常减压蒸馏塔顶分离器、催化裂化分馏塔顶分离器、催化裂化压缩富气脱水罐、焦化分馏塔顶分离器，以及油品加氢裂化、加氢精制的高、低压分离器等，酸性水中的污染物除硫化氢和氨氮外，还有油、酚、氰等。酸性水中硫化物和氨浓度随原油种类和加工装置不同而变化，总地来说，原油含硫含氮量越高，酸性水中硫化物和氨浓度越高；按加工装置来分，酸性水中硫化物和氨浓度从高到低大致为:加氢裂化、加氢精制>焦化、催化裂化>常、减压。因此，有人将加氢裂化、加氢精制、重整预加氢装置排放的酸性水划分为高浓度酸性水，将催化裂化、焦化装置排放的酸性水划分为中浓度酸性水，将常、减压装置排放的酸性水划分为低浓度酸性水。
小水量、低浓度的酸性水处理正在向个性化技术发展，例如高效微生物技术、化学氧化脱硫-汽提脱氨技术、化学氧化脱硫-生物脱氮技术等，为减轻石化汽提装置运行负荷高以及成本高的问题，本项目通过筛选降酚、氨氮、硫化物、COD的菌剂，构建生物菌群，获得高效处理酸性水的菌剂，通过微生物的代谢活动使废水中的污染物转化为代谢最终产物CO2和水等无害产物，而使废水得到净化。同时具有能耗低、运转费用低、工艺简单、无二次污染等显著优点。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在的问题，提供了一种高效酸性水专用菌剂及其应用方法。该菌剂是根据低浓度酸性水中挥发酚、硫化物、氨氮指标相对较低而研发。向生化***中添加高效酸性水专用处理菌剂，用来提高原生化***挥发酚、氨氮、硫化物的去除效率，有效耐受负荷或抑制物质的冲击，保证出水各指标达到排放标准。
本发明所述的一种高效酸性水专用菌剂，由三株菌的菌粉组成，分别为热带假丝酵母，菌株代码为YJY18-08，其保藏号为CGMCC NO.16156；蜡样芽孢杆菌，菌株代码为YJY18-09；其保藏号为CGMCC NO.16157；维氏硝化杆菌，菌株代码为Y3-2，其保藏号为CCTCCNO：M2014203。
所述菌粉的菌量为单菌5×107～5×1010。
所述菌剂由热带假丝酵母菌粉、维氏硝化杆菌菌粉和蜡样芽孢杆菌菌粉分别进行活化后，按照1～3：1：1～3的体积比复配组成。
本发明中，蜡样芽孢杆菌降解挥发酚、维氏硝化杆菌降解氨氮、热带假丝酵母降解硫化物，本发明利用热带假丝酵母去除硫化物的毒害作用，蜡样芽孢杆菌和维氏硝化杆菌发挥作用，去除挥发酚和氨氮。
所述高效酸性水专用菌剂的制备方法，包括以下操作步骤：
(1)发酵培养：将热带假丝酵母、维氏硝化杆菌和蜡样芽孢杆菌分别接种于灭菌后发酵培养基中发酵培养获得各自的菌液；在温度为20-40℃的条件下，发酵罐培养至溶氧上升，pH下降；
(2)制备菌粉：将发酵液离心后，添加辅料混匀，烘干后即得到固体菌粉；
(3)混合：将上述菌粉按照质量比混合，即得到高效酸性水专用菌剂。
更为具体的步骤如下：
1)菌种活化：在无菌操作台上，取1～5μL冻存的热带假丝酵母菌粉、维氏硝化杆菌菌粉和蜡样芽孢杆菌于含有LB液体培养基的试管内，28℃～32℃，130～180rpm培养18-24h；
2)种子制备：在无菌操作台上，将活化的菌种转入含有灭菌液体LB培养基的三角瓶内，每三角瓶内分装200mL该培养基，一支活化的试管菌种接种一个三角瓶，然后28℃～32℃，130～180rpm培养18-24h；
3)接种发酵罐：首先将发酵罐罐体、管线、空气过滤器进行空消，121℃，空消30min，待温度降低后，注入培养基，然后对培养基进行实消，121℃，实消30min；待温度降至28℃～32℃时进行接种；
4)发酵条件：接种量v/v 5％～10％；培养温度28℃～32℃；pH：6.8-7.0；初始转速：200rpm；发酵罐压：0.05Mpa；通气量比：1:1；发酵周期：16～24h；
5)菌粉制备：发酵结束后，添加硅藻土、玉米淀粉吸附菌体，之后烘干、粉碎即可得到相应菌粉。
所述的用于菌株分离的培养基为LB固体培养基，培养基配方为：蛋白胨10g/L，NaCl10g/L，酵母浸粉5g/L，pH 7.0-7.2，溶剂为水。
所述热带假丝酵母的发酵培养基组成为：按重量份计为：1～2份蛋白胨，0.5-1份酵母提取物，1～3份氯化钠，94～97.5份软化水；
所述蜡样芽孢杆菌的发酵培养基组成为：按重量份计为：1-1.5份葡萄糖，1-1.5份豆粕，0.2-0.3分硝酸铵，0.01-0.03份硫酸锰，0.03-0.07份硫酸镁，0.02-0.05份氯化钠，0.02-0.05份氯化钙，0.003-0.005份硫酸亚铁，96.5-97.7份软化水；
所述维氏硝化杆菌的发酵培养基组成为：按重量份计为：1-3份硫酸铵，1-1.5份亚硝酸钠，0.2-0.3分磷酸二氢钠，0.1-1.0份磷酸氢二钾，0.03-0.07份硫酸镁，3.0-5.0份碳酸钙，90-95.5份软化水。
将上述获得的高效酸性水专用菌剂用于酸性水的处理，其具体过程为：
向酸性水中加入营养盐，与活性污泥混合，用硫酸将***pH调至6.0-7.0，加入高效酸性水专用菌剂，曝气培养24-30h。
所述的营养盐溶液为磷酸氢二钾0.05-0.4g/L，磷酸二氢钾0.05-0.4g/L，硫酸镁0.0125-0.1g/L，氯化铵0.125-1.0g/L，碳酸氢钠0.031-0.25g/L，微量元素溶液10-20mL，水补足至1L。
所述的微量元素溶液组成为硫酸亚铁0.0625-0.5g/L，硫酸锰0.0125-0.1g/L，氯化锌0.025-0.2g/L，氯化钙0.0125-0.1g/L，水补足至1L。
营养盐溶液的加入量为酸性水质量的0.001-0.05％；每升酸性水中加入活性污泥5-10g。
将上述高效酸性水专用菌剂应用于处理***，降酚能力大于500mg/(L.d)，脱硫能力300mg/(L.d)，降氨氮能力达到50mg/(L.d)，应用于原处理***，对***的适应性强，效果稳定。同时，高效菌种耐受性强，应用范围广泛。
本发明具有以下优势：
(1)引入外源微生物热带假丝酵母菌粉、维氏硝化杆菌菌粉和蜡样芽孢杆菌，增强了微生物活性和种群优势，提高了原生化***氨氮、硫化物的去除效率，有效耐受负荷或抑制物质的冲击，保证出水各指标达到排放标准。
(2)脱硫、降氨氮效率高，且每批次好氧***出水硫化物＜1mg/L，氨氮＜5mg/L，达到了进综合池的标准。
(3)简化操作，节省了人力、物力，降低了设备使用压力。
(4)节能、环保、无毒。
(5)工艺流程短，工艺操作安全性高。
保藏说明
保藏时间：2018年7月25日
保藏单位名称：中国微生物菌种保藏管理委员普通微生物中心
保藏编号：CGMCC No.16156
保藏单位地址：北京市朝阳区北辰西路1号院中科院微生物研究所
分类命名:热带假丝酵母Candida tropicalis
保藏时间：2018年7月25日
保藏单位名称：中国微生物菌种保藏管理委员普通微生物中心
保藏编号：CGMCC No.16157
保藏单位地址：北京市朝阳区北辰西路1号院中科院微生物研究所
分类命名:蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明作进一步说明。
实施例1
一种高效酸性水专用菌剂，由三株菌的菌粉组成，分别为热带假丝酵母，菌株代码为YJY18-08，其保藏号为CGMCC NO.16156；蜡样芽孢杆菌，菌株代码为YJY18-09；其保藏号为CGMCC NO.16157；维氏硝化杆菌，菌株代码为Y3-2，其保藏号为CCTCC NO：M2014203。
所述菌粉的菌量为单菌5×107～5×1010。
所述菌剂由热带假丝酵母菌粉、维氏硝化杆菌菌粉和蜡样芽孢杆菌菌粉分别进行活化后，按照1：1：1的体积比复配组成。
其制备方法，包括以下操作步骤：
(1)发酵培养：将热带假丝酵母、维氏硝化杆菌和蜡样芽孢杆菌分别接种于灭菌后发酵培养基中发酵培养获得各自的菌液；在温度为20-40℃的条件下，发酵罐培养至溶氧上升，pH下降；
(2)制备菌粉：将发酵液离心后，添加辅料混匀，烘干后即得到固体菌粉；
(3)混合：将上述菌粉按照质量比混合，即得到高效酸性水专用菌剂。
更为具体的步骤如下：
1)菌种活化：在无菌操作台上，取1～5μL冻存的热带假丝酵母菌粉、维氏硝化杆菌菌粉和蜡样芽孢杆菌于含有LB液体培养基的试管内，28℃～32℃，130～180rpm培养18-24h；
2)种子制备：在无菌操作台上，将活化的菌种转入含有灭菌液体LB培养基的三角瓶内，每三角瓶内分装200mL该培养基，一支活化的试管菌种接种一个三角瓶，然后28℃～32℃，130～180rpm培养18-24h；
3)接种发酵罐：首先将发酵罐罐体、管线、空气过滤器进行空消，121℃，空消30min，待温度降低后，注入培养基，然后对培养基进行实消，121℃，实消30min；待温度降至28℃～32℃时进行接种；
4)发酵条件：接种量v/v 5％～10％；培养温度28℃～32℃；pH：6.8-7.0；初始转速：200rpm；发酵罐压：0.05Mpa；通气量比：1:1；发酵周期：16～24h；
5)菌粉制备：发酵结束后，添加硅藻土、玉米淀粉吸附菌体，之后烘干、粉碎即可得到相应菌粉。
所述的用于菌株分离的培养基为LB固体培养基，培养基配方为：蛋白胨10g/L，NaCl10g/L，酵母浸粉5g/L，pH 7.0-7.2，溶剂为水。
所述热带假丝酵母的发酵培养基组成为：按重量份计为：1～2份蛋白胨，0.5-1份酵母提取物，1～3份氯化钠，94～97.5份软化水；
所述蜡样芽孢杆菌的发酵培养基组成为：按重量份计为：1-1.5份葡萄糖，1-1.5份豆粕，0.2-0.3分硝酸铵，0.01-0.03份硫酸锰，0.03-0.07份硫酸镁，0.02-0.05份氯化钠，0.02-0.05份氯化钙，0.003-0.005份硫酸亚铁，96.5-97.7份软化水；
所述维氏硝化杆菌的发酵培养基组成为：按重量份计为：1-3份硫酸铵，1-1.5份亚硝酸钠，0.2-0.3分磷酸二氢钠，0.1-1.0份磷酸氢二钾，0.03-0.07份硫酸镁，3.0-5.0份碳酸钙，90-95.5份软化水。
实施例2
一种高效酸性水专用菌剂，由三株菌的菌粉组成，分别为热带假丝酵母，菌株代码为YJY18-08，其保藏号为CGMCC NO.16156；蜡样芽孢杆菌，菌株代码为YJY18-09；其保藏号为CGMCC NO.16157；维氏硝化杆菌，菌株代码为Y3-2，其保藏号为CCTCC NO：M2014203。
所述菌粉的菌量为单菌5×107～5×1010。
所述菌剂由热带假丝酵母菌粉、维氏硝化杆菌菌粉和蜡样芽孢杆菌菌粉分别进行活化后，按照3：1：3的体积比复配组成。
其制备方法同实施例1。
实施例3
一种高效酸性水专用菌剂，由三株菌的菌粉组成，分别为热带假丝酵母，菌株代码为YJY18-08，其保藏号为CGMCC NO.16156；蜡样芽孢杆菌，菌株代码为YJY18-09；其保藏号为CGMCC NO.16157；维氏硝化杆菌，菌株代码为Y3-2，其保藏号为CCTCC NO：M2014203。
所述菌粉的菌量为单菌5×107～5×1010。
所述菌剂由热带假丝酵母菌粉、维氏硝化杆菌菌粉和蜡样芽孢杆菌菌粉分别进行活化后，按照2：1：2的体积比复配组成。
其制备方法同实施例1。
试验例1
某石化公司炼化装置产生酸性水，氨氮值在200mg/L左右，经分析，含主要物质有：挥发酚300mg/L左右；硫化物200mg/L左右。用生化法处理这种废水，将***pH用氢氧化钠调至6.5，添加营养盐溶液，与好氧活性污泥混合，加入实施例1获得的高效酸性水专用菌剂，曝气培养，当培养液中氨氮浓度下降至20mg/L时，静止2.5h时使污泥沉降，弃去上层清夜，再引入该酸性水，逐步提高进水量，好氧***已能耐受氨氮200mg/L，两天出水稳定在20mg/L，氨氮去除率可达90％以上。
所述的营养盐溶液的加入量为酸性水质量的0.001％；每升酸性水中加入活性污泥5g。所述的高效酸性水专用菌剂加入量为酸性水质量的0.01％。
所述的营养盐溶液为磷酸氢二钾0.05g/L，磷酸二氢钾0.05g/L，硫酸镁0.0125g/L，氯化铵0.125g/L，碳酸氢钠0.031g/L，微量元素溶液10mL，水补足至1L。所述的微量元素溶液组成为硫酸亚铁0.0625g/L，硫酸锰0.0125g/L，氯化锌0.025g/L，氯化钙0.0125g/L，水补足至1L。
表1生化进水和出水水质技术表
| 序号 | 项目 | 原水水质 | 出水水质 |
| 1 | COD | 5000mg/L | ＜200mg/L |
| 2 | 挥发酚 | 300mg/L | ＜10mg/L |
| 3 | NH<sub>3</sub>-N | 200mg/L | ＜20mg/L |
| 4 | 硫化物 | 200mg/L | ＜10mg/L |
| 5 | pH | 4.5-5.5 | 6.0-7.5 |
试验例2
某石化公司焦化化装置产生酸性水，氨氮值在100mg/L左右，经分析，含主要物质有：挥发酚300mg/L左右；硫化物300mg/L左右。用生化法处理这种废水，将***pH用氢氧化钠调至6.5，添加营养盐溶液，与好氧活性污泥混合，加入实施例2获得的高效酸性水专用菌剂，曝气培养，当培养液中氨氮浓度下降至20mg/L时，静止2.5h时使污泥沉降，弃去上层清夜，再引入该酸性水，逐步提高进水量，好氧***已能耐受氨氮100mg/L，两天出水稳定在20mg/L，氨氮去除率可达90％以上。
所述的营养盐溶液的加入量为酸性水质量的0.003％；每升酸性水中加入活性污泥10g。所述的高效酸性水专用菌剂加入量为酸性水质量的0.02％。
所述的营养盐溶液为磷酸氢二钾0.05g/L，磷酸二氢钾0.05g/L，硫酸镁0.0125g/L，氯化铵0.125g/L，碳酸氢钠0.031g/L，微量元素溶液10mL，水补足至1L。所述的微量元素溶液组成为硫酸亚铁0.0625g/L，硫酸锰0.0125g/L，氯化锌0.025g/L，氯化钙0.0125g/L，水补足至1L。
表2生化进水和出水水质技术表
| 序号 | 项目 | 原水水质 | 出水水质 |
| 1 | COD | 3000mg/L | ＜200mg/L |
| 2 | 挥发酚 | 300mg/L | ＜10mg/L |
| 3 | NH<sub>3</sub>-N | 100mg/L | ＜20mg/L |
| 4 | 硫化物 | 300mg/L | ＜10mg/L |
| 5 | pH | 9.5-10.5 | 6.0-7.5 |
试验例3
某石化公司炼化装置产生酸性水，氨氮值在200mg/L左右，经分析，含主要物质有：挥发酚300mg/L左右；硫化物200mg/L左右。用生化法处理这种废水，将***pH用氢氧化钠调至6.5，添加营养盐溶液，与好氧活性污泥混合，加入实施例3获得的高效酸性水专用菌剂，曝气培养，当培养液中氨氮浓度下降至20mg/L时，静止2.5h时使污泥沉降，弃去上层清夜，再引入该酸性水，逐步提高进水量，好氧***已能耐受氨氮200mg/L，两天出水稳定在20mg/L，氨氮去除率可达90％以上。
所述的营养盐溶液的加入量为酸性水质量的0.03％；每升酸性水中加入活性污泥8g。所述的高效酸性水专用菌剂加入量为酸性水质量的0.05％。
所述的营养盐溶液为磷酸氢二钾0.05g/L，磷酸二氢钾0.05g/L，硫酸镁0.0125g/L，氯化铵0.125g/L，碳酸氢钠0.031g/L，微量元素溶液10mL，水补足至1L。所述的微量元素溶液组成为硫酸亚铁0.0625g/L，硫酸锰0.0125g/L，氯化锌0.025g/L，氯化钙0.0125g/L，水补足至1L。
表3生化进水和出水水质技术表
| 序号 | 项目 | 原水水质 | 出水水质 |
| 1 | COD | 5000mg/L | ＜200mg/L |
| 2 | 挥发酚 | 300mg/L | ＜10mg/L |
| 3 | NH<sub>3</sub>-N | 200mg/L | ＜20mg/L |
| 4 | 硫化物 | 200mg/L | ＜10mg/L |
| 5 | pH | 4.5-5.5 | 6.0-7.5 |
Claims (8)
1.一种高效酸性水专用菌剂，其特征在于：由三株菌的菌粉组成，分别为热带假丝酵母，菌株代码为YJY18-08，其保藏号为CGMCC NO.16156；蜡样芽孢杆菌，菌株代码为YJY18-09；其保藏号为CGMCC NO.16157；维氏硝化杆菌，菌株代码为Y3-2，其保藏号为CCTCC NO：M2014203；所述菌剂由热带假丝酵母菌粉、维氏硝化杆菌菌粉和蜡样芽孢杆菌菌粉分别进行活化后，按照1～3：1：1～3的体积比复配组成。
2.权利要求1所述高效酸性水专用菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
(1)发酵培养：将热带假丝酵母、维氏硝化杆菌和蜡样芽孢杆菌分别接种于灭菌后发酵培养基中发酵培养获得各自的菌液；在温度为20-40℃的条件下，发酵罐培养至溶氧上升，pH下降；
(2)制备菌粉：将发酵液离心后，添加辅料混匀，烘干后即得到固体菌粉；
(3)混合：将上述菌粉按照质量比混合，即得到高效酸性水专用菌剂。
3.根据权利要求2所述的高效酸性水专用菌剂的制备方法，其特征在于，更为具体的步骤如下：
1)菌种活化：在无菌操作台上，取1～5μL冻存的热带假丝酵母菌粉、维氏硝化杆菌菌粉和蜡样芽孢杆菌于含有LB液体培养基的试管内，28℃～32℃，130～180rpm培养18-24h；
2)种子制备：在无菌操作台上，将活化的菌种转入含有灭菌液体LB培养基的三角瓶内，每三角瓶内分装200mL该培养基，一支活化的试管菌种接种一个三角瓶，然后28℃～32℃，130～180rpm培养18-24h；
3)接种发酵罐：首先将发酵罐罐体、管线、空气过滤器进行空消，121℃，空消30min，待温度降低后，注入培养基，然后对培养基进行实消，121℃，实消30min；待温度降至28℃～32℃时进行接种；
4)发酵条件：接种量v/v 5％～10％；培养温度28℃～32℃；pH：6.8-7.0；初始转速：200rpm；发酵罐压：0.05Mpa；通气量比：1:1；发酵周期：16～24h；
5)菌粉制备：发酵结束后，添加硅藻土、玉米淀粉吸附菌体，之后烘干、粉碎即可得到相应菌粉。
4.根据权利要求3所述高效酸性水专用菌剂的制备方法，其特征在于：所述的用于菌株分离的培养基为LB固体培养基，培养基配方为：蛋白胨10g/L，NaCl 10g/L，酵母浸粉5g/L，pH 7.0-7.2，溶剂为水。
5.根据权利要求3所述的高效酸性水专用菌剂的制备方法，其特征在于，所述热带假丝酵母的发酵培养基组成为：按重量份计为：1～2份蛋白胨，0.5-1份酵母提取物，1～3份氯化钠，94～97.5份软化水；
所述蜡样芽孢杆菌的发酵培养基组成为：按重量份计为：1-1.5份葡萄糖，1-1.5份豆粕，0.2-0.3分硝酸铵，0.01-0.03份硫酸锰，0.03-0.07份硫酸镁，0.02-0.05份氯化钠，0.02-0.05份氯化钙，0.003-0.005份硫酸亚铁，96.5-97.7份软化水；
所述维氏硝化杆菌的发酵培养基组成为：按重量份计为：1-3份硫酸铵，1-1.5份亚硝酸钠，0.2-0.3分磷酸二氢钠，0.1-1.0份磷酸氢二钾，0.03-0.07份硫酸镁，3.0-5.0份碳酸钙，90-95.5份软化水。
6.权利要求1所述高效酸性水专用菌剂的应用方法，其特征在于：其具体过程为：
向酸性水中加入营养盐溶液，与活性污泥混合，将***pH调至6.0-7.0，加入高效酸性水专用菌剂，曝气培养24-30h；所述的营养盐溶液的加入量为酸性水质量的0.001-0.05％；
每升酸性水中加入活性污泥5-10g。
7.根据权利要求6所述的高效酸性水专用菌剂的应用方法，其特征在于：所述的营养盐溶液为磷酸氢二钾0.05-0.4g/L，磷酸二氢钾0.05-0.4g/L，硫酸镁0.0125-0.1g/L，氯化铵0.125-1.0g/L，碳酸氢钠0.031-0.25g/L，微量元素溶液10-20mL，水补足至1L。
8.根据权利要求7所述的高效酸性水专用菌剂的应用方法，其特征在于：所述的微量元素溶液组成为硫酸亚铁0.0625-0.5g/L，硫酸锰0.0125-0.1g/L，氯化锌0.025-0.2g/L，氯化钙0.0125-0.1g/L，水补足至1L。
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