專利名稱：一種耐鹽高效亞硝化菌群的富集培養方法
技術領域：
本發明涉及微生物技術領域，包括催化劑高鹽氨氮廢水、氮肥行業高氨氮廢水處理等行業。具體地說，本發明涉及一種耐鹽高效亞硝化菌群的富集培養方法，更具體地說，涉及一種以高鹽廢水中氨氮為處理對象的亞硝化菌群的富集培養方法。
背景技術：
氨氮是水體污染中重要因素， 水中過高的氨氮容易引起水中植物及藻類的過度繁殖，使水體自凈化能力減弱，惡化水質從而造成水體富營養化。目前的現有技術中，氨氮廢水的主要治理方法有物化法、高級氧化法和生物法。a、物化法有折點氯化法、化學沉淀法、離子交換法、吹脫/汽提法、膜技術法、電滲析法和結晶法。物化法存在反應條件苛刻、運行費用高等缺點，其應用也僅限于部分行業和領域。b、高級氧化技術主要包括光催化氧化、超臨界催化氧化、濕式氧化技術、催化濕式氧化技術。這些技術都具有設備投資大、運行費用高、操作條件要求苛刻的特點，且經高級氧化技術處理后氨氮轉換為氮氧化物，總氮仍需進一步處理。C、生物法處理高濃度氨氮廢水有多種形式，主要有傳統硝化/反硝化、亞硝酸硝化/反硝化工藝、同時硝化/反硝化、厭氧氨氧化工藝。生物法由于其處理成本低、效果好，適用面廣從而得到了廣泛應用。高鹽度氨氮廢水是指總含鹽質量分數大于I %的廢水。由于廢水中高鹽份的存在，微生物的細胞膜和菌體內的酶會被破壞，微生物的生長也會被抑制，從而增加了氨氮廢水生物處理的難度。某些企業采用稀釋后生化處理該類廢水的方法，該方法會增加處理規模、基建投資及運行費用。如何馴化適應高鹽度氨氮廢水的硝化菌群成為一個技術難題。現有技術中，專利CN1354786A公開了一種活性污泥中硝化細菌和脫氮細菌高濃度培養方法、硝化細菌高濃度培養方法用培養促進劑以及活性污泥減重加工方法，該方法以下水污泥和屎尿污泥作為接種污泥，以污泥脫水濾液或硝化脫離液為培養液，以碳酸鈉和碳酸氫鈉組成共同供給硝化細菌同化碳酸所需碳源的培養促進劑，培養溫度為25 35°C, pH值為7. 5 8. 5，處理氨氮濃度范圍為100 300mg/L，超過此濃度會對菌體產生抑制作用。專利CN101240253A公開了一種活性污泥中高效硝化細菌的富集方法，該方法以污水處理廠活性污泥為接種污泥，以氨氮、微量無機鹽及緩沖液為培養液，采用間歇式活性污泥法，通過逐步提高培養液氨氮濃度的方法來進行富集，富集培養液中的COD通過加入葡萄糖或甲醇實現，處理過程中加入少量有機物，富集條件為溫度為20 30°C ;pH值為
6.O 9. 0，污泥沉降比為15 25%;溶解氧為2 10mg/L，其中NH4+_N初始濃度為IOOmg/L 200mg/L，最終濃度為 500mg/L 1200mg/L ；C0D ( 200mg/L。專利CN1986443A公開了一種硝化菌生長促進劑，其成分主要為糖蜜、金屬鹽和吸附劑，適合于低鹽氨氮廢水處理。上述技術均用于富集培養適應高濃度氨氮廢水的硝化菌群，實際生產和工程應用中，亞硝化菌的硝化作用是脫氮過程中決定反應速度的關鍵因素，控制著硝化作用的整個過程，如果不能很好的控制亞硝化菌的生長優勢，整個脫氨氮過程都將受到影響。專利CN101709278A公開了一種高濃度亞硝化細菌的規模化培養方法，該方法以污水處理廠活性污泥作為接種污泥，銨鹽、磷酸鹽、鈣鹽、鎂鹽、鐵鹽作為微生物培養液，采用序批式進水結合絮凝沉淀富集菌體進行硝化細菌的定向規模化培養，其氨氮處理范圍(1000mg/L。該技術實現了高濃度亞硝化細菌的規模化培養，但是所培養的亞硝化菌并不適用于高濃度鹽環境。因此，對于目前實際生產過程中產生的高鹽、高氨氮污水，急需一種高鹽分廢水耐受能力強，氨氮去除率高的亞硝化菌群及其富集培養方法。
發明內容
本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種耐鹽高效亞硝化菌群的富集培養方法。該方法采用序批式培養，逐步提高廢水中鹽分濃度，使普通活性污泥 中亞硝化菌群能夠適應水中高鹽分，以達到處理目的。采用該方法富集培養得到的亞硝化菌群能夠耐受氨氮廢水中高鹽分，高效去除水中的氨氮，從而解決高鹽氨氮廢水的處理難題，具有良好的經濟、環境效益。為實現上述目的，本發明提供了一種耐鹽高效亞硝化菌群的富集培養方法，包括步驟A，將活性污泥接種至含有培養液的反應器中；步驟B，對活性污泥中的亞硝化菌群進行富集培養，獲得耐高濃度氨氮的亞硝化菌群；步驟C，耐高濃度氨氮亞硝化菌群的耐鹽性馴化；步驟D，判定耐鹽高效亞硝化菌群富集培養馴化結果；其中，步驟C采用逐步提高培養液中鹽濃度的方法對步驟B中富集培養的耐高濃度氨氮亞硝化菌群進行耐鹽性馴化，每一個鹽濃度下亞硝化菌群的馴化周期為15 30d(天)ο根據本發明，所述各步驟均是在帶有加熱裝置的SBR反應器進行，反應器溫度控制在15 37°C。所述培養液為模擬廢水，步驟A C均不加有機碳源。所述培養液由營養鹽、部分碳源基質、部分氨氮基質和水組成；營養鹽主要包括鐵、鎂、鉀、磷類常規無機鹽；部分碳源基質為無機碳源，具體地說，為無機碳酸鹽。部分氨氮基質為碳酸銨和/或碳酸氫銨或其混合物。在本發明的一個實施例中，步驟A中初始接種活性污泥濃度控制在I 3g/L。所述活性污泥為煉廠二沉池或濃縮裝置活性污泥，污泥取出后必須在48h以內進行接種。根據本發明方法，步驟B中耐高濃度氨氮亞硝化菌群的富集培養方式為逐步提高培養液中氨氮濃度的序批式培養，每一個氨氮濃度下亞硝化菌群的富集培養周期為3 7do所述培養液中的初始氨氮濃度控制在100 300mg/L,氨氮遞增梯度為50 100mg/L,最終氨氮濃度為800 1000mg/L。在本發明的一個實施例中，步驟B中培養液的pH控制在6. O 9. O,優選pH為
6.5 8. 5，pH主要通過碳酸鈉及碳酸氫鈉調控。在本發明的另一實施例中，步驟B中培養液的溶氧值控制在0. 5 6. 5mg/L，優選溶氧值為I. O 2. 5mg/L，溶氧值通過控制曝氣量進行調節。曝氣操作既可以控制培養液的溶氧值，又在反應系統內起到攪拌作用。在一個具體的實施例中，將碳酸銨即作為氨氮基質又作為部分碳源基質被加入到模擬廢水中；營養鹽Fe2+主要以FeSO4 · 7H20鹽加入，其中Fe2+控制在2 20mg/L，優選為5 15mg/L ；Mg2+主要以MgSO4 · 7H20鹽加入，其中Mg2+控制在5 20mg/L,優選為10 15mg/L ;磷主要以KH2PO4或K2HPO4鹽加入，其中P控制在10 300mg/L，優選為50 200mg/L ;在模擬廢水中添加適量碳酸氫鈉作為廢水無機碳源；曝氣池中pH主要通過碳酸鈉及碳酸氫鈉協同作用來調節，碳酸鹽一方面作為部分碳源基質，另一方面作為PH緩沖鹽加入，將pH控制在6. 5 8. 5。
根據本發明方法，步驟C采用逐步提高鹽濃度的方法，使在漸濃的高氨氮濃度條件下富集培養的耐高濃度氨氮亞硝化菌群能夠逐漸適應廢水中高鹽分，從而實現耐高濃度氨氮亞硝化菌群的耐鹽性馴化。所述步驟C中培養液的初始鹽濃度為8 12g/L，鹽濃度遞增梯度為4 8g/L，最終鹽濃度為20 24g/L。所述鹽包括氯化鈉和/或硫酸鈉或其混合物。根據本發明，步驟C中反應器的一個運行周期為12 24h，其中，進水15min、曝氣9 20h、沉淀I 2h、排水lh，剩余時間為閑置期。在本發明的一個具體的實施例中，經過前期耐高濃度氨氮亞硝化菌群的富集培養后，開始耐高濃度氨氮亞硝化菌的耐鹽性馴化過程。馴化初始階段，含氨氮培養液中氯化鈉及硫酸鈉分別按照2. 5g/L、8g/L添加；此后的馴化過程中，含氨氮培養液中氯化鈉及硫酸鈉濃度分別按照2g/L、4g/L濃度梯度遞增，最終濃度分別為6. 5g/L、16g/L。每一個鹽濃度的馴化周期大約為15 30d ;反應器一個運行周期為12 24h，在一個運行周期中，進水15min、曝氣9 20h、沉淀I 2h、排水lh，剩余時間為閑置期。根據本發明方法，步驟D通過觀測亞硝化菌群性狀及對高鹽氨氮廢水的處理效果來判定其富集培養馴化過程是否完成。馴化初期，污泥中仍含有大量原生動物，尤其以鐘蟲數量較多；而原生動物因對鹽環境無法適應，在處理系統中已消失；此時，菌膠團較為密實；鹽濃度提高后，原生動物數量和種類明顯減少，所形成的污泥顆粒小且密實，菌膠團成大塊團狀；污泥中未觀察到絲狀菌存在。經過最終高鹽濃度馴化后，300 1000mg/L的氨氮可在12 24h內去除97%以上，達到理想處理效果，故此認為馴化完成。本發明運用序批式培養，采用逐步提高氨氮濃度的方法富集培養亞硝化菌群，并采用逐步增加廢水中鹽濃度的方法對富集培養的亞硝化菌群進行馴化，以此使普通活性污泥中亞硝化菌群能夠逐步適應高氨氮濃度和高鹽濃度，以達到廢水處理的目的。根據本發明方法的處理對象主要為高鹽氨氮廢水，其水質情況見表I。表I廢水水質
權利要求
1.一種耐鹽高效亞硝化菌群的富集培養方法，包括 步驟A，將活性污泥接種至含有培養液的反應器中； 步驟B，對活性污泥中的亞硝化菌群進行富集培養，獲得耐高濃度氨氮的亞硝化菌群； 步驟C，耐高濃度氨氮亞硝化菌群的耐鹽性馴化； 步驟D，判定耐鹽高效亞硝化菌群富集培養馴化結果； 其中，步驟C采用逐步提高培養液中鹽濃度的方法對步驟B中富集培養的耐高濃度氨氮亞硝化菌群進行耐鹽性馴化，每一個鹽濃度下亞硝化菌群的馴化周期為15 30d。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于所述步驟C中培養液的初始鹽濃度為8 12g/L，鹽濃度遞增梯度為4 8g/L，最終鹽濃度為20 24g/L。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述鹽包括氯化鈉、硫酸鈉或其混合物。
4.根據權利要求I 3中任意一項所述的方法，其特征在于步驟C中反應器的一個運行周期為12 24h，其中，進水15min、曝氣9 20h、沉淀I 2h、排水lh，剩余時間為閑置期。
5.根據權利要求I所述的方法，其特征在于步驟B中耐高濃度氨氮亞硝化菌群的富集培養方式為逐步提高培養液中氨氮濃度的序批式培養，每一個氨氮濃度下亞硝化菌群的富集培養周期為3 7d。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于所述培養液中的初始氨氮濃度控制在100 300mg/L,氨氮遞增梯度為50 100mg/L,最終氨氮濃度為800 1000mg/L。
7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于步驟B中培養液的pH控制在6.O 9. O,優選pH為6. 5 8. 5。
8.根據權利要求5所述的方法，其特征在于步驟B中培養液的溶氧值控制在0.5 .6. 5mg/L,優選溶氧值為I. O 2. 5mg/L。
9.根據權利要求I所述的方法，其特征在于步驟A中初始接種活性污泥濃度控制在I 3g/L。
10.根據權利要求I 9中任意一項所述的方法，其特征在于步驟A C均不加有機碳源。
全文摘要
本發明運用序批式培養，采用逐步提高氨氮濃度的方法富集培養耐高濃度氨氮亞硝化菌群，并采用逐步增加模擬廢水中鹽濃度的方法對耐高濃度氨氮亞硝化菌群進行耐鹽性馴化。本發明所培養的耐鹽高效亞硝化菌群濃度高，活性好，可顯著提高高鹽氨氮廢水生化處理去除率，適用于各種氨氮工業廢水處理；本發明中培養耐鹽亞硝化菌群可利用基質范圍廣，易于培養，而且不需外加有機碳源，大大節省了投資，從而降低了廢水處理成本，本發明所使用的培養方法適用于規模化生產。利用本發明培養的亞硝化菌群可以解決高鹽氨氮廢水難以生化處理及處理成本較高的問題，具有良好的經濟效益和環境效益。
文檔編號C12N1/20GK102952765SQ20111025403
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月31日 優先權日2011年8月31日
發明者王道泉, 孫杰, 趙璞, 馬蘭蘭, 趙桂瑜, 魏令勇 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院