一種培養硝化細菌的促進劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于生物技術領域，具體涉及一種培養硝化細菌的促進劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 生物脫氮方法中，無論是傳統的硝化-反硝化，還是新型的短程硝化-反硝化及短 程硝化-厭氧氨氧化都需經過硝化細菌的硝化作用脫除氨氮。硝化細菌屬于化能營養型微 生物。生物細胞只能利用以ATP等形態保存的能量，不能直接利用化學反應所釋放的自由 能。在好氧代謝中，ATP主要通過呼吸鏈的氧化磷酸化作用合成。氨氧化磷酸化效率很低， 所能產生的ATP非常有限，這些能量主要用于電子躍遷到較高能級，這使得硝化細菌生長 很緩慢，世代期為8~36h。硝化細菌的細胞壁中肽聚糖含量低，蛋白質和脂肪含量高，因此對 環境變化比較敏感，自然界中天然的硝化細菌適應性和耐受性比較差，在很多條件下無法 與異養型微生物在生長競爭中取得優勢。污水處理系統中，當活性污泥中硝化細菌含量較 低時，依靠調節溶解氧和pH等環境條件無法在較短時間內快速生長繁殖，最終導致現有運 行的污水處理系統脫除氨氮能力有限，在工業上通常可以采用向污水處理系統中直接投放 培養好的高濃度硝化細菌來解決這一問題。無論是直接在污水處理系統中培養硝化細菌還 是在污水處理系統外培養硝化細菌，都需要添加促進生長的物質，才能加快硝化細菌的生 長速率。
[0003] 從生化水平上看，硝化反應是涉及氨單加氧酶、羥胺氧還酶和亞硝酸鹽氧化酶共 同催化的代謝途徑，并伴隨著復雜的物質和能量轉化。采用生物促進劑來提高硝化細菌中 這些酶的活性，則是解決硝化細菌生長慢的有效途徑之一，同時可以加快硝化反應進程。目 前關于生物促進劑的研究很多，CN200510111874. 5、CN200510111876. 4、CN200510111877. 9 和CN200510111875. X分別提出了利用不同的金屬鹽組合而成的硝化菌生長促進劑，主要 成分包括糖蜜、金屬鹽(鐵鹽、錳鹽、鈣鹽和鎂鹽）和吸附劑。使用該促進劑后氨氮去除率可 以提高20%以上。但由于吸附劑主要是沸石粉、硅藻土、粉末活性炭或粉煤灰等物質，這些 吸附劑的投加勢必會增大污泥產量。CN201110315549. 6公開了一種短程硝化反硝化顆粒 污泥的培養方法，其特征是定期投加5~15mg/L羥胺；CN201010168453. 7公開了一種快速啟 動缺氧氨氧化生物濾池的方法，其特征是步驟（2)中投加羥胺，誘導接種污泥向缺氧氨氧化 生物膜轉變，以上發明主要是利用羥胺對亞硝酸鹽氧化菌的抑制作用，促進短程硝化作用。 CN201410141638. 7公開了一種亞硝化細菌的培養液及制備和培養方法，其培養液配方比較 復雜，除了涉及鐵、鈣、鉀、鎂等提供細胞生長的元素，還涉及鈷、鑰、錳、鋅等促進酶合成的 元素。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術的不足，本發明提供了一種培養硝化細菌的促進劑及其制備方法。 該促進劑配方簡單，制備容易，可以用于硝化細菌的培養過程中，也可以直接投加到污水處 理系統中，使硝化細菌能在短時間內快速生長繁殖，所培養的硝化細菌活性高、耐受沖擊能 力強。
[0005] 本發明培養硝化細菌的促進劑，包括金屬鹽和多胺類物質，以重量份計，金屬鹽為 40~100重量份，優選為50~80重量份；多胺類物質為5~30重量份，優選為ΚΓ20重量份；所 述的金屬鹽為鈣鹽、鎂鹽和銅鹽，Ca 2+、Mg2+和Cu2+的摩爾比為（5~15) : (5~25) : (0. 5~5)， 優選為（8~12): (10~20): (1~4)。
[0006] 本發明所述的鈣鹽為CaS04或者CaCl2，優選CaS0 4 ;鎂鹽為MgS04或者MgCl2，優選 MgS04 ;銅鹽為 CuS04 或者 CuCl2，優選 CuS04。
[0007] 本發明所述的多胺類物質為精胺、亞精胺或者兩者的混合物。
[0008] 本發明所述促進劑還包括無機酸羥胺類物質，含量為0. 5~15重量份，優選為2~10 重量份。所述無機酸羥胺類物質為鹽酸羥胺、硫酸羥胺或者磷酸羥胺中的一種或幾種，優選 為硫酸羥胺。
[0009] 本發明所述培養硝化細菌的促進劑的制備方法，包括如下內容：（1)按照以下組 成及重量份制備金屬鹽溶液：金屬鹽為40~100重量份，優選為50~80重量份，所述的金屬鹽 為鈣鹽、鎂鹽和銅鹽，金屬鹽中Ca 2+、Mg2+和Cu2+的摩爾比為（5~15) : (5~25) : (0. 5~5)，優 選為（8~12): (ΚΓ20): (1~4);(2)使用前將5~30重量份，優選為ΚΓ20重量份的多胺類 物質加入到金屬鹽溶液中。
[0010] 本發明步驟（1)所述的鈣鹽為CaS04或者CaCl2，優選CaS0 4 ;鎂鹽為MgS04或者 MgCl2，優選 MgS04 ;銅鹽為 CuS04 或者 CuCl2，優選 CuS04。
[0011] 本發明步驟（2)所述的多胺類物質為精胺、亞精胺或者兩者的混合物。
[0012] 進一步地，本發明步驟（2)中使用前還可以加入含量為0.5~15重量份，優選為 2~10重量份的無機酸羥胺，所述無機酸羥胺為鹽酸羥胺、硫酸羥胺或者磷酸羥胺中的一種 或幾種，優選為硫酸羥胺。
[0013] 本發明所述的硝化細菌生長促進劑可以用于硝化細菌的培養過程，可以用于提高 污水處理系統的氨氮去除效果，還可以用于含氨系統的快速啟動及受沖擊系統的快速恢 復。具體需要根據污水性質、處理量和處理效果確定投加量。在使用過程中，首先將促進劑 溶解，然后按照污水中促進劑濃度l(Tl〇〇mg/L進行投加。
[0014] 與現有技術相比，本發明具有以下有益效果： 1、利用金屬鹽所提供的金屬離子作為硝化細菌生長所需要的元素，同時作為酶的組份 提高酶的活性，可以快速降解底物，加速酶促反應進程。多胺類物質與金屬離子共同作用， 可以加快細胞增殖，并能夠提高所收獲菌體的沉降性和穩定性，延長菌體使用壽命。
[0015] 2、無機酸羥胺的適量加入可以作為羥胺氧還酶的基質直接參與硝化細菌的代謝 過程、縮短酶促反應進程，同時作為細胞的激活劑可以加速細胞生長。
[0016] 3、本發明通過選擇硝化細菌生長促進劑的組成物質和配比，在金屬鹽、多胺類物 質及無機酸羥胺的共同作用下，實現快速培養硝化細菌的目的。本發明解決了硝化細菌生 長慢的問題，同時還可以加快硝化反應進程，提高廢水的處理效果。使用促進劑后硝化細菌 的生長速率可以增加 ΚΓ100倍，含氨廢水的氨氮去除率可以提高30%以上，還能很好地解 決受沖擊的污水處理系統硝化脫氨氮能力的快速恢復問題。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合具體實施例對本發明方案進行詳細說明。
[0018] 實施例1~8和比較例1-4的硝化細菌生長促進劑的配方見表1。
[0019] 表1促進劑的配方及比例
某企業排放的廢水中含有的主要污染物C0D濃度為1000mg/L左右，氨氮濃度為150mg/ L左右，該廠厭氧好氧（A/0)工藝進行處理，經過處理后的出水中COD濃度為小于60mg/L、 但是氨氮濃度仍高達60mg/L以上。利用上表配比所配置的促進劑，配置濃度為0. 5g/L，每 天按照污水中促進劑濃度為30mg/L進行投加，投加15天后，氨氮去除率提高了 10%以上 停止投加，系統繼續運行15天，取水樣分析出水氨氮濃度并計算氨氮去除率。投加后具體 處理結果見表2,從表2的各實施例的出水水質來看，沒有投加促進劑的情況下，出水氨氮 濃度為75mg/L，氨氮去除率只有50%，投加促進劑后出水氨氮濃度均低于30mg/L，氨氮去 除率均大于80%，當促進劑只含有配方中的金屬鹽或者多胺類物質時，出水氨氮濃度仍在 3(T50mg/L之間、氨氮去除率低于80%。由此可見，使用本發明的生長促進劑可以顯著提高 污水中氨氮的去除率。
[0020] 主 〇
處理結束后，對曝氣池活性污泥混合液進行污泥沉降比SV3。檢測，結果如表2所示，說 明本發明生長促進劑有助于污泥更好的沉降。
【主權項】
1. 一種培養硝化細菌的促進劑，其特征在于包括金屬鹽和多胺類物質，以重量份計，金 屬鹽為40~100重量份，多胺類物質為5~30重量份；所述的金屬鹽為鈣鹽、鎂鹽和銅鹽，Ca 2+、 Mg2+和 Cu2+的摩爾比為（5~15): (5~25): (0.5~5)。2. 按照權利要求1所述的生長促進劑，其特征在于：金屬鹽為50~80重量份，多胺類物 質為 10~20 重量份，Ca2+、Mg2+和 Cu2+的摩爾比為（8~12): (10~20): (1~4)。3. 按照權利要求1或2所述的生長促進劑，其特征在于：鈣鹽為CaS04或者CaCl2，鎂鹽 為MgS0 4或者MgCl2，銅鹽為CuS04或者CuCl2。4. 按照權利要求1或2所述的生長促進劑，其特征在于：鈣鹽為CaS04，鎂鹽為MgS04， 銅鹽為CuS0 4。5. 按照權利要求1或2所述的生長促進劑，其特征在于：多胺類物質為精胺、亞精胺或 者兩者的混合物。6. 按照權利要求1或2所述的生長促進劑，其特征在于：所述促進劑還包括無機酸羥 胺，含量為〇.5~15重量份。7. 按照權利要求6所述的生長促進劑，其特征在于：無機酸羥胺為鹽酸羥胺、硫酸羥胺 或磷酸羥胺中的一種或幾種，含量為2~10重量份。8. 按照權利要求6所述的生長促進劑，其特征在于：無機酸羥胺類物質為硫酸羥胺。9. 一種培養硝化細菌的促進劑的制備方法，其特征在于包括如下內容：（1)按照以下 組成及重量份制備金屬鹽溶液：金屬鹽為40~100重量份，優選為50~80重量份，所述的金屬 鹽為鈣鹽、鎂鹽和銅鹽，金屬鹽中Ca 2+、Mg2+和Cu2+的摩爾比為（5~15) : (5~25) : (0. 5~5)， 優選為（8~12): (ΚΓ20): (1~4);(2)使用前將5~30重量份，優選為ΚΓ20重量份的多胺 類物質加入到金屬鹽溶液中。10. 按照權利要求9所述的方法，其特征在于：步驟（2)中使用前還加入含量為0. 5~15 重量份的無機酸羥胺，優選為2~10重量份；無機酸羥胺為鹽酸羥胺、硫酸羥胺或者磷酸羥 胺中的一種或幾種。11. 權利要求1-10任一所述的促進劑的應用，其特征在于：在使用過程中，首先將促進 劑溶解，然后按照污水中促進劑濃度KTlOOmg/L進行投加。
【專利摘要】本發明公開了一種培養硝化細菌的促進劑，包括金屬鹽和多胺類物質，以重量份計，金屬鹽為40~100重量份，優選為50~80重量份；多胺類物質為5~30重量份，優選為10~20重量份；所述的金屬鹽為鈣鹽、鎂鹽和銅鹽，Ca2+、Mg2+和Cu2+的摩爾比為（5~15）:（5~25）:（0.5~5），優選為（8~12）:（10~20）:（1~4）。該促進劑配方簡單，制備容易，可以用于硝化細菌的培養過程中，也可以直接投加到污水處理系統中，使硝化細菌能在短時間內快速生長繁殖，所培養的硝化細菌活性高、耐受沖擊能力強。
【IPC分類】C02F3/34, C02F3/30, C12N1/38
【公開號】CN105624087
【申請號】CN201410585418
【發明人】高會杰, 郭志華, 孫丹鳳, 趙勝楠, 許謙
【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大連石油化工研究院
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年10月28日