專利名稱：一種高溫廢水生化處理的微生物的培養方法
技術領域：
本發明涉及一種微生物的培養方法，具體地說，是一種用于分解高溫廢水中有機污染物的微生物培養方法，尤其是處理高溫采油廢水用的微生物的培養方法。
背景技術：
微生物法處理污水具有處理量大、凈化率高、能耗低、操作簡單、無二次污染等優點，在污水處理領域獲得了廣泛的應用。但普通的微生物只能適用于常溫或中溫(一般35℃以下)廢水的處理，在高溫條件下普通微生物不能存活，當然無法達到凈化污水的目的。
在一些工業生產中，會排放出溫度較高的廢水，但由于能量品位低等原因，不能進行熱量回收。例如采油過程中排出的廢水溫度通常在38～65℃之間，并且含有許多采油助劑，按照傳統的微生物處理方法，首先需要將采油廢水冷卻到35℃以下，而后進入生物處理系統。但是冷卻設備投資大、易腐蝕，需經常維修，同時采油廢水中通常還含有較多的鹽類以及采油過程加入的化學助劑，這些都是對使用微生物法處理采油廢水的不利之處。目前油田采出水主要采用隔油、粗粒化、混凝、過濾、殺菌或氣浮等方法去除石油類、懸浮物、鐵和細菌等雜質，但這些工藝可以去除懸浮物和部分石油類物質，出水的COD等指標仍較高，不符合越來越嚴格環保法法規的要求。
目前活性污泥通用的馴化方法一般有兩種①投糞繁殖活性污泥，繁殖到預定沉降比時，加入實際廢水鼓風曝氣，由少量到全量逐級馴化。②首先篩選分解能力強的微生物菌株，放進小型培養箱高營養液繁殖后，投入大池再繁殖達到所需的沉降比。在現有技術中，曾有專利報道過幾種微生物的培養方法，如CN1068088A和CN1144535A所述，其中CN1068088A公開了一種同步培養活性污泥的方法，該專利技術雖然能同步培養馴化出處理工業污水的活性污泥，但其仍屬常溫活性污泥，不適用高溫廢水。CN1144535A公開了培養微生物的方法，通過對微生物的培養、突變處理和穩定化同時在一含有富于營養物質的基質的突變發酵容器內進行，可快速培養出用于分解有害物質的微生物，但方法繁瑣、不易掌握。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明提供一種使用普通生化曝氣池中的常溫活性污泥作為原始菌種，培養處理高溫廢水的高溫微生物。利用所培養的高溫微生物直接處理采油廢水，不但省去了冷卻的環節和費用，從生化動力學的角度來看，溫度的提高有利于提高生化反應速率，從而加快廢水處理速度，縮短水力停留時間，減少設備投資。
本發明處理高溫廢水微生物的培養過程為普通生化曝氣池中的活性污泥經過濾、沉降、棄去上清液，加入35℃以下廢水，同時加入營養物質、蛋白質熱穩定劑及微生物促生劑，進行曝氣0.5～3天，優選1～2天，沉降后排出上清液。然后按照間歇式活性污泥法的運行方式進行馴化，采用每天運行1～2個周期的方式，同時按0.5℃～3℃/天的幅度進行升溫，優選按1～2℃/天的幅度升溫。當生化反應池內活性污泥的沉降比達到20％～30％，且COD的去除率達到排放標準，反應溫度升至40～65℃時，馴化結束。
其中營養物質為氮和磷，蛋白質熱穩定劑為葡萄糖。
其中微生物促生劑包括有機酸、生物緩沖劑、營養物質，其組成重量比按有機酸∶生物緩沖劑∶營養物質為(10～50)∶(1～10)∶(50～100)，微生物促生劑中最好還包括氨基酸和/或微量元素等，其重量比按有機酸∶生物緩沖劑∶營養物質∶氨基酸∶微量元素為(10～50)∶(1～10)∶(50～100)∶(10～20)∶(1～5)。
微生物促生劑中所述的有機酸為1～6個碳的羧酸、2～6個碳的羥基酸及3～6個碳的酮酸中的一種或幾種，其中酮酸優選為丙酮酸。所述的氨基酸為D-氨基酸，如D-絲氨酸、D-丙氨酸或D-半胱氨酸中的一種或幾種。所述的生物緩沖劑為氨基磺酸型生物緩沖劑，如2-(N-碼啉)乙磺酸、N，N-二(2-羥乙基)-2-胺基乙磺酸、N，N‘-二(2-乙磺酸)哌嗪中的一種或幾種。所述的營養物質為糖類，糖類可以為低糖類和/或多糖類，低糖類為蔗糖、乳糖、棉子糖中的一種或幾種，多糖類為樹膠、果膠、瓊脂中的一種或幾種。所述的微量元素為K+、Mn2+、Mg2+、Fe3+、Ca2+中的一種或幾種，優選Mn2+、Mg2+、Fe3+中的一種或幾種，微量元素可以來源于其可溶性無機鹽，如硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物等，如果選擇幾種微量元素，其重量比為K+∶Mn2+∶Mg2+∶Fe3+∶Ca2+＝(2～10)∶(2～6)∶(1～4)∶(1～2)∶(15～50)。
馴化期間營養物質按COD∶N∶P＝200∶5～10∶1～2(重量比)的比例加入尿素和磷酸氫二鈉作為微生物生長繁殖的氮源和磷源；按葡萄糖表現COD與廢水COD為0.2～5∶1的比例加入葡萄糖溶液，優選1～2∶1；按1～20mg/L的濃度投加微生物促生劑，優選3～10mg/L。馴化時曝氣工序所需時間比例稍大一些，可以占每個周期的75～95％，空氣水體積比一般為70～120，容積負荷為0.1～1.0kgCOD/m3·d。
采用普通生化曝氣池中的活性污泥，經沉淀曝氣，投加采油廢水間歇培養，排出上清液，按比例投加蛋白質穩定劑和微生物促生劑，培養馴化處理高溫廢水的微生物。得到的高溫微生物可有效地處理采油廢水。整個過程在一間歇反應器中重復進行。具有方法簡單，成本低，馴化時間短的特點。馴化開始首先用采油廢水進行較長時間曝氣，可以篩選對采油廢水適應性強的菌種群落。在馴化過程中加入的微生物促生劑首先緩解采油廢水中存在的毒性物質，為其中的微生物創造良好的生活環境，其中所含的酶也立即發揮作用，對一些大分子有機物進行降解，使之成為更有利于微生物降解的小分子有機物。因此，加入微生物促生劑對于成功培養適用于高溫環境的微生物及縮短馴化周期具有重要作用。
具體實施例方式
本發明處理高溫廢水微生物的具體培養過程為①菌種的采集，從普通生化曝氣池采集活性污泥，經過濾、沉降、棄去上清液，分離出純凈的活性污泥，活性污泥要求新鮮，顏色顯黃褐色。
②高溫微生物的培養，將采油廢水泵入一間歇生化反應池中，按比例加入營養物質、蛋白質熱穩定劑及微生物促生劑，鼓風曝氣1～3天，沉降后排出上清液。此后采用每天運行1～2周期的方式運行。周而復始直至反應池內活性污泥沉降比達到20％～30％。
因采用普通生化曝氣池中的活性污泥作為菌種，其適應溫度一般在15℃～35℃之間，不適合快速升溫，所以本方法采用逐步升溫的方法來培養高溫微生物，升溫幅度為1℃～3℃/天，開始時升溫幅度小些，以便菌種逐漸適應新的環境。隨著溫度的不斷升高，不斷有不適應的微生物死亡而解體，隨著出水而排出反應池。反應池內存留的活性污泥則逐漸適應了高溫環境。培養馴化后期，活性污泥的沉降性能逐漸增強。每天測半小時沉降比、出水COD，不定期進行顯微鏡檢查。保持生化反應器內的溶解氧大于0.5mg/L。隨著馴化過程的進行，高溫微生物絮體的增加，可以逐漸減少微生物促生劑、營養物、蛋白質穩定劑在廢水中的比例。
③馴化結束的標志當生化反應池內活性污泥的沉降比達到20％～30％，且COD的去除率達到排放標準時，可認為馴化工作完成，此時微生物絮體呈淡黃色，此活性污泥可正式處理高溫采油廢水。
④處理廢水將培養好的高溫微生物按2000～4000mg/L的濃度投加到間歇生化反應池中，直接引進高溫(40～65℃)采油廢水進行處理，利用微生物的生命代謝活動分解采油廢水中的有機污染物。使廢水得以凈化，進而達到國家排放標準。
下面通過實例進一步說明本發明方案和效果。
表1 本發明方法各實施例微生物促生劑組成
表中各物質用量為重量比例。
實施例1一種陸地采油廢水，COD為656mg/L，溫度為55℃。
菌種的采集，從普通生化曝氣池采集活性污泥，經過濾、沉降、棄去上清液，分離出純凈的活性污泥，活性污泥新鮮，顏色為黃褐色。
向活性污污中加入溫度為25℃、COD含量為656mg/L的采油廢水，按COD∶N∶P＝200∶5∶1(重量比)的比例加入尿素和磷酸氫二鈉作為微生物生長繁殖的氮源和磷源；按葡萄糖表現COD與廢水COD為1∶1的比例加入葡萄糖溶液；按4mg/L的濃度投加微生物促生劑。在控制溶解氧為0.6mg/L進行曝氣2天，沉降后排出上清液。此后采用每天運行1個周期的方式運行，曝氣工序為20小時，進水工序為1小時，沉降工序為2小時，排水工序為1小時，曝氣空氣與廢水體積比為90，容積負荷為0.42kgCOD/m3·d。馴化進行20天，前10天內每天提溫1℃，后10天內每天提溫2℃。前15天按葡萄糖表現COD與廢水COD為1.5∶1的比例加入葡萄糖溶液，按6mg/L的濃度投加微生物促生劑，后5天加入量減半。經上述過程馴化后，反應池內活性污泥沉降比達到25％，反應池溫度達到55℃，COD去除率達到85％，微生物具有了處理該采油廢水的適應性，可以認為馴化結束，可按間歇式活性污泥法處理該廢水，在穩定運轉中微生物的適應性會進一步增強，COD的去除率將進一步提高。
實施例2一種海洋油田采油廢水，COD為493mg/L，溫度為58℃。
菌種的采集，從普通生化曝氣池采集活性污泥，經過濾、沉降、棄去上清液，分離出純凈的活性污泥，活性污泥新鮮，顏色為黃褐色。
向活性污污中加入溫度為23℃、COD含量為493mg/L的采油廢水，按COD∶N∶P＝200∶10∶1(重量比)的比例加入尿素和磷酸氫二鈉作為微生物生長繁殖的氮源和磷源；按葡萄糖表現COD與廢水COD為2∶1的比例加入葡萄糖溶液；按8mg/L的濃度投加微生物促生劑。在控制溶解氧為0.6mg/L進行曝氣3天，沉降后排出上清液。此后采用每天運行1個周期的方式運行，曝氣工序為20小時，進水工序為1小時，沉降工序為2小時，排水工序為1小時，曝氣空氣與廢水體積比為90，容積負荷為0.35kgCOD/m3·d。馴化進行20天，前10天內每天提溫1.5℃，后10天內每天提溫2℃。前10天按葡萄糖表現COD與廢水COD為3.5∶1的比例加入葡萄糖溶液，按10mg/L的濃度投加微生物促生劑，后10天加入量為此量的20％。經上述過程馴化后，反應池內活性污泥沉降比達到20％，反應池溫度達到58℃，COD去除率達到80％，微生物具有了處理該采油廢水的適應性，可以認為馴化結束，可按間歇式活性污泥法處理該廢水，在穩定運轉中微生物的適應性會進一步增強，COD的去除率將進一步提高。
實施例3
一種煉廠排放廢水，廢水的溫度為45℃，廢水的COD濃度為1000mg/L左右。
菌種的采集，從普通生化曝氣池采集活性污泥，經過濾、沉降、棄去上清液，分離出純凈的活性污泥，活性污泥新鮮，顏色為黃褐色。
向活性污污中加入溫度為22℃、COD含量為1000mg/L的煉油廢水，按COD∶N∶P＝200∶6∶1(重量比)的比例加入尿素和磷酸氫二鈉作為微生物生長繁殖的氮源和磷源；按葡萄糖表現COD與廢水COD為4∶1的比例加入葡萄糖溶液；按8mg/L的濃度投加微生物促生劑。在控制溶解氧為0.6mg/L以上進行曝氣18小時，沉降后排出上清液。采用每天運行1個周期的方式運行10天，前3天每天升溫1℃，然后每天升溫2℃，曝氣工序為20小時，進水工序為1小時，沉降工序為2小時，排水工序為1小時，曝氣空氣與廢水體積比為90，容積負荷為0.48kgCOD/m3·d。然后按每天運行2個周期的方式運行6天，每天升溫1℃，各工序時間按上述操作減半，容積負荷為0.96kgCOD/m3·d。前10天按葡萄糖表現COD與廢水COD為2∶1的比例加入葡萄糖溶液，按7mg/L的濃度投加微生物促生劑，后5天加入量為此量的30％。經上述過程馴化后，反應池內活性污泥沉降比達到33％，反應池溫度達到45℃，COD去除率達到85％，微生物具有了處理該煉油廢水的適應性，可以認為馴化結束，可按間歇式活性污泥法處理該廢水，在穩定運轉中微生物的適應性會進一步增強，COD的去除率將進一步提高。
權利要求
1.一種處理高溫廢水微生物的培養方法，其特征在于將普通生化曝氣池中的活性污泥經過濾、沉降、棄去上清液，加入35℃以下廢水，同時加入營養物質、蛋白質熱穩定劑及微生物促生劑，進行鼓風曝氣0.5～3天，沉降后排出上清液；然后按照間歇式活性污泥法的運行方式進行馴化，采用每天運行1～2個周期的方式，同時按0.5℃～3℃/天的幅度進行升溫；當生化反應池內活性污泥的沉降比達到20％～30％，且COD的去除率達到排放標準，反應溫度升至40～65℃時，馴化結束。
2.按照權利要求1所述的培養方法，其特征在于所述的營養物質為氮和磷，蛋白質熱穩定劑為葡萄糖，微生物促生劑包括有機酸、生物緩沖劑、營養物質，微生物促生劑的組成按重量比為10～50∶1～10∶50～100。
3.按照權利要求2所述的培養方法，其特征在于所述的微生物促生劑中還包括氨基酸和/或微量元素，按重量計有機酸∶生物緩沖劑∶營養物質∶氨基酸∶微量元素為10～50∶1～10∶50～100∶10～20∶1～5。
4.按照權利要求2或3所述的培養方法，其特征在于所述的有機酸為1～6個碳的羧酸、2～6個碳的羥基酸及具有3～6個碳的酮酸中的一種或幾種，所述的氨基酸為D-氨基酸，所述的生物緩沖劑為氨基磺酸型生物緩沖劑，所述的營養物質為糖類。
5.按照權利要求4所述的培養方法，其特征在于所述的有機酸為丙酮酸，所述的氨基酸為D-絲氨酸、D-丙氨酸或D-半胱氨酸中的一種或幾種，所述的生物緩沖劑為2-(N-碼啉)乙磺酸、N，N-二(2-羥乙基)-2-胺基乙磺酸、N，N‘-二(2-乙磺酸)哌嗪中的一種或幾種，所述的糖類為低糖類和/或多糖類，所述的微量元素為K+、Mn2+、Mg2+、Fe3+、Ca2+中的一種或幾種。
6.按照權利要求5所述的培養方法，其特征在于所述的低糖類為蔗糖、乳糖、棉子糖中的一種或幾種，多糖類為樹膠、果膠、瓊脂中的一種或幾種，所述的微量元素來源于其可溶性無機鹽。
7.按照權利要求5所述的培養方法，其特征在于所述的微量元素其重量比為K+∶Mn2+∶Mg2+∶Fe3+∶Ca2+＝2～10∶2～6∶1～4∶1～2∶15～50。
8.按照權利要求1或2所述的培養方法，其特征在于所述的營養物質加入比例為按重量比COD∶N∶P＝200∶5～10∶1～2的比例加入尿素和磷酸氫二鈉作為微生物生長繁殖的氮源和磷源；按葡萄糖表現COD與廢水COD為0.2～5∶1的比例加入葡萄糖溶液；按1～20mg/L的濃度投加微生物促生劑。
9.按照權利要求8所述的培養方法，其特征在于按葡萄糖表現COD與廢水COD為1～2∶1的比例加入葡萄糖溶液；按3～10mg/L的濃度投加微生物促生劑。
10.按照權利要求1所述的培養方法，其特征在于所述的隨著高溫微生物絮體的增加，可以逐漸減少營養物、蛋白質穩定劑、微生物促生劑在廢水中的比例。
全文摘要
本發明涉及一種用于分解高溫廢水中有機污染物的微生物的培養方法。它是用普通生化曝氣池中的活性污泥作為菌種，經沉淀曝氣，投加采油廢水間歇培養，排出上清液，按比例投加蛋白質穩定劑和微生物促生劑，培養馴化處理高溫廢水的微生物。得到的高溫微生物可有效地處理高溫廢水，特別是可以有效處理高溫采油廢水。整個過程在一間歇反應器中重復進行，具有方法簡單，成本低，馴化時間短的特點。
文檔編號C02F3/34GK1597569SQ0313399
公開日2005年3月23日 申請日期2003年9月15日 優先權日2003年9月15日
發明者許謙, 林大泉, 王俊英 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撫順石油化工研究院