申请日2014.10.28
公开(公告)日2016.06.01
IPC分类号C12N1/38; C12N1/20; C02F3/34
摘要
本发明公开了一种利用催化剂生产过程产生废水富集培养硝化菌的方法，首先选择富含硝化菌的活性污泥作为接种污泥，采用催化剂生产过程中产生的含氨废水作为培养液，采用批次换水并逐渐提高基质氨氮浓度的方式进行培养，每次更换培养液的同时补加硝化菌生长促进剂，所述的硝化菌生长促进剂包括金属盐和多胺类物质，其中金属盐为40~100重量份，优选为50~80重量份，多胺类物质为5~30重量份，优选为10~20重量份;所述的金属盐由钙盐、铜盐、镁盐和/或亚铁盐组成。本发明以工业废水作为培养液并采用投加生长促进剂的方式对硝化菌进行富集培养，使得耐受性强的硝化菌在短时间内快速生长繁殖，在高盐度条件下能高效降解废水中的氨氮。
权利要求书
1.一种利用催化剂生产过程产生废水富集培养硝化菌的方法，其特征在于包括如下内容：首先选择富含硝化菌的活性污泥作为接种污泥，采用催化剂生产过程中产生的含氨废水作为培养液，采用批次换水并逐渐提高基质氨氮浓度的方式进行培养，每次更换培养液的同时补加硝化菌生长促进剂，所述的硝化菌生长促进剂包括金属盐和多胺类物质，其中金属盐为40~100重量份，多胺类物质为5~30重量份，所述的金属盐由钙盐、铜盐、镁盐和/或亚铁盐组成;直到硝化菌培养液完全为催化剂生产过程中产生的废水，并且24h内培养液中氨氮去除率大于90%时，结束一个周期的培养过程。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的硝化菌生长促进剂中金属盐为50~80重量份，多胺类物质为10~20重量份。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述硝化菌生长促进剂中的金属盐是钙盐、镁盐和铜盐，其中Ca2+、Mg2+和Cu2+的摩尔比为(5~15):(5~25):(0.5~5);或者是钙盐、亚铁盐和铜盐，其中Ca2+、Fe2+和Cu2+的摩尔比为(5~15):(1~8):(0.5~5);或者是钙盐、镁盐、亚铁盐和铜盐，其中Ca2+、Mg2+、Fe2+和Cu2+的摩尔比为(5~15):(5~25):(1~8):(0.5~5)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述金属盐是钙盐、镁盐和铜盐时，Ca2+、Mg2+和Cu2+的摩尔比为(8~12):(10~20):(1~4);或者是钙盐、亚铁盐和铜盐时，Ca2+、Fe2+和Cu2+的摩尔比为(8~12):(2~6):(1~4);或者是钙盐、镁盐、亚铁盐和铜盐时，Ca2+、Mg2+、Fe2+和Cu2+的摩尔比为(8~12):(10~20):(2~6):(1~4)。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述硝化菌生长促进剂中的钙盐为CaSO4或者CaCl2;镁盐为MgSO4或者MgCl2;亚铁盐为FeSO4或者FeCl2;铜盐为CuSO4或者CuCl2。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述硝化菌生长促进剂中的多胺类物质为精胺、亚精胺或者两者的混合物。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述硝化菌生长促进剂还包括无机酸羟胺，含量为0.5~15重量份。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述无机酸羟胺为盐酸羟胺、硫酸羟胺或者磷酸羟胺中的一种或几种，含量为2~10重量份。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的催化剂生产过程中产生废水的水质特征为：氨氮浓度为300~1000mg/L，COD浓度为30~200mg/L，全盐量为1~8万mg/L，pH7~11。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述硝化菌富集培养条件为温度18-40℃，优选为25-35℃;溶解氧为1~5mg/L，优选为2~3mg/L;pH为7.0-9.0，优选为7.8-8.5。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述硝化菌富集培养过程中，首先用低含氨废水将催化剂废水进行稀释至氨氮浓度小于100mg/L作为初始培养液，每一批次更换培养液的同时补加生长促进剂，按照培养体系中促进剂浓度10~50mg/L进行补加。
12.根据权利要求1或11所述的方法，其特征在于：所述的硝化菌生长促进剂按照培养体系中促进剂浓度20~40mg/L进行补加，培养液中氨氮浓度每提高100mg/L，则促进剂浓度增加2~5mg/L。
说明书
利用催化剂生产过程产生废水富集培养硝化菌的方法
技术领域
本发明属于生物技术领域，具体涉及一种利用催化剂生产过程中产生废水富集培养硝化菌的方法。
背景技术
生物脱氮方法中，无论是传统的硝化-反硝化，还是新型的短程硝化-反硝化及短程硝化-厌氧氨氧化都需经过硝化菌的硝化作用脱除氨氮。硝化菌属于化能营养型微生物。生物细胞只能利用以ATP等形态保存的能量，不能直接利用化学反应所释放的自由能。在好氧代谢中，ATP主要通过呼吸链的氧化磷酸化作用合成。氨氧化磷酸化效率很低，所能产生的ATP非常有限，这些能量主要用于电子跃迁到较高能级，这使得硝化菌生长很缓慢，世代期为8~36h。硝化菌的细胞壁中肽聚糖含量低，蛋白质和脂肪含量高，因此对环境变化比较敏感，自然界中天然的硝化菌适应性和耐受性比较差，在很多条件下无法与异养型微生物在生长竞争中取得优势。污水处理系统中，当活性污泥中硝化菌含量较低时，依靠调节溶解氧和pH等环境条件无法在较短时间内快速生长繁殖，最终导致现有运行的污水处理系统脱除氨氮能力有限，在工业上通常可以采用向污水处理系统中直接投放培养好的高浓度硝化菌来解决这一问题。无论是直接在污水处理系统中培养硝化菌还是在污水处理系统外培养硝化菌，都需要添加促进生长的物质，才能加快硝化菌的生长速率。
中国专利CN200510111874.5、CN200510111876.4、CN200510111877.9和CN200510111875.X分别提出了利用不同的金属盐组合而成的硝化菌生长促进剂，主要成分包括糖蜜、金属盐(铁盐、锰盐、钙盐和镁盐)和吸附剂。使用该促进剂后氨氮去除率可以提高20%以上。但由于吸附剂主要是沸石粉、硅藻土、粉末活性炭或粉煤灰等物质，这些吸附剂的投加势必会增大污泥产量。中国专利CN200710010383.0公开了一种活性污泥中高效硝化菌的富集方法，是采用间歇式活性污泥法，通过逐渐提高培养液氨氮浓度的方法来进行富集;中国专利CN201010221166.8公开了一种亚硝化优势菌群的培养方法，采用三个优化阶段进行培养。以上发明都是采用投加铵盐的方式配置培养液，这额外增加了脱氮微生物的培养成本。
CN1354786A公开了一种活性污泥中高浓度硝化菌的培养方法，是以下水污泥和屎尿污泥作为接种污泥，以污泥脱水滤液或硝化脱离液为培养液，其中的氨氮浓度为100～300mg/L，氨氮浓度高于300mg/L会对菌体的生长产生抑制作用，所富集的硝化菌不能耐受高浓度的氨氮。该方法所得的硝化菌处理氨氮浓度高于300mg/L以上的污水时，必须用海水或淡水等稀释到300mg/L以下再处理。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用催化剂生产过程中产生废水富集培养硝化菌方法。本发明以工业废水作为培养液并采用投加生长促进剂的方式对硝化菌进行富集培养，使得耐受性强的硝化菌在短时间内快速生长繁殖，在高盐度条件下能高效降解废水中的氨氮。
本发明利用催化剂生产过程中产生废水富集培养硝化菌方法，包括如下内容：首先选择富含硝化菌的活性污泥作为接种污泥，采用催化剂生产过程中产生的含氨废水作为培养液，采用批次换水并逐渐提高基质氨氮浓度的方式进行培养，每次更换培养液的同时补加硝化菌生长促进剂，所述的硝化菌生长促进剂包括金属盐和多胺类物质，其中金属盐为40~100重量份，优选为50~80重量份，多胺类物质为5~30重量份，优选为10~20重量份;所述的金属盐由钙盐、铜盐、镁盐和/或亚铁盐组成;直到硝化菌培养液完全为催化剂生产过程中产生废水，并且24h内培养液中氨氮去除率大于90%时，结束一个周期的培养过程。
本发明所述硝化菌生长促进剂中的金属盐可以是钙盐、镁盐和铜盐，其中Ca2+、Mg2+和Cu2+的摩尔比为(5~15):(5~25):(0.5~5)，优选为(8~12):(10~20):(1~4);或者是钙盐、亚铁盐和铜盐，其中Ca2+、Fe2+和Cu2+的摩尔比为(5~15):(1~8):(0.5~5)，优选为(8~12):(2~6):(1~4);或者是钙盐、镁盐、亚铁盐和铜盐，其中Ca2+、Mg2+、Fe2+和Cu2+的摩尔比为(5~15):(5~25):(1~8):(0.5~5)，优选为(8~12):(10~20):(2~6):(1~4)。
本发明所述硝化菌生长促进剂中的钙盐为CaSO4或者CaCl2，优选CaSO4;镁盐为MgSO4或者MgCl2，优选MgSO4;亚铁盐为FeSO4或者FeCl2，优选FeSO4;铜盐为CuSO4或者CuCl2，优选CuSO4。所述硝化菌生长促进剂中的多胺类物质为精胺、亚精胺或者两者的混合物。
本发明所述硝化菌生长促进剂还可以包括无机酸羟胺，含量为0.5~15重量份，优选为2~10重量份。所述无机酸羟胺为盐酸羟胺、硫酸羟胺或者磷酸羟胺中的一种或几种，优选为硫酸羟胺。无机酸羟胺的适量加入可以作为羟胺氧还酶的基质直接参与硝化菌的代谢过程、缩短酶促反应进程，同时作为细胞的激活剂可以加速细胞生长。
本发明所述的催化剂生产过程中产生废水的水质特征为：氨氮浓度一般为300~1000mg/L，COD(Cr法，下同)浓度为30~200mg/L，全盐量为1~8万mg/L，pH7~11，属于碱性水。硝化菌富集培养条件为温度18-40℃，优选为25-35℃;溶解氧为1~5mg/L，优选为2~3mg/L;pH为7.0-9.0，优选为7.8-8.5。
本发明所述硝化菌富集培养过程中，首先用低含氨废水将催化剂废水进行稀释至氨氮浓度小于100mg/L作为初始培养液，每一批次更换培养液的同时补加生长促进剂。所述的硝化菌生长促进剂按照培养体系中促进剂浓度10~50mg/L进行投加，优选20~40mg/L进行投加，生长促进剂在每次更换硝化菌培养液时均需要补加，培养液中氨氮浓度每提高100mg/L，则促进剂浓度增加2~5mg/L。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明利用工业废水作为培养液并采用投加生长促进剂的方式进行硝化菌的培养，将所培养的硝化菌直接投加到污水处理过程中具有使用量低、耐受冲击能力强，污水处理效果好等优点。与现有技术相比，一方面可以降低硝化菌的培养成本，另一方面可以在菌体培养的同时处理催化剂生成过程中产生的含氨废水，实现经济效益和社会效益双丰收。
2、本发明在硝化菌富集培养过程中补加特殊组成和配比的生长促进剂，使得硝化菌在金属盐、多胺类物质及无机酸羟胺的共同作用下，在短时间内快速生长繁殖，解决了硝化菌生长慢的问题，使用促进剂后硝化菌的生长速率可以增加10~100倍。
3、本发明使用的生长促进剂中含有的金属盐所提供的金属离子作为硝化菌生长所需要的元素，同时作为酶的组份提高酶的活性，可以快速降解底物，加速酶促反应进程。多胺类物质可以促进细胞增殖，并且与金属离子共同作用，可以加快细胞增殖，并能够提高所收获菌体的沉降性和稳定性，延长菌体使用寿命。
