申请日2013.01.05
公开(公告)日2014.05.21
IPC分类号C12N11/10; C02F3/34; C12N11/08
摘要
本发明公开了一种固定化低温硝化菌及其在处理低温氨氮废水中的应用，本发明提供的一种采用固定化低温硝化菌处理低温氨氮废水的方法，该方法可在较短的时间内获得混合耐低温硝化菌种，固定化载体比表面积大(达20000m2/m3)，固定强度高，且保留较高的菌种活性，可在反应器运行中随时投放，迅速激活，与现有固定化低温硝化菌技术相比，本发明将污水处理温度降到5~8℃，有着巨大的节能效益并更适合我国无数处理环境，具有很高的应用价值。
权利要求书
1.一种制备用于处理低温氨氮废水的固定化低温硝化菌的方法，其特征在于 包括以下步骤：
(1)低温硝化菌株的驯化：将取自冬季哈尔滨太平污水处理厂的活性污泥置 于实验室生化培养箱内，6~10℃培养，培养基主要成分为：COD(葡萄糖)为200～ 500mg/L，NH3+-N(NH4Cl)为50～100mg/L，NaHCO3为300～1000mg/L，并加入由 微量元素组成的营养液，使所加入的各微量元素的终浓度为CaCO31.0g/L、K2HPO40.75g/L、MnSO40.01g/L、MgSO4·4H2O0.03g/L;经过3个月时间耐低温硝化污泥驯化 成熟，取驯化成熟的硝化污泥上清液采用平板划线分离方法进行分离，亚硝化细菌 分离采用的培养基为改良的斯蒂芬逊(Stephenson)培养基，硝化细菌分离采用硝 化细菌培养基，分离物置于4℃培养箱培养，选择生长良好的菌落继续驯化培养;
(2)取出已培养好的硝化细菌菌种培养液以及亚硝化细菌菌种培养液分别离 心分离15min，4000r/min，弃去上清液，将沉淀物用pH=7.2磷酸盐缓冲液清洗2 遍，生理食盐水清洗3遍，再离心，弃去上清液，分别称相同质量的湿菌体，加 蒸馏水配制成耐冷菌悬浮液;
固定化方法的选择：包括以海藻酸钠作为固定化材料的方法，包括包埋法、吸 附法;以聚乙烯醇作为固定化材料的方法，包括包埋法、吸附法;以不同粒径蛭石 固定化材料的方法，包括吸附法;最终得到固定化低温硝化菌制品。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于以聚胺脂泡沫为生物载体、海藻酸 钠为包埋剂、氯化钙为交联剂制作固定化载体。
3.按照权利要求1或2所述的方法制备得到的固定化低温硝化菌。
4.权利要求3所述的固定化低温硝化菌在处理低温氨氮废水中的应用。
说明书
一种固定化低温硝化菌及其在处理低温氨氮废水中的应用
技术领域
本发明涉及生物脱氮污水处理技术，特别是一种采用固定化低温硝化菌处理低 温氨氮废水的方法，属于生物技术领域。
背景技术
当冬季污水温度低于15℃时，硝化速率急剧降低，5℃左右时，硝化作用基本 停止，硝化效果变差使得氨氮和总氮无法达到排放标准，随着排放标准的日益严格， 这个问题越发突出。很多污水处理厂进入冬季调试运行后，常常要经过很长时间的 调整，才能保证氨氮达标，长期氨氮不达标排放会造成水体富营养化，恶化水体生 态环境。研究发现：冬季低温时，污水处理站包括好氧硝化在内的污水处理效率降 到了50%左右，当水温低于4℃时，几乎无处理效果;同时低温会导致污泥膨胀等 现象出现。需要寻找合适的方法强化冬季低温条件下生物系统对氨氮的硝化能力， 缩短生物培养期，使其具有良好的环境效应。针对上述问题，国内外所做的研究主 要集中于工艺的改进和功能菌的筛选，工艺的改进包括对活性污泥法和生物膜法的 改进。
低温好氧硝化在工艺方面的改进主要包括活性污泥法和生物膜法这两方面的 改进。其中，对活性污泥法的改进包括对传统活性污泥法、SBR、A2/O等工艺的改 进，是通过优化运行操作条件等方式实现的;生物膜法的改进包括生物膜载体、生 物流化床以及曝气生物滤池(BAF)等几个方面，是通过将驯化的耐低温菌固定在载 体上、优化运行控制条件等方式实现的。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在的技术问题，提供的一种采用固定化低温硝化菌 处理低温氨氮废水的方法，该方法可在较短的时间内获得混合耐低温硝化菌种，固 定化载体比表面积大(达20000m2/m3)，固定强度高，且保留较高的菌种活性，可 在反应器运行中随时投放，迅速激活，与现有固定化低温硝化菌技术相比，本发明 将污水处理温度降到5~8℃，有着巨大的节能效益并更适合我国无数处理环境，具 有很高的应用价值。
为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案为：
一种制备用于处理低温氨氮废水的固定化低温硝化菌的方法，其特征在于包括 以下步骤：
(1)低温硝化菌株的驯化：将取自冬季哈尔滨市太平污水处理厂的活性污泥 置于实验室生化培养箱内，6~10℃培养，培养基主要成分为：COD(葡萄糖)为 200～500mg/L，NH3+-N(NH4CI)为50～100mg/L，NaHCO3为300～1000mg/L，并 加入由微量元素组成的营养液，使所加入的各微量元素的终浓度为CaCO31.0g/L、 K2HPO40.75g/L、MnSO40.01g/L、MgSO4·4H200.03g/L;经过3个月时间耐低温硝化污 泥驯化成熟，取驯化成熟的硝化污泥上清液采用平板划线分离方法进行分离，亚硝 化细菌分离采用的培养基为改良的斯蒂芬逊(Stephenson)培养基，硝化细菌分离 采用硝化细菌培养基，分离物置于4℃培养箱培养，选择生长良好的菌落继续驯化 培养;
(2)取出已培养好的硝化细菌菌种培养液以及亚硝化细菌菌种培养液分别离 心分离15min，4000r/min，弃去上清液，将沉淀物用pH=7.2磷酸盐缓冲液清洗2 遍，生理食盐水清洗3遍，再离心，弃去上清液，分别称相同质量的湿菌体，加 蒸馏水配制成耐冷菌悬浮液;
固定化方法的选择：包括以海藻酸钠作为固定化材料的方法，包括包埋法、吸 附法;以聚乙烯醇作为固定化材料的方法，包括包埋法、吸附法;以不同粒径蛭石 固定化材料的方法，包括吸附法;最终得到固定化低温硝化菌制品。
在本发明中，优选的，是以聚胺脂泡沫为生物载体、海藻酸钠为包埋剂、氯化 钙为交联剂制作固定化载体。其具体流程图如图1所示。
按照以上任一项所述的方法制备得到的固定化低温硝化菌。
所述的固定化低温硝化菌在处理低温氨氮废水中的应用。
对本发明所得到的固定化菌剂制品进行机械强度测试，具体步骤为：将等量采 用几种不同材料(包括以海藻酸钠、聚乙烯醇或不同粒径蛭石作为固定化材料)的 固定化制品放入含30mL蒸馏水的三角瓶中，分别在8℃，150r·min-1恒温摇床，振 荡24h，观察固定化细胞的破损程度。
对本发明的固定化菌剂制品的传质性能进行测试，具体步骤为：将等量采用几 种不同材料(包括以海藻酸钠、聚乙烯醇或不同粒径蛭石作为固定化材料)的固定 化细胞浸没于蓝黑墨水中，使其充分浸染，随后将它们置于蒸馏水中，观测小球的 褪色情况，结合其染色和褪色速率确定其传质性能的优劣。
实验证明，本发明的固定化载体物化特性为，比表面积增大，可达20000m2/m3， 吸水能力强，能吸收本身重量250%的水分，可调节密度、沉淀速度、带电负荷以 及导电性。载体扫描电镜图片如图2所示。生物吸附混合固定化硝化菌成品电镜图 片(200×)如图3所示。生物吸附混合固定化硝化菌成品电镜图片(6000×)如图4 所示。
本发明的优点是：1)以引进国外先进膜生物载体为吸附材料，将经过化学试 剂包埋的菌剂制品吸附于载体内部，载体本身的环境有利于生物细胞的增殖，可达 到较高的菌体浓度，同时固定化状态避免了单一生物膜法菌种流失现象，使单位体 积内微生物活性大大提高，进而提高反应效率;2)本发明为生物脱氮技术，该技 术可以在反应器运行过程中随时投放，且迅速激活，引用方便;3)本发明将污水 处理温度降到5~8℃，有着巨大的节能效益并更适合我国无数处理环境，具有很高 的应用价值。
