申请日2012.04.13
公开(公告)日2013.10.30
IPC分类号C12N11/10; C02F3/34; C12N11/08
摘要
本发明公开了一种固定化硝化细菌的制备及水处理使用方法，该方法直接采用好氧污泥或剩余污泥作为固定化用菌种，将聚乙烯醇、海藻酸钠以及其他添加剂加热溶解于水中并充分混合，得到一定比例的混合胶体，并冷却至5℃~40℃，并将菌种与混合胶体按一定比例充分混合后，滴加到固定液中，在低温条件下充分接触一定时间，对其固化交联;交联后在合适温度下使其脱水至一定比例，制备过程完成。本发明能够解决硝化细菌生长缓慢、世代周期长、在生化体系与异养菌竞争不占优势、易流失等不足，并可简化载体制备过程，避免常规制备方法时所需培养池(罐)容积较大、成本较高等问题，提供一种简便、经济的固定化硝化细菌制备及使用方法。
权利要求书
1.一种固定化硝化细菌的制备及水处理使用方法，其特征在于包含如下步骤和工艺条件：
(1) 采用传统活性污泥法系统中好氧污泥，或传统活性污泥法系统中的剩余污泥经1-5倍体积的清水清洗后，经脱水至含水率为50%~90%，作为固定化用菌种;
(2) 将聚乙烯醇、海藻酸钠以及其他添加剂加热溶解于水中并充分混合，得到一定比例的混合胶体，并冷却至5℃~40℃;
(3) 将(1)步得到的菌种与第(2)步得到的混合胶体按一定比例充分混合，得到菌胶混合液;
(4) 将第(3)步得到的菌胶混合液滴加到固定液中，在低温条件下充分接触一定时间，对其固化交联;
(5) 固化结束后，洗净制备完成的固定化球体，并在合适温度下使其脱水至一定比例后，制备过程完成;
(6) 制备完成后的固定化球体置于0℃~10℃温度下保存;
(7) 固定化球体使用时，将其投入到生化处理系统并经过一定时间的活化、驯化后，即可完成硝化细菌的富集。
2.根据权利要求1所述的固定化硝化细菌的制备及水处理使用方法，其特征在于统活性污泥法系统是指系统污泥沉降比为20%~30%、污泥体积指数SVI为50mL/g~150mL/g、MLVSS/MLSS为0.75~0.85的生活或工业污水活性污泥法处理系统。
3.根据权利要求1所述传的固定化硝化细菌的制备及水处理使用方法，其特征在于菌种脱水方式包括离心、热泵干燥箱干燥、自然干化等方式。
4.根据权利要求1所述传的固定化硝化细菌的制备及水处理使用方法，其特征在于混合胶体中，聚乙烯醇质量百分比为1%~15%，海藻酸钠质量百分比为0.1%-5%，其他添加剂包括二氧化硅、活性炭、沸石等无机颗粒中的一种或几种，质量百分比为0.1%~5%。
5.根据权利要求1所述传的固定化硝化细菌的制备及水处理使用方法，其特征在于菌胶混合液中，菌种重量(按绝干重量)与混合胶体重量的比例为0.5~5:10。
6.根据权利要求1所述传的固定化硝化细菌的制备及水处理使用方法，其特征在于固定液为铝盐或钙盐与硼酸的混合液，铝盐包括硫酸铝、氯化铝等，质量百分比为0.1%-10%;钙盐为氯化钙，质量百分比为0.1%-10%;硼酸为饱和硼酸。
7.根据权利要求1所述传的固定化硝化细菌的制备及水处理使用方法，其特征在于菌胶混合液与固定液的固化交联是在0℃~10℃温度范围内进行，固定交联时间为5h~24h。
8.根据权利要求1所述传的固定化硝化细菌的制备及水处理使用方法，其特征在于固定化球体的脱水过程是在15℃~40℃温度范围内进行，脱水方式包括烘箱烘烤、热泵干燥箱干燥、自然风干等，脱水后固定化球体含水率为35%~80%。
9. 根据权利要求1所述传的固定化硝化细菌的制备及水处理使用方法，其特征在于固定化球体的活化、驯化是指将制备完成的固定化球体投入到常规生化系统(包括常规活性污泥法系统、生物膜法系统等)，按照常规活性污泥培养硝化细菌或亚硝化细菌的方式活化、驯化，驯化完成后，投加了固定化球体的系统按照常规生化系统硝化-反硝化或短程硝化-反硝化运行参数进行。
说明书
一种固定化硝化细菌的制备及水处理使用方法
技术领域
本发明属于水处理领域，具体涉及一种固定化硝化细菌的制备及水处理使用方法。
背景技术
氨氮废水来源于化工、冶金、钢铁等多个行业，大量的氨氮废水的直接排放会刺激藻类等水生植物过度生长，出现赤湖、赤潮等富营养化的污染现象，其中一些藻类蛋白质毒素可富集在水产生物体内，并通过食物链使人中毒。目前国内对氨氮废水的处理方法主要是通过生物脱氮，利用硝化细菌的硝化作用以及反硝化细菌的脱氮作用实现废水中氮的去除。然而，硝化细菌生长缓慢、世代周期长、在传统生化体系与异养菌竞争不占优势而易被淘汰，在常规生化处理系统中硝化细菌所占比例往往较低，为解决上述问题，固定化硝化细菌技术孕育而生。固定化微生物技术是现代生物工程领域中的一项新兴技术，是通过化学或物理的手段将游离细胞或酶定位于限定的空间区域内，使其保持活性的方法。它能够延长硝化细菌在系统内的固体停留时间和维持较高的细菌浓度，从而提高系统硝化速率。但常规方法是采用富集后或者单一的的硝化细菌作为原始菌种进行固定化硝化细菌的制备，这种方式存在前期菌种的驯化、富集过程较为繁琐、所需培养池(罐)容积太大、成本较高且不易批量化生产等不足，从而影响到技术的推广及应用。因此，寻求一种简便、经济的固定化硝化细菌制备及使用方法是解决该技术运用及推广的根本办法。
发明内容
在此处键入发明内容描述段落。本发明的目的是为了解决硝化细菌生长缓慢、世代周期长、在传统生化体系与异养菌竞争不占优势、易流失等不足，以及现有固定化硝化细菌方法在制备前菌种的驯化、富集过程较为繁琐、所需培养池(罐)容积太大、成本较高等问题，提供一种简便、经济的固定化硝化细菌制备及使用方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种固定化硝化细菌的制备及水处理使用方法，步骤如下：
(1) 采用传统活性污泥法系统中好氧污泥，或传统活性污泥法系统中的剩余污泥经1-5倍体积的清水清洗后，经脱水至含水率为50%~90%，作为固定化用菌种;
(2) 将聚乙烯醇、海藻酸钠以及其他添加剂加热溶解于水中并充分混合，得到一定比例的混合胶体，并冷却;
(3) 将(1)步得到的菌种与第(2)步得到的混合胶体按一定比例充分混合，得到菌胶混合液;
(4) 将第(3)步得到的菌胶混合液滴加到固定液中，在低温条件下充分接触一定时间，对其固化交联;
(5) 固化结束后，洗净制备完成的固定化球体，并在合适温度下使其脱水至一定比例后，制备过程完成;
(6) 制备完成后的固定化球体置于合适温度下保存;
(7) 固定化球体使用时，将其投入到生化处理系统并经过一定时间的活化、驯化后，即可完成硝化细菌的富集。
所述传统活性污泥法系统是指系统污泥沉降比为20%~30%、污泥体积指数SVI为50mL/g~150mL/g、MLVSS/MLSS为0.75~0.85的生活或工业污水活性污泥法处理系统。
所述菌种为传统生化系统中活性污泥，其中包含了硝化细菌、亚硝化细菌等多种微生物，可利用固定化球体实际使用时的水质及运行条件对其中的一种或几种微生物进行富集。
所述菌种脱水方式包括离心、热泵干燥箱干燥、自然干化等方式。
所述混合胶体中，聚乙烯醇质量百分比为1%~15%，海藻酸钠质量百分比为0.1%-5%，其他添加剂包括二氧化硅、活性炭、沸石等无机颗粒中的一种或几种，质量百分比为0.1%~5%;冷却后温度为5℃~40℃。
所述菌胶混合液中，菌种重量(按绝干重量)与混合胶体重量的比例为0.5~5:10。
所述固定液为铝盐或钙盐与硼酸的混合液，铝盐包括硫酸铝、氯化铝等，质量百分比为0.1%-10%;钙盐为氯化钙，质量百分比为0.1%-10%;硼酸为饱和硼酸。
所述菌胶混合液与固定液的固化交联是在0℃~10℃温度范围内进行，固定交联时间为5h~24h。
所述固定化球体的脱水过程是在15℃~40℃温度范围内进行，脱水方式包括烘箱烘烤、热泵干燥箱干燥、自然风干等。脱水后固定化球体含水率为35%~80%。
所述固定化球体的保存是在0℃~10℃温度范围内进行的。
所述固定化球体的活化、驯化是指将制备完成的固定化球体投入到常规生化系统(包括常规活性污泥法系统、生物膜法系统等)，按照常规活性污泥培养硝化细菌或亚硝化细菌的方式活化、驯化，驯化完成后，投加了固定化球体的系统按照常规生化系统硝化-反硝化或短程硝化-反硝化运行参数进行。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1. 制备过程简便、经济、灵活。传统固定化硝化细菌技术采用的菌种要么采用筛选提纯、富集后的硝化细菌，要么采用经驯化后硝化细菌占主体的活性污泥。前一类菌种的制备成本较高，且种类单一，菌种易在开放性体系中变异、失活;后一类菌种的培养过程较为繁琐，往往需要15~30天的培养周期，期间会消耗大量的培养基，并且需要设置大型的培养池(罐)。本发明直接采用传统活性污泥法系统中好氧污泥或剩余污泥，节省了大量的前期菌种培养步骤，并且在大型污水厂内即可就地实现固定化球体的制备，制备过程简便、经济且灵活。
2. 本发明利用固定化技术使微生物尤其是硝化细菌保存在固定化球体内可增加其在生化系统中的停留时间，有效地解决生化系统中硝化细菌生长缓慢、世代周期长、在传统生化体系与异养菌竞争不占优势、易流失等问题。此外，针对废水中污染物的多样性，菌种来自传统生化系统，自身具有多样性及较强的适应能力，其对废水中氨氮以外的其他污染物也有较好的去除能力。
3. 随着国内污水处理厂数量的增加，污水处理厂剩余污泥的处置已成为一个难题。本发明的菌种来自传统生化系统，一方面在生产过程中可以“消耗“污水处理厂的剩余污泥，另一方面，菌种在固定化球体中生长、自身消耗，剩余污泥排放量很少，有利于缓解污泥处理难题。
4. 本发明还能有效解决传统生化系统抗负荷冲击能力弱、活性污泥易膨胀等问题。
