公布日：2022.12.09
申请日：2022.06.21
分类号：C02F3/30(2006.01)I;C02F3/34(2006.01)I;C02F3/12(2006.01)I;C02F3/28(2006.01)I;C12N1/20(2006.01)N;C12N1/36(2006.01)N;
C02F101/30(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C12R1/07(2006.01)N
摘要
本发明涉及DMF废水处理领域，公开了一种A/O系统处理DMF废水的方法，包括以下步骤：将DMF废水通入厌氧池中进行厌氧生物降解，而后将厌氧池的出水通入好氧池中进行好氧生物降解；所述厌氧池和好氧池的活性污泥中均接种有芽孢杆菌DMF‑4，所述芽孢杆菌DMF‑4已在2022年4月11日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCCNO：M2022413，微生物分类命名为芽孢杆菌Bacillussp.。本发明通过在厌氧池和好氧池中接种芽孢杆菌DMF‑4，能够强化A/O系统对DMF废水的处理效果，使A/O工艺前无需进行吹脱等物化处理，因而能够缩短DMF废水处理流程，降低废水处理成本和能耗。
权利要求书
1.一种A/O系统处理DMF废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：将DMF废水通入厌氧池中进行厌氧生物降解，而后将厌氧池的出水通入好氧池中进行好氧生物降解；所述厌氧池和好氧池的活性污泥中均接种有芽孢杆菌DMF-4，所述芽孢杆菌DMF-4已在2022年4月11日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCCNO：M2022413，微生物分类命名为芽孢杆菌Bacillussp.。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述厌氧生物降解和好氧生物降解过程循环进行1-3次。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述好氧池和厌氧池在投用前，在其中装入填料和活性污泥，进行填料挂膜和活性污泥的第一阶段驯化，而后再进行活性污泥的第二阶段驯化和接种芽孢杆菌DMF-4；所述活性污泥的第一阶段驯化是以难降解有机物和COD作为选择压力，进行活性污泥驯化；所述活性污泥的第二阶段驯化是以盐度作为选择压力，进行活性污泥驯化。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述活性污泥的第二阶段驯化和接种芽孢杆菌DMF-4的具体过程如下：将DMF废水的盐度调节至0.8-1.2%，连续通过厌氧池和好氧池，至出水水质稳定；而后将DMF废水的盐度调节至1.8-2.2%，连续通过厌氧池和好氧池，至出水水质稳定；再将DMF废水的盐度调节至2.8-3.2%，连续通过厌氧池和好氧池，至出水水质稳定后，向好氧池和厌氧池中投加芽孢杆菌DMF-4，继续通入盐度为2.8-3.2%的DMF废水，至出水水质稳定。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述投加芽孢杆菌DMF-4的过程为分批多次投加。
6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述厌氧池中，控制废水的溶解氧含量低于0.5mg/L。
7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述好氧池中，控制废水的溶解氧含量为2-4mg/L。
8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述好氧池和厌氧池中，控制废水的温度为25-35℃。
9.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在通入厌氧池前，将DMF废水的盐度调节至3%及以下，pH调节至7.0-8.5。
10.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述厌氧池中的水力停留时间为18-30h，所述好氧池中的水力停留时间为18-30h。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种A/O系统处理DMF废水的方法。该方法通过在厌氧池和好氧池中接种芽孢杆菌DMF-4，能够强化A/O系统对DMF废水的处理效果，使A/O工艺前无需进行吹脱等物化处理，因而能够缩短DMF废水处理流程，降低废水处理成本和能耗。
本发明的具体技术方案为：一种A/O系统处理DMF废水的方法，包括以下步骤：将DMF废水通入厌氧池中进行厌氧生物降解，而后将厌氧池的出水通入好氧池中进行好氧生物降解；所述厌氧池和好氧池的活性污泥中均接种有芽孢杆菌DMF-4，所述芽孢杆菌DMF-4已在2022年4月11日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏单位地址为中国.武汉.武汉大学，保藏编号为CCTCCNO：M2022413，微生物分类命名为芽孢杆菌Bacillussp.。
本发明中使用的菌株DMF-4初步鉴定属于芽孢杆菌属(Bacillus)，经进一步鉴定，其微生物分类为环太芽孢杆菌(Bacilluscirculans)。该菌株对DMF和盐度具有较高的耐受性，能够在高盐和高DMF浓度的环境中生长繁殖，并以DMF为唯一碳源和氮源，通过将DMF降解成DMA和甲酸，再进一步降解成氨和甲醛，实现DMF的高效降解。而在本发明之前，尚未在环太芽孢杆菌这一种中发现能够降解DMF的菌株。
本发明将芽孢杆菌DMF-4接种到好氧池和厌氧池中，能通过以下两方面作用，强化A/O系统对DMF废水的处理效果：一方面，该菌株本身能够高效降解高盐DMF废水中的DMF，降低废水COD值；另一方面，该菌株能够降低DMF废水的毒性，从而对活性污泥中的其他菌株产生保护作用，促进功能性的菌株生长繁殖，从而有效去除废水中的COD和氨氮。通过这种方式，在A/O工艺前，无需对DMF废水进行吹脱等物化处理，即可实现较好的COD和氨氮去除效果，因而能够缩短DMF废水处理流程，降低废水处理成本和能耗。
作为优选，所述厌氧生物降解和好氧生物降解过程循环进行1-3次。
作为优选，所述好氧池和厌氧池在投用前，在其中装入填料和活性污泥，进行填料挂膜和活性污泥的第一阶段驯化，而后再进行活性污泥的第二阶段驯化和接种芽孢杆菌DMF-4；所述活性污泥的第一阶段驯化是以难降解有机物和COD作为选择压力，进行活性污泥驯化；所述活性污泥的第二阶段驯化是以盐度作为选择压力，进行活性污泥驯化。
DMF废水具有盐度高、DMF毒性大、COD值高的特性，可生化性较差，常规的活性污泥难以适应DMF废水的这些特性，无法有效降解其中的DMF，降低其COD。因此，本发明在好氧池和厌氧池投用前，分别以难降解有机物和高COD、盐度为选择压力，进行两个阶段的活性污泥驯化，使活性污泥中的微生物在优胜劣汰的法则下，优势的菌种逐渐被驯化和筛选出来，能够在DMF废水中正常的生长繁殖，因此可以更快的适应环境，有效去除DMF废水中的COD。
进一步地，所述活性污泥的第二阶段驯化和接种芽孢杆菌DMF-4的具体过程如下：将DMF废水的盐度调节至0.8-1.2％(即氯化钠含量为8-12g/L)，连续通过厌氧池和好氧池，至出水水质稳定；而后将DMF废水的盐度调节至1.8-2.2％(即氯化钠含量为18-22g/L)，连续通过厌氧池和好氧池，至出水水质稳定；再将DMF废水的盐度调节至2.8-3.2％(即氯化钠含量为28-32g/L)，连续通过厌氧池和好氧池，至出水水质稳定后，向好氧池和厌氧池中投加芽孢杆菌DMF-4，继续通入盐度为2.8-3.2％的DMF废水，至出水水质稳定。
第二阶段细分为四个阶段，具体如下：1)在0.8-1.2％的盐度下，虽然对微生物有一定的抑制作用，但是不足以产生刺激，系统内的微生物能够通过自身机制来调节细胞内渗透压平衡和保护蛋白质，在该阶段，能够降解低盐DMF废水中DMF的优势菌种大量繁殖。
2)而后将进水盐度提高至1.8-2.2％，盐度升高导致部分淡水微生物死亡，并且使部分微生物细胞的渗透压变高，引起细胞质壁分离，蛋白质流失，使酶的活性降低，新陈代谢变得缓慢，只有少部分耐盐菌株和嗜盐菌株代谢正常。
3)稳定后继续将进水盐度提高至2.8-3.2％，过高的盐度产生了毒害作用，使大部分淡水微生物死亡，生物种类减少，协同作用变差，只有少部分耐盐菌株和嗜盐菌株代谢正常。
4)经上述三个盐度的筛选后，厌氧池和好氧池中的耐盐菌株和嗜盐菌株称为优势菌种，其大量繁殖提高了整个系统对高盐废水的抗负荷能力，但对DMF废水的处理效果仍然较差。此后，向池内投加本发明的芽孢杆菌DMF-4，该菌株能有效降解高盐DMF废水中的DMF，同时可以对活性污泥中功能性的细菌群落的复苏和繁殖起到促进作用。
经过以上四个阶段后，菌株DMF-4与逐渐被驯化耐盐、嗜盐菌株成为主要作用的微生物，从而实现对高盐DMF废水中COD和氨氮的高效去除。
进一步地，所述投加芽孢杆菌DMF-4的过程为分批多次投加。
采用分批多次投加的方式，可以保证菌株具有较好的代数，使其在水中浓度保持较高的水平，更容易成为优势菌株，与其他不同种类的降解微生物相互协调、共同代谢，有利于对高盐DMF废水中COD的去除。
作为优选，所述厌氧池中，控制废水的溶解氧含量低于0.5mg/L。
作为优选，所述好氧池中，控制废水的溶解氧含量为2-4mg/L。
作为优选，所述好氧池和厌氧池中，控制废水的温度为25-35℃。
作为优选，在通入厌氧池前，将DMF废水的盐度调节3％及以下(即氯化钠含量为30g/L及以下)，pH调节至7.0-8.5。
作为优选，所述厌氧池中的水力停留时间为18-30h，所述好氧池中的水力停留时间为18-30h。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)本发明中采用的环太芽孢杆菌DMF-4具有较好的耐盐和耐DMF性能，并能在高盐和高DMF浓度的环境中，以DMF为唯一碳源和氮源，快速生长繁殖并高效降解DMF，而此前尚未发现有其他环太芽孢杆菌菌株能够降解DMF；(2)本发明通过在厌氧池和好氧池中接种芽孢杆菌DMF-4，能够强化A/O系统对DMF废水的处理效果，使A/O工艺前无需进行吹脱等物化处理，即可实现较好的DMF废水处理效果，因而能够缩短废水处理流程，降低处理成本和能耗；(3)在以盐度作为选择压力进行活性污泥驯化的过程中，依次进行0.8-1.2％盐度驯化、1.8-2.2％盐度驯化、2.8-3.2％盐度驯化和芽孢杆菌DMF-4接种，能够使菌株DMF-4和耐盐、嗜盐菌株成为主要作用的微生物，从而实现对高盐DMF废水中COD和氨氮的高效去除。
（发明人：胡正峰;刘帅;谭映宇;包天欣;戴武;蔡俊云;梅荣武;王慧荣;王博）
