申請日2017.11.08

　　公開(公告)日2018.03.23

　　IPC分類號C12N11/14; C12N1/20; C02F3/12

　　摘要

　　本發(fā)明屬于工業(yè)廢水生化處理領(lǐng)域，具體涉及一種含鹽廢水處理的活性污泥的馴化劑的制備方法。本發(fā)明從腌肉中篩選一種高效嗜鹽菌，投加嗜鹽的菌種，改善微生物組成，增強(qiáng)反應(yīng)主體活性污泥的活性，因其特殊的耐鹽機(jī)理，適于在高鹽環(huán)境生長并降解有機(jī)物，嗜鹽菌既可以從環(huán)境中直接吸收甜菜堿和四氫嘧啶等，也可以通過吸收其底物在細(xì)胞內(nèi)自行合成，這種機(jī)制可使微生物在高鹽環(huán)境中抵抗?jié)B透壓的改變，進(jìn)而具有較強(qiáng)的適應(yīng)力，提高抗鹽度沖擊能力。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種含鹽廢水處理的活性污泥的馴化劑的制備方法，其特征在于，該制備方法包括如下步驟：

　　取腌肉切塊，加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%生理鹽水中混合均勻，振蕩，靜置，取上清液，使用無菌水將上清液稀釋至10-5的稀釋級，得菌液，取稀釋后嗜鹽菌菌液接種至嗜鹽菌富集液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，重復(fù)富集培養(yǎng)2次，得嗜鹽菌富集培養(yǎng)液，挑取嗜鹽菌富集培養(yǎng)液劃線接種至嗜鹽菌分離純化平板培養(yǎng)基，培養(yǎng)，得嗜鹽菌培養(yǎng)物，挑取菌徑最大的菌落，重復(fù)劃線培養(yǎng)2~3次，得純化嗜鹽菌菌落，挑取純化嗜鹽菌菌落接種至嗜鹽菌富集液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，得純化嗜鹽菌培養(yǎng)液，離心，取菌絲體，干燥，得嗜鹽菌粉末;

　　取污泥加入無菌水，振蕩，靜置，取上清液，并將上清液加入硝化菌富集培養(yǎng)基中培養(yǎng)，得富集培養(yǎng)菌液，將富集培養(yǎng)菌液用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的生理鹽水梯度稀釋至10-7的稀釋級，得稀釋液后菌液，取稀釋后菌液涂布于硝化菌分離純化培養(yǎng)基，培養(yǎng)，挑取產(chǎn)生藍(lán)色暈圈的菌落接種至硝化菌分離純化培養(yǎng)基劃線分離2~3次，得純化硝化菌菌落，挑取純化硝化菌菌落接種至硝化菌富集培養(yǎng)基中，培養(yǎng)，得純化硝化菌培養(yǎng)液，離心，取菌絲體，干燥，得硝化菌粉末;

　　將花生殼基生物質(zhì)炭烘干，研磨搗碎后過篩，得花生殼基炭粉末，將花生殼基炭粉末加入KOH溶液中，浸泡，得花生殼基炭浸泡物，將花生殼基炭浸泡物置于石英舟中，放入烘箱中，設(shè)定溫度為600~800℃，恒溫活化，得活化花生殼基炭，將活化花生殼基炭用濃度為0.1mol/L的鹽酸溶液洗滌，得酸洗花生殼基炭，用去離子水洗滌酸洗花生殼基炭至pH至7.0±0.2，干燥，制得花生殼基多孔炭;

　　將嗜鹽菌粉末、硝化菌粉末、花生殼基多孔炭、海藻糖、甜菜堿按質(zhì)量比3：5：15：5：2混合均勻，即可用作含鹽廢水處理的活性污泥的馴化劑。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鹽廢水處理的活性污泥的馴化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中嗜鹽菌提取原料腌肉購于農(nóng)貿(mào)市場;嗜鹽菌分離純化平板培養(yǎng)基的配方為按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，取NaCl 40~50份，無水MgSO4 9~11份，檸檬酸鈉2~3份，KCl 2~5份，無水CaCl20.2~0.5份，蛋白胨10~15份，酵母抽提物2~5份，瓊脂20~25份，水1000份，pH 7.5±0.2，121℃滅菌15 min;嗜鹽菌富集液體培養(yǎng)基：去掉嗜鹽菌分離純化平板培養(yǎng)基中瓊脂成分，其他組分不變。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鹽廢水處理的活性污泥的馴化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中腌肉規(guī)格為0.5cm×0.5cm塊狀，腌肉與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%生理鹽水的質(zhì)量比為1：10;上清液與無菌水的體積比為1：9;稀釋后嗜鹽菌菌液按體積比1：8接種至嗜鹽菌富集液體培養(yǎng)基中，30~35℃、180r/min培養(yǎng)2~3天;嗜鹽菌培養(yǎng)物的培養(yǎng)條件為30~35℃培養(yǎng)2~3天;純化嗜鹽菌培養(yǎng)液的培養(yǎng)條件為30~35℃培養(yǎng)3~5天。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鹽廢水處理的活性污泥的馴化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中反硝化菌提取原料取自某泡菜廠附近的高鹽廢水中沉積污泥;硝化菌富集培養(yǎng)基：按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，取蛋白胨12~15份，NaCl6~8份，KNO3 1~2份，丁二酸鈉2~3份，水1000份，pH 值為7.0±0.5;硝化菌分離純化培養(yǎng)基：按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，取Na2HPO4 7~8份，KH2PO42~3份，MgSO4·7H2O0.05~0.1份，KNO31~2份，丁二酸鈉9~12份，溴百里酚藍(lán)0.1~0.2份，無水乙醇5~6份，瓊脂20~25份，水1000份，pH值7.0±0.3。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鹽廢水處理的活性污泥的馴化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中污泥與無菌水的質(zhì)量比為1：10;上清液按體積比1：9加入硝化菌富集培養(yǎng)基中，28~30 ℃培養(yǎng)18~24h;純化硝化菌培養(yǎng)液培養(yǎng)條件為30~35℃培養(yǎng)2~3天。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鹽廢水處理的活性污泥的馴化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中花生殼生物質(zhì)炭購買于河南三利公司;花生殼基炭粉末與KOH溶液的質(zhì)量比為2：1，浸泡24~36h。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鹽廢水處理的活性污泥的馴化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中嗜鹽菌粉末、硝化菌粉末、花生殼基多孔炭、海藻糖、甜菜堿的質(zhì)量比為3：5：15：5：2。

　　說明書

　　一種含鹽廢水處理的活性污泥的馴化劑的制備方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于工業(yè)廢水生化處理領(lǐng)域，具體涉及一種含鹽廢水處理的活性污泥的馴化方法。

　　背景技術(shù)

　　高鹽廢水是指水中無機(jī)鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1%的廢水，其來源包括：(1)海水利用：海水加工、海產(chǎn)養(yǎng)殖和海水代用排放產(chǎn)生的廢水;(2)工業(yè)廢水：食品、石油、化工、印染、造紙、皮革、制藥、發(fā)酵等行業(yè)廣泛產(chǎn)生高含鹽高濃有機(jī)廢水;(3)其它：船舶壓艙水、廢水最小化產(chǎn)生的含鹽水(垃圾滲濾液、反滲透濃排水)、大型船艦生活污水。在沿海地區(qū)，若能將高鹽廢水中的有機(jī)物和營養(yǎng)物質(zhì)降低到排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值以下，直接排海不會對生態(tài)環(huán)境造成大的影響;在內(nèi)陸地區(qū)，必須同時(shí)除去高鹽廢水中的無機(jī)鹽、有機(jī)物和營養(yǎng)物才能排放，否則任何偏頗的處理或管理方式都會對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重?fù)p害。因此，在沿海地區(qū)，若采用生化方法及其組合工藝將高鹽廢水中的污染物物和營養(yǎng)物處理到排放標(biāo)準(zhǔn)限值以下，可直接排放，可在很大程度上降低高鹽廢水處理的投資和運(yùn)行費(fèi)用;在內(nèi)陸地區(qū)，若采用基于生化及其組合工藝將高鹽廢水凈化處理后，再采用膜法、蒸發(fā)或其它工藝進(jìn)行除鹽，，回收得到的無機(jī)鹽稍作精制或不做精制即可作為較高純度的工業(yè)鹽，由此可抵消部分除鹽投資和運(yùn)行費(fèi)用，而且從根本上避免了固廢的產(chǎn)生、污染物的轉(zhuǎn)移和二次污染的可能性。

　　活性污泥是一種由細(xì)菌、真菌、原生動物、后生動物及藻類等微生物和它們所附著的有機(jī)物質(zhì)、無機(jī)物質(zhì)構(gòu)成的絮狀污泥的總稱，主要用途為生活污水和工業(yè)廢水的處理，具有生物活性和一定降解廢水能力的絮狀污泥。

　　相對于物化方法，生化處理一般更為經(jīng)濟(jì)友好，是生活污水和工業(yè)廢水處理方法的首要選擇;但是，傳統(tǒng)觀點(diǎn)和工程實(shí)踐均認(rèn)為：高鹽濃度對普通微生物細(xì)胞的生長代謝具有抑制或毒害作用，高鹽環(huán)境下生化處理效率和穩(wěn)定性都較差。因此，普通生化法不能直接用于高鹽廢水處理，必須獲得耐鹽微生物或提高活性污泥的耐鹽能力，才能夠適應(yīng)高鹽廢水生化處理的需要。目前，高鹽廢水生化處理的主要方法包括：鹽度馴化、稀釋生化、選擇耐鹽度高的生化工藝、接種嗜鹽菌強(qiáng)化生物處理。

　　活性污泥通用的馴化方法按照投加菌種分為(1)投加活性污泥，繁殖到預(yù)定沉降比時(shí)，加入實(shí)際廢水鼓風(fēng)曝氣，由少量到全量逐級馴化。(2)投加特定菌種，先放進(jìn)小型培養(yǎng)箱高營養(yǎng)液繁殖后，然后投入大池再繁殖達(dá)到所需的沉降比。按照培養(yǎng)馴化程序分為：(1)同步培養(yǎng)馴化，即用糞便水或生活污水培養(yǎng)活性污泥的同時(shí)加入要處理的工業(yè)廢水。(2)異步培養(yǎng)馴化，即先用糞便水或生活污水培養(yǎng)活性污泥，然后濃度梯度遞增的方式投加工業(yè)廢水，直至活性污泥達(dá)到所需的沉降比。

　　鹽度馴化普通活性污泥可以使其獲得一定的耐鹽能力，但依靠馴化獲得的耐鹽能力很有限，一般不超過3.5%，最高不超過5%;而且，生化處理系統(tǒng)發(fā)揮穩(wěn)定的處理效果的原因：依賴于活性污泥法中多種微生物種群構(gòu)成的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)及其相互作用，鹽度馴化破壞了普通非耐鹽微生物形成的高度穩(wěn)定的微生物群落結(jié)構(gòu)，鹽度馴化過程中促使活性污泥中的少數(shù)弱嗜鹽微生物和耐鹽微生物獲得競爭優(yōu)勢，但由于種類太少、馴化時(shí)間往往不夠，而難以形成穩(wěn)定的種群群落結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致處理效率不高且效果不穩(wěn)定。馴化獲得的活性污泥耐鹽能力不穩(wěn)定、抗鹽度沖擊能力差;馴化時(shí)間長、在高鹽環(huán)境下處理效率下降。先稀釋再生化可以避免高鹽濃度對微生物的抑制和毒害作用，但廢水處理投資和運(yùn)行費(fèi)用都增加，只適用于水量小且有其它低鹽廢水來源進(jìn)行稀釋的情況。

　　因此，針對現(xiàn)有高鹽廢水生化處理方法的缺陷和局限性，我們有必要提出一種簡單易操作的可用于含鹽廢水處理的活性污泥的培養(yǎng)方法，以此來適應(yīng)于社會和有關(guān)部門的需求。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對目前普通鹽度馴化活性污泥的耐鹽能力低，抗鹽度沖擊能力差，在高鹽環(huán)境下處理效率低的問題，提供了一種含鹽廢水處理的活性污泥的馴化劑的制備方法。

　　為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是：

　　一種含鹽廢水處理的活性污泥的馴化劑的制備方法，該制備方法包括如下步驟：

　　(1)取腌肉切塊，加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%生理鹽水中混合均勻，振蕩，靜置，取上清液，使用無菌水將上清液稀釋至10-5的稀釋級，得菌液，取稀釋后嗜鹽菌菌液接種至嗜鹽菌富集液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，重復(fù)富集培養(yǎng)2次，得嗜鹽菌富集培養(yǎng)液，挑取嗜鹽菌富集培養(yǎng)液劃線接種至嗜鹽菌分離純化平板培養(yǎng)基，培養(yǎng)，得嗜鹽菌培養(yǎng)物，挑取菌徑最大的菌落，重復(fù)劃線培養(yǎng)2~3次，得純化嗜鹽菌菌落，挑取純化嗜鹽菌菌落接種至嗜鹽菌富集液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，得純化嗜鹽菌培養(yǎng)液，離心，取菌絲體，干燥，得嗜鹽菌粉末;

　　(2)取污泥加入無菌水，振蕩，靜置，取上清液，并將上清液加入硝化菌富集培養(yǎng)基中培養(yǎng)，得富集培養(yǎng)菌液，將富集培養(yǎng)菌液用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的生理鹽水梯度稀釋至10-7的稀釋級，得稀釋液后菌液，取稀釋后菌液涂布于硝化菌分離純化培養(yǎng)基，培養(yǎng)，挑取產(chǎn)生藍(lán)色暈圈的菌落接種至硝化菌分離純化培養(yǎng)基劃線分離2~3次，得純化硝化菌菌落，挑取純化硝化菌菌落接種至硝化菌富集培養(yǎng)基中，培養(yǎng)，得純化硝化菌培養(yǎng)液，離心，取菌絲體，干燥，得硝化菌粉末;

　　(3)將花生殼基生物質(zhì)炭烘干，研磨搗碎后過篩，得花生殼基炭粉末，將花生殼基炭粉末加入KOH溶液中，浸泡，得花生殼基炭浸泡物，將花生殼基炭浸泡物置于石英舟中，放入烘箱中，設(shè)定溫度為600~800℃，恒溫活化，得活化花生殼基炭，將活化花生殼基炭用濃度為0.1mol/L的鹽酸溶液洗滌，得酸洗花生殼基炭，用去離子水洗滌酸洗花生殼基炭至pH至7.0±0.2，干燥，制得花生殼基多孔炭;

　　(4)將嗜鹽菌粉末、硝化菌粉末、花生殼基多孔炭、海藻糖、甜菜堿按質(zhì)量比3：5：15：5：2混合均勻，即可用作含鹽廢水處理的活性污泥的馴化劑。

　　所述步驟(1)中嗜鹽菌提取原料腌肉購于農(nóng)貿(mào)市場;嗜鹽菌分離純化平板培養(yǎng)基的配方為按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，取NaCl 40~50份，無水MgSO4 9~11份，檸檬酸鈉2~3份，KCl 2~5份，無水CaCl2 0.2~0.5份，蛋白胨10~15份，酵母抽提物2~5份，瓊脂20~25份，水1000份，pH 7.5±0.2，121℃滅菌15 min;嗜鹽菌富集液體培養(yǎng)基：去掉嗜鹽菌分離純化平板培養(yǎng)基中瓊脂成分，其他組分不變。

　　所述步驟(1)中腌肉規(guī)格為0.5cm×0.5cm塊狀，腌肉與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%生理鹽水的質(zhì)量比為1：10;上清液與無菌水的體積比為1：9;稀釋后嗜鹽菌菌液按體積比1：8接種至嗜鹽菌富集液體培養(yǎng)基中，30~35℃、180r/min培養(yǎng)2~3天;嗜鹽菌培養(yǎng)物的培養(yǎng)條件為30~35℃培養(yǎng)2~3天;純化嗜鹽菌培養(yǎng)液的培養(yǎng)條件為30~35℃培養(yǎng)3~5天。

　　所述步驟(2)中反硝化菌提取原料取自某泡菜廠附近的高鹽廢水中沉積污泥;硝化菌富集培養(yǎng)基：按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，取蛋白胨12~15份，NaCl6~8份，KNO3 1~2份，丁二酸鈉2~3份，水1000份，pH 值為7.0±0.5;硝化菌分離純化培養(yǎng)基：按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，取Na2HPO4 7~8份，KH2PO42~3份，MgSO4·7H2O0.05~0.1份，KNO31~2份，丁二酸鈉9~12份，溴百里酚藍(lán)0.1~0.2份，無水乙醇5~6份，瓊脂20~25份，水1000份，pH值7.0±0.3。

　　所述步驟(2)中污泥與無菌水的質(zhì)量比為1：10;上清液按體積比1：9加入硝化菌富集培養(yǎng)基中，28~30 ℃培養(yǎng)18~24h;純化硝化菌培養(yǎng)液培養(yǎng)條件為30~35℃培養(yǎng)2~3天。

　　所述步驟(3)中花生殼生物質(zhì)炭購買于河南三利公司;花生殼基炭粉末與KOH溶液的質(zhì)量比為2：1，浸泡24~36h。

　　所述步驟(4)中嗜鹽菌粉末、硝化菌粉末、花生殼基多孔炭、海藻糖、甜菜堿的質(zhì)量比為3：5：15：5：2。

　　本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：

　　(1)本發(fā)明從腌肉中篩選一種高效嗜鹽菌，投加嗜鹽的菌種，改善微生物組成，增強(qiáng)反應(yīng)主體活性污泥的活性，因其特殊的耐鹽機(jī)理，適于在高鹽環(huán)境生長并降解有機(jī)物，嗜鹽菌既可以從環(huán)境中直接吸收甜菜堿和四氫嘧啶等，也可以通過吸收其底物在細(xì)胞內(nèi)自行合成，這種機(jī)制可使微生物在高鹽環(huán)境中抵抗?jié)B透壓的改變，進(jìn)而具有較強(qiáng)的適應(yīng)力，提高抗鹽度沖擊能力;

　　(2)在高鹽廢水處理中，鹽度高造成脫氮菌種的脫氫酶活性降低、細(xì)胞質(zhì)壁分離、生長代謝受到抑制，這使得常規(guī)的生物處理法不但脫氮效率降低，有機(jī)物也不能得到很好降解，處理效果不能滿足廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，本發(fā)明從高鹽廢水中沉積污泥中篩選高效的硝化細(xì)菌，并將這種特種高效菌投放于高含鹽廢水的活性污泥中，通過馴化活性污泥，可以降低高鹽廢水中的氨氮含量，提高對于高鹽廢水的脫氮效率;

　　(3)本發(fā)明選用花生殼生物質(zhì)炭制作多孔炭材料作為菌體附載基體，多孔炭結(jié)構(gòu)中的大孔可以當(dāng)做離子緩沖器，使得鹽離子在孔道中的擴(kuò)散路徑大大縮短，從而有利于鹽離子快速滲透到多孔炭的內(nèi)部孔道，使附載于其中的菌體作用于高鹽廢水，介孔結(jié)構(gòu)使得多孔炭材料具有更高的比表面積，與此同時(shí)降低了鹽離子在溶液中流動時(shí)的內(nèi)阻消耗;

　　(4)本發(fā)明添加海藻糖和甜菜堿作為外源保護(hù)劑，這些小分子物質(zhì)的特點(diǎn)是高度水溶性、不帶靜電荷，在細(xì)胞內(nèi)高濃度積累不會影響生物大分子如蛋白質(zhì)和核酸的正常生理功能，但可以平衡細(xì)胞外的滲透壓，當(dāng)菌劑處理高鹽廢水受到鹽分沖擊時(shí)，活性污泥中微生物細(xì)胞可以快速吸收添加的甜菜堿而平衡外界滲透壓，從而縮短活性污泥對高鹽環(huán)境的適應(yīng)期，減輕鹽分對活性污泥的毒害。