申請日2014.10.28

　　公開(公告)日2016.06.01

　　IPC分類號C12N1/38; C12N1/20; C02F3/34

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種利用催化劑生產(chǎn)過程產(chǎn)生廢水富集培養(yǎng)硝化菌的方法，首先選擇富含硝化菌的活性污泥作為接種污泥，采用催化劑生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含氨廢水作為培養(yǎng)液，采用批次換水并逐漸提高基質(zhì)氨氮濃度的方式進行培養(yǎng)，每次更換培養(yǎng)液的同時補加硝化菌生長促進劑，所述的硝化菌生長促進劑包括金屬鹽和多胺類物質(zhì)，其中金屬鹽為40~100重量份，優(yōu)選為50~80重量份，多胺類物質(zhì)為5~30重量份，優(yōu)選為10~20重量份;所述的金屬鹽由鈣鹽、銅鹽、鎂鹽和/或亞鐵鹽組成。本發(fā)明以工業(yè)廢水作為培養(yǎng)液并采用投加生長促進劑的方式對硝化菌進行富集培養(yǎng)，使得耐受性強的硝化菌在短時間內(nèi)快速生長繁殖，在高鹽度條件下能高效降解廢水中的氨氮。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種利用催化劑生產(chǎn)過程產(chǎn)生廢水富集培養(yǎng)硝化菌的方法，其特征在于包括如下內(nèi)容：首先選擇富含硝化菌的活性污泥作為接種污泥，采用催化劑生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含氨廢水作為培養(yǎng)液，采用批次換水并逐漸提高基質(zhì)氨氮濃度的方式進行培養(yǎng)，每次更換培養(yǎng)液的同時補加硝化菌生長促進劑，所述的硝化菌生長促進劑包括金屬鹽和多胺類物質(zhì)，其中金屬鹽為40~100重量份，多胺類物質(zhì)為5~30重量份，所述的金屬鹽由鈣鹽、銅鹽、鎂鹽和/或亞鐵鹽組成;直到硝化菌培養(yǎng)液完全為催化劑生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水，并且24h內(nèi)培養(yǎng)液中氨氮去除率大于90%時，結(jié)束一個周期的培養(yǎng)過程。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述的硝化菌生長促進劑中金屬鹽為50~80重量份，多胺類物質(zhì)為10~20重量份。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述硝化菌生長促進劑中的金屬鹽是鈣鹽、鎂鹽和銅鹽，其中Ca2+、Mg2+和Cu2+的摩爾比為(5~15):(5~25):(0.5~5);或者是鈣鹽、亞鐵鹽和銅鹽，其中Ca2+、Fe2+和Cu2+的摩爾比為(5~15):(1~8):(0.5~5);或者是鈣鹽、鎂鹽、亞鐵鹽和銅鹽，其中Ca2+、Mg2+、Fe2+和Cu2+的摩爾比為(5~15):(5~25):(1~8):(0.5~5)。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：所述金屬鹽是鈣鹽、鎂鹽和銅鹽時，Ca2+、Mg2+和Cu2+的摩爾比為(8~12):(10~20):(1~4);或者是鈣鹽、亞鐵鹽和銅鹽時，Ca2+、Fe2+和Cu2+的摩爾比為(8~12):(2~6):(1~4);或者是鈣鹽、鎂鹽、亞鐵鹽和銅鹽時，Ca2+、Mg2+、Fe2+和Cu2+的摩爾比為(8~12):(10~20):(2~6):(1~4)。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：所述硝化菌生長促進劑中的鈣鹽為CaSO4或者CaCl2;鎂鹽為MgSO4或者MgCl2;亞鐵鹽為FeSO4或者FeCl2;銅鹽為CuSO4或者CuCl2。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述硝化菌生長促進劑中的多胺類物質(zhì)為精胺、亞精胺或者兩者的混合物。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述硝化菌生長促進劑還包括無機酸羥胺，含量為0.5~15重量份。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于：所述無機酸羥胺為鹽酸羥胺、硫酸羥胺或者磷酸羥胺中的一種或幾種，含量為2~10重量份。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述的催化劑生產(chǎn)過程中產(chǎn)生廢水的水質(zhì)特征為：氨氮濃度為300~1000mg/L，COD濃度為30~200mg/L，全鹽量為1~8萬mg/L，pH7~11。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述硝化菌富集培養(yǎng)條件為溫度18-40℃，優(yōu)選為25-35℃;溶解氧為1~5mg/L，優(yōu)選為2~3mg/L;pH為7.0-9.0，優(yōu)選為7.8-8.5。

　　11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述硝化菌富集培養(yǎng)過程中，首先用低含氨廢水將催化劑廢水進行稀釋至氨氮濃度小于100mg/L作為初始培養(yǎng)液，每一批次更換培養(yǎng)液的同時補加生長促進劑，按照培養(yǎng)體系中促進劑濃度10~50mg/L進行補加。

　　12.根據(jù)權(quán)利要求1或11所述的方法，其特征在于：所述的硝化菌生長促進劑按照培養(yǎng)體系中促進劑濃度20~40mg/L進行補加，培養(yǎng)液中氨氮濃度每提高100mg/L，則促進劑濃度增加2~5mg/L。

　　說明書

　　利用催化劑生產(chǎn)過程產(chǎn)生廢水富集培養(yǎng)硝化菌的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用催化劑生產(chǎn)過程中產(chǎn)生廢水富集培養(yǎng)硝化菌的方法。

　　背景技術(shù)

　　生物脫氮方法中，無論是傳統(tǒng)的硝化-反硝化，還是新型的短程硝化-反硝化及短程硝化-厭氧氨氧化都需經(jīng)過硝化菌的硝化作用脫除氨氮。硝化菌屬于化能營養(yǎng)型微生物。生物細胞只能利用以ATP等形態(tài)保存的能量，不能直接利用化學(xué)反應(yīng)所釋放的自由能。在好氧代謝中，ATP主要通過呼吸鏈的氧化磷酸化作用合成。氨氧化磷酸化效率很低，所能產(chǎn)生的ATP非常有限，這些能量主要用于電子躍遷到較高能級，這使得硝化菌生長很緩慢，世代期為8~36h。硝化菌的細胞壁中肽聚糖含量低，蛋白質(zhì)和脂肪含量高，因此對環(huán)境變化比較敏感，自然界中天然的硝化菌適應(yīng)性和耐受性比較差，在很多條件下無法與異養(yǎng)型微生物在生長競爭中取得優(yōu)勢。污水處理系統(tǒng)中，當(dāng)活性污泥中硝化菌含量較低時，依靠調(diào)節(jié)溶解氧和pH等環(huán)境條件無法在較短時間內(nèi)快速生長繁殖，最終導(dǎo)致現(xiàn)有運行的污水處理系統(tǒng)脫除氨氮能力有限，在工業(yè)上通常可以采用向污水處理系統(tǒng)中直接投放培養(yǎng)好的高濃度硝化菌來解決這一問題。無論是直接在污水處理系統(tǒng)中培養(yǎng)硝化菌還是在污水處理系統(tǒng)外培養(yǎng)硝化菌，都需要添加促進生長的物質(zhì)，才能加快硝化菌的生長速率。

　　中國專利CN200510111874.5、CN200510111876.4、CN200510111877.9和CN200510111875.X分別提出了利用不同的金屬鹽組合而成的硝化菌生長促進劑，主要成分包括糖蜜、金屬鹽(鐵鹽、錳鹽、鈣鹽和鎂鹽)和吸附劑。使用該促進劑后氨氮去除率可以提高20%以上。但由于吸附劑主要是沸石粉、硅藻土、粉末活性炭或粉煤灰等物質(zhì)，這些吸附劑的投加勢必會增大污泥產(chǎn)量。中國專利CN200710010383.0公開了一種活性污泥中高效硝化菌的富集方法，是采用間歇式活性污泥法，通過逐漸提高培養(yǎng)液氨氮濃度的方法來進行富集;中國專利CN201010221166.8公開了一種亞硝化優(yōu)勢菌群的培養(yǎng)方法，采用三個優(yōu)化階段進行培養(yǎng)。以上發(fā)明都是采用投加銨鹽的方式配置培養(yǎng)液，這額外增加了脫氮微生物的培養(yǎng)成本。

　　CN1354786A公開了一種活性污泥中高濃度硝化菌的培養(yǎng)方法，是以下水污泥和屎尿污泥作為接種污泥，以污泥脫水濾液或硝化脫離液為培養(yǎng)液，其中的氨氮濃度為100～300mg/L，氨氮濃度高于300mg/L會對菌體的生長產(chǎn)生抑制作用，所富集的硝化菌不能耐受高濃度的氨氮。該方法所得的硝化菌處理氨氮濃度高于300mg/L以上的污水時，必須用海水或淡水等稀釋到300mg/L以下再處理。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種利用催化劑生產(chǎn)過程中產(chǎn)生廢水富集培養(yǎng)硝化菌方法。本發(fā)明以工業(yè)廢水作為培養(yǎng)液并采用投加生長促進劑的方式對硝化菌進行富集培養(yǎng)，使得耐受性強的硝化菌在短時間內(nèi)快速生長繁殖，在高鹽度條件下能高效降解廢水中的氨氮。

　　本發(fā)明利用催化劑生產(chǎn)過程中產(chǎn)生廢水富集培養(yǎng)硝化菌方法，包括如下內(nèi)容：首先選擇富含硝化菌的活性污泥作為接種污泥，采用催化劑生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含氨廢水作為培養(yǎng)液，采用批次換水并逐漸提高基質(zhì)氨氮濃度的方式進行培養(yǎng)，每次更換培養(yǎng)液的同時補加硝化菌生長促進劑，所述的硝化菌生長促進劑包括金屬鹽和多胺類物質(zhì)，其中金屬鹽為40~100重量份，優(yōu)選為50~80重量份，多胺類物質(zhì)為5~30重量份，優(yōu)選為10~20重量份;所述的金屬鹽由鈣鹽、銅鹽、鎂鹽和/或亞鐵鹽組成;直到硝化菌培養(yǎng)液完全為催化劑生產(chǎn)過程中產(chǎn)生廢水，并且24h內(nèi)培養(yǎng)液中氨氮去除率大于90%時，結(jié)束一個周期的培養(yǎng)過程。

　　本發(fā)明所述硝化菌生長促進劑中的金屬鹽可以是鈣鹽、鎂鹽和銅鹽，其中Ca2+、Mg2+和Cu2+的摩爾比為(5~15):(5~25):(0.5~5)，優(yōu)選為(8~12):(10~20):(1~4);或者是鈣鹽、亞鐵鹽和銅鹽，其中Ca2+、Fe2+和Cu2+的摩爾比為(5~15):(1~8):(0.5~5)，優(yōu)選為(8~12):(2~6):(1~4);或者是鈣鹽、鎂鹽、亞鐵鹽和銅鹽，其中Ca2+、Mg2+、Fe2+和Cu2+的摩爾比為(5~15):(5~25):(1~8):(0.5~5)，優(yōu)選為(8~12):(10~20):(2~6):(1~4)。

　　本發(fā)明所述硝化菌生長促進劑中的鈣鹽為CaSO4或者CaCl2，優(yōu)選CaSO4;鎂鹽為MgSO4或者MgCl2，優(yōu)選MgSO4;亞鐵鹽為FeSO4或者FeCl2，優(yōu)選FeSO4;銅鹽為CuSO4或者CuCl2，優(yōu)選CuSO4。所述硝化菌生長促進劑中的多胺類物質(zhì)為精胺、亞精胺或者兩者的混合物。

　　本發(fā)明所述硝化菌生長促進劑還可以包括無機酸羥胺，含量為0.5~15重量份，優(yōu)選為2~10重量份。所述無機酸羥胺為鹽酸羥胺、硫酸羥胺或者磷酸羥胺中的一種或幾種，優(yōu)選為硫酸羥胺。無機酸羥胺的適量加入可以作為羥胺氧還酶的基質(zhì)直接參與硝化菌的代謝過程、縮短酶促反應(yīng)進程，同時作為細胞的激活劑可以加速細胞生長。

　　本發(fā)明所述的催化劑生產(chǎn)過程中產(chǎn)生廢水的水質(zhì)特征為：氨氮濃度一般為300~1000mg/L，COD(Cr法，下同)濃度為30~200mg/L，全鹽量為1~8萬mg/L，pH7~11，屬于堿性水。硝化菌富集培養(yǎng)條件為溫度18-40℃，優(yōu)選為25-35℃;溶解氧為1~5mg/L，優(yōu)選為2~3mg/L;pH為7.0-9.0，優(yōu)選為7.8-8.5。

　　本發(fā)明所述硝化菌富集培養(yǎng)過程中，首先用低含氨廢水將催化劑廢水進行稀釋至氨氮濃度小于100mg/L作為初始培養(yǎng)液，每一批次更換培養(yǎng)液的同時補加生長促進劑。所述的硝化菌生長促進劑按照培養(yǎng)體系中促進劑濃度10~50mg/L進行投加，優(yōu)選20~40mg/L進行投加，生長促進劑在每次更換硝化菌培養(yǎng)液時均需要補加，培養(yǎng)液中氨氮濃度每提高100mg/L，則促進劑濃度增加2~5mg/L。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

　　1、本發(fā)明利用工業(yè)廢水作為培養(yǎng)液并采用投加生長促進劑的方式進行硝化菌的培養(yǎng)，將所培養(yǎng)的硝化菌直接投加到污水處理過程中具有使用量低、耐受沖擊能力強，污水處理效果好等優(yōu)點。與現(xiàn)有技術(shù)相比，一方面可以降低硝化菌的培養(yǎng)成本，另一方面可以在菌體培養(yǎng)的同時處理催化劑生成過程中產(chǎn)生的含氨廢水，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益雙豐收。

　　2、本發(fā)明在硝化菌富集培養(yǎng)過程中補加特殊組成和配比的生長促進劑，使得硝化菌在金屬鹽、多胺類物質(zhì)及無機酸羥胺的共同作用下，在短時間內(nèi)快速生長繁殖，解決了硝化菌生長慢的問題，使用促進劑后硝化菌的生長速率可以增加10~100倍。

　　3、本發(fā)明使用的生長促進劑中含有的金屬鹽所提供的金屬離子作為硝化菌生長所需要的元素，同時作為酶的組份提高酶的活性，可以快速降解底物，加速酶促反應(yīng)進程。多胺類物質(zhì)可以促進細胞增殖，并且與金屬離子共同作用，可以加快細胞增殖，并能夠提高所收獲菌體的沉降性和穩(wěn)定性，延長菌體使用壽命。