一種基於微生物強化的生物曝氣濾池的製作方法
2024-03-28 15:01:05 1
本發明涉及環境工程技術領域，具體是一種基於微生物強化的生物曝氣濾池。
背景技術：
規模化養殖場每天排放的廢水量大、集中，並且廢水中含有大量的汙染物，如重金屬、殘留的獸藥和大量的病原體，如果不經過處理就排放於環境或直接農用，將會造成當地生態環境和農田的嚴重汙染。
畜禽養殖廢水屬於富含大量病原體的高濃度有機廢水，且中含有較多的氮磷鉀成分，普通的化學處理和物理技術處理效果並不好，治理難度大，難以達到安全排放標準。
目前在汙水處理系統中經常使用曝氣生物濾池。曝氣生物濾池簡稱baf，是80年代末在歐美發展起來的一種新型生物膜法汙水處理工藝，於90年代初得到較大發展，最大處理規模達幾十萬噸每天，並發展為可以脫氮除磷。該工藝具有去除ss、cod、bod、硝化、脫氮、除磷、去除aox(有害物質)的作用。曝氣生物濾池是集生物氧化和截留懸浮固體一體的新工藝。
現有技術如授權公告號為cn103936141b的中國發明專利，公開了一種曝氣生物濾池，所述曝氣生物濾池的池體內依次布置有：濾料層，該濾料層布置有濾料；對濾料層中濾料進行承託的承託板，該承託板緊鄰濾料層布置；用於布水布氣的濾磚層，該濾磚層由平鋪的多塊濾磚組成並且緊鄰所述承託板布置。該曝氣生物濾池以物理過濾、吸附為主，微生物氧化分解為輔，cod和氨氮去除率較低。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種通過添加功能微生物，來提高對cod和氨氮去除率的基於微生物強化的生物曝氣濾池。
本發明針對背景技術中提到的問題，採取的技術方案為：adh-1的分類命名為假單胞菌adh-1（pseudomonassp.adh-1），保藏號為cctccno:m2017218，於2017年4月28日保藏於中國典型培養物保藏中心（cctcc）。aoz-1的分類命名為腸桿菌aoz-1（enterobactersp.aoz-1），保藏號為cctccno:m2017219，於2017年4月28日保藏於中國典型培養物保藏中心（cctcc）。bsk-4的分類命名為地衣芽孢桿菌bsk-4（bacilluslicheniformisbsk-4），保藏號為cctccno:m2017220，於2017年4月28日保藏於中國典型培養物保藏中心（cctcc）。bsk-9的分類命名為短小芽孢桿菌bsk-9（bacilluspumilusbsk-9），保藏號為cctccno:m2017221，於2017年4月28日保藏於中國典型培養物保藏中心（cctcc）。上述保藏中心位於中國武漢的武漢大學。
生物曝氣濾池結構為：自上而下依次為填料層、承託板和濾磚層，三者之間緊鄰布置；濾磚層由濾磚組成。濾磚具有可進行兩次布水布氣的雙腔結構。濾磚具有頂部的間隙，頂部間隙的分布密度為180～300個/m2。進入曝氣生物濾池的水和氣通過間隙向上排出，從而能夠實現更好的布水布氣。濾磚為長方體，濾磚為長方體，頂面面積：承託板頂面面積為1:50~100。承託板的高度：生物曝氣濾池高度為1:80~200，並且承託板的長寬尺寸和濾磚層相同。反洗氣、水同時進入濾磚經過兩次配水配氣後，均勻的由濾磚頂部間隙排出。上述生物曝氣池現場安裝簡單，施工周期短，成本低廉，配水配氣效果好，濾池反洗更加均勻。
作為優選，在填料層裝有填料，填料成份及其重量份為：沸石27~30份、青石8~13份、活性炭8~13份和功能性微生物微囊2~4份；功能性微生物微囊成份及其重量分為：瓊脂2~3份、海藻酸鈉3~5份、硅藻土26~34份、菌粉bsk40.7~1.4份、菌粉bsk90.7~1.4份、aoz-1菌液0.7~1.4份和adh-1菌液0.7~1.4份。對有機物和含氮化合物的吸附率高，功能性微生物對其利用率高，增強生物曝氣濾池的汙水處理能力。
作為優選，adh-1和aoz-1屬於異養硝化細菌，保藏號分別為cctccno:m2017218和cctccno:m2017219。
作為優選，bsk4和bsk9屬於好氧反硝化細菌，保藏號分別為cctccno:m2017220和cctccno:m2017221。
作為優選，異養硝化細菌的篩選步驟為：採用生理鹽水重懸活性汙泥上清液，用硝化細菌負極培養基轉接，然後轉接到亞硝酸鹽培養基上搖瓶篩選，最後在以氯化銨為氮源的固體培養基上梯度稀釋分離，挑選單菌落接種到異樣硝化培養基上培養，得到異養硝化細菌adh-1和aoz-1。
作為優選，好氧反硝化細菌的篩選步驟為：採用生理鹽水重懸活性汙泥上清液，接種到好氧反硝化細菌富集培養基中，然後在btb平板上稀釋培養，挑選使btb固體培養基變藍的菌落，將其接種到好氧反硝化性能測定培養基上培養，並進行檢測，得到好氧反硝化細菌bsk4和bsk9。
填料製備步驟為：
1）原料處理：取沸石和青石在太陽下晾曬6~8h，然後送人球磨機球磨，磨細後過50~100目篩，再加入活性炭，並放在攪拌機裡混合均勻；
2）填料造粒：將混合均勻的原料放在圓盤造粒機上造粒，粒徑為5~10mm，造粒時噴淋水量控制在原材料重量的10~14%，最後將填料粒子攤晾2~4h；
3）高溫脹燒：將晾好的粒子送入溫度為900~1000℃的高溫爐中脹燒，燒結20~30min，待其自然冷卻至室溫，出爐；
4）混合：在高溫脹燒後的粒子中加入功能性微生物微囊，並在攪拌機內混合均勻，高溫脹燒後的粒子孔隙率高，功能性微生物微囊在粒子上的附著能力強；
5）裝料：將混合好的填料送入生物曝氣濾池內。
與現有技術相比，本發明的優點在於：1）生物曝氣濾池內填料的多種組合以及配比比例，能夠滿足不同水質處理需求，確保各類水質出水達標；2）在生物曝氣濾池內進行功能微生物的投加，利用微生物的生物活性，增強汙水處理能力，確保出水穩定；3）填料孔隙率高，比表面積大，對有機物和含氮化合物的吸附率高，功能性微生物對其氧化分解率高，cod去除率提高50%以上，氨氮去除率提高60%以上；4）本發明的生物曝氣濾池現場安裝簡單，施工周期短，成本低廉，配水配氣效果好，濾池反洗更加均勻。
附圖說明
圖1為本發明生物曝氣濾池的示意圖。
附圖標記說明：21填料層；22承託板；23濾磚層；25濾磚。
具體實施例
下面通過實施例對本發明方案作進一步說明：
實施例1：
生物曝氣濾池結構為：自上而下依次為填料層21、承託板22和濾磚層23，三者之間緊鄰布置；濾磚層23由濾磚25組成。濾磚25具有可進行兩次布水布氣的雙腔結構。濾磚25具有頂部的間隙，頂部間隙的分布密度為180～300個/m2。進入曝氣生物濾池的水和氣通過間隙向上排出，從而能夠實現更好的布水布氣。濾磚25為長方體，濾磚25為長方體，頂面面積：承託板22頂面面積為1:50~100。承託板22的高度：生物曝氣濾池高度為1:80~200，並且承託板22的長寬尺寸和濾磚層23相同。反洗氣、水同時進入濾磚經過兩次配水配氣後，均勻的由濾磚頂部間隙排出。上述生物曝氣池現場安裝簡單，施工周期短，成本低廉，配水配氣效果好，濾池反洗更加均勻。
在填料層21裝有填料，填料成份及其重量份為：沸石27~30份、青石8~13份、活性炭8~13份和功能性微生物微囊2~4份；功能性微生物微囊成份及其重量分為：瓊脂2~3份、海藻酸鈉3~5份、硅藻土26~34份、菌粉bsk40.7~1.4份、菌粉bsk90.7~1.4份、aoz-1菌液0.7~1.4份和adh-1菌液0.7~1.4份。對有機物和含氮化合物的吸附率高，功能性微生物對其利用率高，增強生物曝氣濾池的汙水處理能力。
adh-1和aoz-1屬於異養硝化細菌，保藏號分別為cctccno:m2017218和cctccno:m2017219。
bsk4和bsk9屬於好氧反硝化細菌，保藏號分別為cctccno:m2017220和cctccno:m2017221。
異養硝化細菌的篩選步驟為：採用生理鹽水重懸活性汙泥上清液，用硝化細菌負極培養基轉接，然後轉接到亞硝酸鹽培養基上搖瓶篩選，最後在以氯化銨為氮源的固體培養基上梯度稀釋分離，挑選單菌落接種到異樣硝化培養基上培養，得到異養硝化細菌adh-1和aoz-1。
好氧反硝化細菌的篩選步驟為：採用生理鹽水重懸活性汙泥上清液，接種到好氧反硝化細菌富集培養基中，然後在btb平板上稀釋培養，挑選使btb固體培養基變藍的菌落，將其接種到好氧反硝化性能測定培養基上培養，並進行檢測，得到好氧反硝化細菌bsk4和bsk9。
填料製備步驟為：
1）原料處理：取沸石和青石在太陽下晾曬6~8h，然後送人球磨機球磨，磨細後過50~100目篩，再加入活性炭，並放在攪拌機裡混合均勻；
2）填料造粒：將混合均勻的原料放在圓盤造粒機上造粒，粒徑為5~10mm，造粒時噴淋水量控制在原材料重量的10~14%，最後將填料粒子攤晾2~4h；
3）高溫脹燒：將晾好的粒子送入溫度為900~1000℃的高溫爐中脹燒，燒結20~30min，待其自然冷卻至室溫，出爐；
4）混合：在高溫脹燒後的粒子中加入功能性微生物微囊，並在攪拌機內混合均勻，高溫脹燒後的粒子孔隙率高，功能性微生物微囊在粒子上的附著能力強；
5）裝料：將混合好的填料送入生物曝氣濾池內。
實施例2：
生物曝氣濾池結構為：自上而下依次為填料層21、承託板22和濾磚層23，三者之間緊鄰布置；濾磚層23由濾磚25組成。濾磚25具有可進行兩次布水布氣的雙腔結構。濾磚25具有頂部的間隙，頂部間隙的分布密度為240個/m2。進入曝氣生物濾池的水和氣通過間隙向上排出，從而能夠實現更好的布水布氣。濾磚25為長方體，濾磚25為長方體，濾磚的尺寸為：長×寬×高＝1000×240×240mm。承託板22的高度為20mm，並且承託板22的長寬尺寸和濾磚層23相同。反洗氣、水同時進入濾磚經過兩次配水配氣後，均勻的由濾磚頂部間隙排出。上述生物曝氣池現場安裝簡單，施工周期短，成本低廉，配水配氣效果好，濾池反洗更加均勻。
在填料層21裝有填料，填料成份及其最優選重量份為：沸石28份、青石10份、活性炭10份和功能性微生物微囊3份；功能性微生物微囊成份及其最優選重量分為：瓊脂2.4份、海藻酸鈉3.8份、硅藻土30份、菌粉bsk41份、菌粉bsk91份、aoz-1菌液1份和adh-1菌液1份。對有機物和含氮化合物的吸附率高，功能性微生物對其利用率高，增強生物曝氣濾池的汙水處理能力。
adh-1和aoz-1屬於異養硝化細菌，保藏號分別為cctccno:m2017218和cctccno:m2017219。
bsk4和bsk9屬於好氧反硝化細菌，保藏號分別為cctccno:m2017220和cctccno:m2017221。
異養硝化細菌的篩選步驟為：採用生理鹽水重懸活性汙泥上清液，用硝化細菌負極培養基轉接，然後轉接到亞硝酸鹽培養基上搖瓶篩選，最後在以氯化銨為氮源的固體培養基上梯度稀釋分離，挑選單菌落接種到異樣硝化培養基上培養，得到異養硝化細菌adh-1和aoz-1。
好氧反硝化細菌的篩選步驟為：採用生理鹽水重懸活性汙泥上清液，接種到好氧反硝化細菌富集培養基中，然後在btb平板上稀釋培養，挑選使btb固體培養基變藍的菌落，將其接種到好氧反硝化性能測定培養基上培養，並進行檢測，得到好氧反硝化細菌bsk4和bsk9。
填料製備步驟為：
1）原料處理：取沸石和青石在太陽下晾曬6h，然後送人球磨機球磨，磨細後過80目篩，再加入活性炭，並放在攪拌機裡混合均勻；
2）填料造粒：將混合均勻的原料放在圓盤造粒機上造粒，粒徑為8mm，造粒時噴淋水量控制在原材料重量的13%，最後將填料粒子攤晾3h；
3）高溫脹燒：將晾好的粒子送入溫度為1000℃的高溫爐中脹燒，燒結25min，待其自然冷卻至室溫，出爐；
4）混合：在高溫脹燒後的粒子中加入功能性微生物微囊，並在攪拌機內混合均勻，高溫脹燒後的粒子孔隙率高，功能性微生物微囊在粒子上的附著能力強；
5）裝料：將混合好的填料送入生物曝氣濾池內。
實施例3：
生物曝氣濾池結構為：自上而下依次為填料層21、承託板22和濾磚層23，三者之間緊鄰布置；濾磚層23由濾磚25組成。濾磚25具有可進行兩次布水布氣的雙腔結構。濾磚25具有頂部的間隙，頂部間隙的分布密度為260個/m2。進入曝氣生物濾池的水和氣通過間隙向上排出，從而能夠實現更好的布水布氣。濾磚25為長方體，濾磚25為長方體，頂面面積：承託板22頂面面積為1:80。承託板22的高度：生物曝氣濾池高度為1:160，並且承託板22的長寬尺寸和濾磚層23相同。反洗氣、水同時進入濾磚經過兩次配水配氣後，均勻的由濾磚頂部間隙排出。上述生物曝氣池現場安裝簡單，施工周期短，成本低廉，配水配氣效果好，濾池反洗更加均勻。
在填料層21裝有填料，填料成份及其重量份為：沸石28份、青石11份、活性炭10份和功能性微生物微囊3份；功能性微生物微囊成份及其重量分為：瓊脂2.6份、海藻酸鈉4.3份、硅藻土30份、菌粉bsk41份、菌粉bsk91份、aoz-1菌液0.7~1.4份和adh-1菌液1份。對有機物和含氮化合物的吸附率高，功能性微生物對其利用率高，增強生物曝氣濾池的汙水處理能力。
adh-1和aoz-1屬於異養硝化細菌，保藏號分別為cctccno:m2017218和cctccno:m2017219。
bsk4和bsk9屬於好氧反硝化細菌，保藏號分別為cctccno:m2017220和cctccno:m2017221。
adh-1和aoz-1兩種異養硝化細菌的篩選方法為：
1）取活性汙泥離心，用生理鹽水重懸，按百分之一接種量用硝化細菌富集培養基轉接四次，相應的轉速從160rpm/min-120rpm/min-80rpm/min-40rpm/min，當菌液濃度od600達到0.6左右立刻轉接；
2）然後轉接到亞硝酸鹽培養基上搖瓶，進行性能篩選以抑制不能利用亞硝酸鹽的菌株的生長；
3）最後在以氯化銨作為氮源的固體培養基上梯度稀釋分離，挑取單菌落接種到異養硝化培養基上培養24h，檢測是否有亞硝酸鹽和硝酸鹽的生成，同時評估脫氮能力；
4）在硝化速率培養基上進行性能測定，並且用沼液做模擬試驗，觀測脫氮效果，篩選出最優菌株。
bsk4和bsk9兩種好氧反硝化細菌的篩選方法為：
1）取活性汙泥，離心去上清，等體積生理鹽水重懸，1%的接種量接種到好氧反硝化細菌富集培養基中，做兩個平行，連續富集4次，每次當培養濁度（od600）超過0.8即可轉接，轉接量1%；
2）在btb平板上梯度稀釋（10-3，10-4，10-5，10-6），培養兩天後，選取稀釋梯度合適的平板，挑取使btb固體培養基變藍的菌落，接種到好氧反硝化性能測定培養基上，連續培養兩天，進行od600，tn，no3--n，no2--n指標檢測；
3）選取硝酸鹽和總氮去除能力較強的1-2株菌，進行產氣和btb復檢實驗，並進行生理生化功能檢測，16srdna擴增測序以確定菌株種屬，功能基因nirs,nirk,nosz功能基因擴增跑膠，並切割陽性條帶回收dna，用相同的引物擴增測序分析，建立發育樹；
4）通過好氧反硝化和厭氧反硝化速率測定，和不同氮源代謝速率分析，最後出水稀釋的沼液進行菌株實際脫氮性能測試。
填料製備步驟為：
1）原料處理：取沸石和青石在太陽下晾曬7.5h，然後送人球磨機球磨，磨細後過80目篩，再加入活性炭，並放在攪拌機裡混合均勻；
2）填料造粒：將混合均勻的原料放在圓盤造粒機上造粒，粒徑為8mm，造粒時噴淋水量控制在原材料重量的12%，最後將填料粒子攤晾3h；
3）高溫脹燒：將晾好的粒子送入溫度為950℃的高溫爐中脹燒，燒結27min，待其自然冷卻至室溫，出爐；
4）混合：在高溫脹燒後的粒子中加入功能性微生物微囊，並在攪拌機內混合均勻，高溫脹燒後的粒子孔隙率高，功能性微生物微囊在粒子上的附著能力強；
5）裝料：將混合好的填料送入生物曝氣濾池內。
濾磚25頂面面積：承託板（22）頂面面積不僅限於1:50~100，還應包括1:52，1:54，1:56，……，1:96，1:98，1:100。
承託板22的高度：生物曝氣濾池高度不僅限於1:80~200，還應包括1:82，1:84，1:86，……，1:196，1:198，1:200。
本發明的操作步驟中的常規操作為本領域技術人員所熟知，在此不進行贅述。
以上所述的實施例對本發明的技術方案進行了詳細說明，應理解的是以上所述僅為本發明的具體實施例，並不用於限制本發明，凡在本發明的原則範圍內所做的任何修改、補充或類似方式替代等，均應包含在本發明的保護範圍之內。