一種異養硝化微生物菌劑、其培養方法和用途的製作方法

2023-08-03 19:41:06

專利名稱：：一種異養硝化微生物菌劑、其培養方法和用途的製作方法
技術領域：
：本發明屬於環境微生物領域，具體涉及一種異養硝化微生物菌劑及其培養方法和在養殖廢水處理中的用途。
背景技術：
：養殖廢水由於具有高COD、高氨氮的特點，採用硝化反硝化脫氮工藝進行處理，工藝冗長，處理成本高且難於控制，是目前環境汙染治理中的重大問題。硝化反硝化脫氮工藝是普遍採用的生物脫氮技術，其特點是脫氮過程由兩類不同的微生物一自養硝化菌和異養反硝化菌通過各自的硝化與反硝化的偶聯代謝作用使氨氮轉化為氮氣。近年來，異養硝化現象不斷被發現和報導，一些異養硝化菌己經被分離出來，有些還可以同時進行好氧反硝化。已報導的異養硝化菌又大都具有好氧反硝化功能，單株菌可以同時完成COD(化學需氧量，ChemicalOxygenDemand)的去除和將氨氮轉變為氮氣或氮氧化物從水體中完全去除，這為實現在同一反應器內同時硝化反硝化奠定了基礎。因此異養硝化菌已成為研究熱點。異養硝化菌易於培養，增殖較快，底物利用範圍廣，在廢水生物脫氮系統中可以穩定存在。異養硝化過程和自養硝化過程相比，可以在較低的溫度和溶氧濃度(0.5~2.8mg/L)下發生，並且對廢水的水質要求更寬，C/N比在2.0以上都可以發生。因此在有機物濃度和氨氮濃度都較高的汙水處理中，異養硝化脫氮和自養硝化脫氮相比具有一定的優勢。因此，直接採用人工培養獲得的異養硝化功能菌株構建異養硝化微生物菌劑，以菌劑培養物為接種物，採用軟性組合填料掛膜將菌劑固定在生物反應器中，不但能夠獲得良好的廢水脫氮效果和COD去除效果，而且能夠縮短系統啟動時間，拓展溫度和廢水水質適用範圍，為解決日益嚴重的養殖廢水對環境的汙染問題作出貢獻。
發明內容針對以上問題，本發明的目的是提供一種異養硝化微生物菌劑處理養殖廢水的方法，該異養硝化微生物菌劑具有脫除養殖廢水中氮和COD的能力。本發明的另一個目的是提供一種微生物菌劑的固定方法，使菌劑培養物可以固定在反應器中。本發明的另一個目的是提供一種反應條件，使該異養硝化微生物菌劑對養殖廢水能表現出異養脫氮能力和同時去除COD的能力。通過本發明可達到以上各目的。本發明可以通過以下方式得以實現1.本發明中的異養硝化微生物菌劑由兩株具有脫氮生物活性的異養硝化細菌構成，這些細菌可以脫除水體中的氨氮和COD，且在脫氮過程中，檢測不到亞硝酸鹽和硝酸鹽的積累。更具體地，這兩株菌株分別為嗜麥芽寡養單胞菌(5fewo/ra//wwowaswatop/7/astrainDNl.l)和惡臭假單胞菌(i^M^W7omwstrainDN1.2)，保藏登記號分別為CCTCCM207074和CCTCCM207075，保藏地點為中國典型培養物保藏中心，保藏時間為2007年5月25日。2.本發明中異養硝化微生物菌劑的培養方法(1)所使用的培養基-牛肉膏培養基(g/L):牛肉膏5.0，蛋白腖10.0，NaCl5.0,調pH7.2~7.4，121°C滅菌20分鐘。如製成固體培養基，則添加瓊脂1.5%~2.0%。(2)培養條件將牛肉膏培養基餘鬥面上保存的Sfe"Wrap/o/wowfl^附fl/top/n7/orstrainDNl.l禾口屍wwtfo附omwj^/WastrainDN1.2用接種環刮取一環菌混和接種於牛肉膏液體培養基中，30~35°C，170200rpm振蕩培養，在20~24小時內可收穫菌液，即可獲得異養硝化微生物菌劑培養液。3.本發明中所使用的反應器反應器為圓柱形，材質為有機玻璃，底面直徑8cm，高1.0m，有效高度90cm，有效容積4.5L。4個取樣口，依次距底面60cm、50cm、40cm、30cm，排泥口距底面10cm。配置ACO-012電磁式空氣壓縮機和微孔曝氣頭，LZB玻璃轉子氣體流量計。4.本發明中異養硝化微生物菌劑的固定方法使用本發明提供的菌株固定方法可有效地固定異養硝化微生物菌劑。(1)豬場廢水取自成都市某養豬場，CODCr3180-4550mg/L，NH4+-N455-600mg/L，pH值7.5-8.0。(2)軟性組合填料購自浙江玉環縣捷達給排水設備有限公司，懸掛安裝在3所述的反應器中。(3)取2(2)所述方法培養的異養硝化微生物菌劑培養液按其與廢水的體積百分比為1-5%的比例(V:V)接入4.5L反應器中，不接種其它活性汙泥，補加豬場廢水至4.5L，淹沒軟性組合填料，曝氣量控制在100L/h-110L/h，持續曝氣。(7)觀察到填料上生成淡黃色菌膜後停止曝氣，開始換水運行反應器。按照5中所述方法處理養殖廢水。5.本發明養殖廢水的處理方法使用本發明所提供的養殖廢水處理方法可以將養殖廢水處理達到畜禽養殖廢水排放標準(GB18596-2001)。(1)將4中所述方法完成了菌劑掛膜固定化的反應器排空，重新加入豬場廢水至4.5L,將曝氣量控制在100L/h-110L/h，持續曝氣。(2)每隔一定時間取水樣3ml，4000rpm離心6min,檢測檢測CODCr、氨氮、硝酸氮、亞硝酸氮，根據檢測結果，當發現CODcr不足時，補充適量葡萄糖，以使氨氮獲得最大降解。曝氣94一96h結束試驗，取此樣測定TN。(3)水樣檢測方法-NH4+-N:採用水楊酸-次氯酸鹽分光光度法N02_-N:採用N-(l-萘基)-乙二胺光度法N03—-N:採用DMP分光光度法TN:採用鹼性過硫酸鉀法消解紫外分光光度法COD。採用重鉻酸鉀消解分光光度法以上方法均參照中國環境科學出版社出版的《水和廢水檢測分析方法》(第四版)。NH4+-N、N02—-N、N03—-N、TN、CODa等的測定採用德國WTW多功能水質分析儀(TheSpectroquantAnalysisSystemPhotoLabS12)，型號PhotoLabS12，工作電壓12V。消煮使用WTW公司產CR2200加熱器。測試試劑為默克公司生產的配套試劑。6.本發明異養硝化微生物菌劑用於養殖廢水處理的條件本發明異養硝化微生物菌劑可用於CODc^l2000tng/L、氨氮含量》450mg/L、pH6—9的養殖廢水的處理，處理條件為溫度10-37°C，pH6—9，曝氣94一96h。本發明中所使用的異養硝化微生物菌劑的組成菌株Storarrap/zowo"氾strainDNl.l和P化t^0TO3w^/W!WastrainDN1.2己作了專利程序的保藏，保藏號分別為CCTCCM207074和CCTCCM207075，在本發明中，5fe"oZra;^omoa;sww/to;/H7/astrainDNl.l等同於CCTCCM207074,屍wwt/o附o"ospwnVfostrainDN1.2等同於CCTCCM207075。本發明具有以下優點(1)本發明中所使用的異養硝化微生物菌劑基質利用範圍廣，易於培養。(2)本發明中所使用的異養硝化微生物菌劑能在異養條件下對養殖廢水進行脫氮，並且在脫氮過程中沒有硝酸鹽和亞硝酸鹽的積累。(3)本發明中所使用的異養硝化微生物菌劑可同時去除養殖廢水中氨氮和COD。(4)本發明中所使用的異養硝化微生物菌劑主要進行異化性脫氮。(5)本發明使用異養硝化微生物菌劑培養物作為接種物，不需要添加其他汙泥，經過軟性組合填料掛膜，可以固定在生物反應器中。(6)本發明培育出的異養硝化微生物菌劑有效生物濃度高，能夠縮短脫氮和去除COD的時間，同時耐受高有機負荷和高氨氮負荷。(7)本發明培育出的異養硝化好氧顆粒汙泥可用於高濃度養殖廢水的處理，而且在脫氮過程中，不會產生亞硝酸鹽和硝酸鹽的積累，可以在一個處理系統中完成快捷脫氮。使用該異養硝化好氧顆粒汙泥處理廢水工藝簡單，脫氮效果穩定。下面結合具體實施例進一步闡明本發明，應當理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明要求保護的範圍。具體實施方式實施例l:本發明異養硝化微生物菌劑的固定化(1)所使用的培養基牛肉膏培養基(g/L):牛肉膏5.0，蛋白腖10.0，NaCl5.0,調pH7.27.4，121°C滅菌20分鐘。如製成固體培養基，則添加瓊脂1.5。/。~2.0%。(2)培養條件將牛肉膏培養基斜面上保存的5"/ewWra;/zo/wo"(xywa/top/7/astrainDN1.1和屍;yewi/owomwpz^WastrainDN1.2用接種環刮取一環菌接種於牛肉膏液體培養基中，30~35°C，170200rpm振蕩培養，在20~24小時內可收穫菌液，即可獲得異養硝化微生物菌劑培養液。(3)將培養的異養硝化微生物菌劑培養液共260mL接入4.5L反應器中，不接種其它活性汙泥，補加豬場廢水至4.5L，淹沒軟性組合填料。反應器為圓柱形，材質為有機玻璃，底面直徑8cm，高1.0m，有效高度90cm，有效容積4.5L。4個取樣口，依次距底面60cm、50cm、40cm、30cm，排泥口距底面10cm。配置ACO-012電磁式空氣壓縮機和微孔曝氣頭，LZB玻璃轉子氣體流量計。(4)控制反應器曝氣量為100-110L/h，悶曝3天即可完成菌劑掛膜。肉眼觀察可見填料表面生成淡黃色菌膜。實施例2:本發明異養硝化微生物菌劑對豬場廢水的處理豬場廢水取自成都市某養豬場，CODCr3180-4550mg/L，NH4+-N455-600mg/L，pH值7.5-8.0。表3異養硝化微生物菌劑處理豬場廢水試驗一tableseeoriginaldocumentpage7表4異養硝化微生物菌劑處理豬場廢水試驗二tableseeoriginaldocumentpage7反應器為圓柱形，材質為有機玻璃，底面直徑8cm，高l.Om，有效高度90cm，有效容積4.5L。4個取樣口，依次距底面60cm、50cm、40cm、30cm，排泥口距底面10cm。配置ACO-012電磁式空氣壓縮機和微孔曝氣頭，LZB玻璃轉子氣體流量計。反應器以批次運行方式運行，結果見表3、表4。從表中可以看出，異養硝化微生物菌劑對豬場廢水的處理具有良好的效果。實驗運行至94-95h，對廢水中氨氮的去除率達到87-88%,處理出水中氨氮含量為59-72mg/L，均低於80mg/L，可以達到畜禽養殖廢水排放標準(GB18596-2001)。由於人為添加了葡萄糖，出水中CODa含量比較高，可以進一步調整試驗來降低CODa。在豬場廢水處理試驗中進水TN790mg/L時，處理95h後出水TN164mg/L，TN去除率為79.2%,由此可見異養硝化微生物菌劑對豬場廢水具有良好的脫氮作用。權利要求1.一種異養硝化微生物菌劑，其特徵在於該微生物菌劑含有嗜麥芽寡養單胞菌(StenotrophomonasmaltophiliastrainDN1.1)和惡臭假單胞菌(PseudomonasputidastrainDN1.2)，保藏登記號分別為CCTCCM207074和CCTCCM207075。2.—種培養權利要求1中所述菌劑的方法，其特徵在於採用牛肉膏蛋白腖培養基，在pH7.2~7.4，30~35°C，170~200rpm條件下振蕩培養20-24小時，即可獲得異養硝化微生物菌劑培養液。3.—種固定權利要求1所述菌劑的方法，其特徵在於將軟性組合填料懸掛安裝在反應器中，把權利要求2中所述方法培養的異養硝化微生物菌劑培養液按體積比為1-5%的比例接入反應器中，不接種其它活性汙泥，補加豬場廢水淹沒軟性組合填料，持續曝氣，當填料上生成淡黃色菌膜後停止曝氣，完成微生物菌劑的固定化。4.一種權利要求l中所述的菌劑在養殖廢水處理中的應用。全文摘要本發明屬於環境微生物領域，具體涉及一種異養硝化微生物菌劑及其培養方法和在養殖廢水處理中的用途。該微生物菌劑含有嗜麥芽寡養單胞菌(StenotrophomonasmaltophiliastrainDN1.1)和惡臭假單胞菌(PseudomonasputidastrainDN1.2)，保藏登記號分別為CCTCCM207074和CCTCCM207075。該微生物菌劑能夠有效脫除水體中的氨氮和總氮，脫氮過程中，不產生亞硝酸鹽和硝酸鹽的積累。還可同時去除有機廢水中的CODCr。適用於高濃度養殖廢水的處理，使用該菌劑處理養殖廢水工藝簡單，效果穩定。文檔編號C12R1/01GK101302485SQ20081004548公開日2008年11月12日申請日期2008年7月7日優先權日2008年7月7日發明者李毅軍,鈞黃申請人:中國科學院成都生物研究所