CN103173400A - 用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法，以城市污水厂干污泥为原料，经厌氧驯化处理，兼氧驯化处理、筛选后，得到适合处理高浓度叔丁醇废水的菌种。
Description
技术领域
本发明涉及有机污水处理领域，具体地说涉及一种用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法。
背景技术
高浓度叔丁醇废水是一种可生化性很差的有机废水，其BOD值在0.5以下。鉴于此，国内外一般采用物理化学方法处理该废水。李荣等《上海环境科学》2007年第二期中发表的论文，采用超声波搅拌下，Fenton试剂氧化处理含叔丁醇废水。又如张树德等于《2011中国环境科学学会学术年会论文集》中提出用臭氧技术处理含叔丁醇废水的方法。这些物理化学方法均有处理成本高、设备技术复杂的缺点，难以应用于工业化规模的废水处理中。因此，采用生化方法处理高浓度叔丁醇废水，培养能够用于工业规模生化处理叔丁醇废水的菌种，一直是业界人士高度关注的焦点。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法。本发明以城市污水厂干污泥为原料，经厌氧驯化处理，兼氧驯化处理、筛选后，得到适合处理高浓度叔丁醇废水的菌种。用其处理COD含量为5000～6000mg/L的叔丁醇废水，去除率达到95%以上。
为实现上述方案，本发明采用如下技术方案实现：
用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法，包括以下步骤：
a、厌氧驯化
所述的厌氧驯化包括六个步骤：
步骤（a1）为：将COD为1000～1500mg/L的叔丁醇废水与城市污水厂干污泥混合，使污泥浓度在4000～5000mg/L，控制温度在30～35℃范围内，搅拌同时加入营养剂培养基和无机盐培养基，在厌氧条件下驯化10～15天，停止搅拌，静止1小时使污泥沉降，倾去上层水及浮泥；
步骤（a2）为：在步骤（a1）的基础上，引入COD为2000～2500mg/L的叔丁醇废水，补充干泥，使污泥浓度在4000～5000mg/L，控制温度在30～35℃范围内，加入营养培养基和无机盐培养基，在厌氧条件下驯化10～15天，停止搅拌，静止1小时使污泥沉降，倾去上层水及浮泥，补充干泥，使污泥浓度在4000～5000mg/L；
步骤（a3）为：在步骤（a2）的基础上，引入COD为3000～3500mg/L的叔丁醇废水，补充干泥，使污泥浓度在4000～5000mg/L，控制温度在30～35℃范围内，加入营养培养基和无机盐培养基，在厌氧条件下驯化10～15天，停止搅拌，静止1小时使污泥沉降，倾去上层水及浮泥；
步骤（a4）为：在步骤（a3）的基础上，引入COD为4000～4500mg/L的叔丁醇废水，补充干泥，使污泥浓度在4000～5000mg/L，控制温度在30～35℃范围内，加入营养培养基和无机盐培养基，在厌氧条件下驯化10～15天，停止搅拌，静止1小时使污泥沉降，倾去上层水及浮泥；
步骤（a5）为：在步骤（a4）的基础上，引入COD为5000～5500mg/L的叔丁醇废水，补充干泥，使污泥浓度在4000～5000mg/L，控制温度在30～35℃范围内，加入营养培养基和无机盐培养基，在厌氧条件下驯化10～15天，停止搅拌，静止1小时使污泥沉降，倾去上层水及浮泥；
步骤（a6）为：在步骤（a5）的基础上，引入COD为5500～6000mg/L的叔丁醇废水，补充干泥，使污泥浓度在4000～5000mg/L，控制温度在30～35℃ 范围内，加入营养培养基和无机盐培养基，在厌氧条件下驯化10～15天，厌氧驯化完成即得兼氧驯化所需的活性污泥；
b、兼氧驯化
所述的兼氧驯化包括七个步骤：
步骤（b1）为：将步骤（a6）得到的活性污泥与COD值为3000mg/L的叔丁醇废水混合，使污泥浓度在3000～4000mg/L，加入营养培养基和无机盐培养基，鼓入空气，控制温度在30～35℃范围内，搅拌24～48小时，静置1小时后，倾析去除上层水及浮泥；
步骤（b2）为：在（b1）的基础上加入COD为3500mg/L的叔丁醇废水，补加步骤（a6）中得到的活性污泥，使污泥浓度在3000～4000mg/L，补加步骤（a6）中得到的活性污泥，加入营养培养基和无机盐培养基，鼓入空气，控制温度在30～35℃范围内，搅拌24～48小时；静置1小时后，倾析去除上层水及浮泥；
步骤（b3）为：在（b2）的基础上加入COD为4000mg/L的叔丁醇废水，补加步骤（a6）中得到的活性污泥，使污泥浓度在3000～4000mg/L，加入营养培养基和无机盐培养基，鼓入空气，控制温度在30～35℃范围内，搅拌24～48小时；静置1小时后，倾析去除上层水及浮泥；
步骤（b4）为：在（b3）的基础上加入COD为4500mg/L的叔丁醇废水，补加步骤（a6）中得到的活性污泥，使污泥浓度在3000～4000mg/L，加入营养培养基和无机盐培养基，鼓入空气，控制温度在30～35℃范围内，搅拌24～48小时；静置1小时后，倾析去除上层水及浮泥；
步骤（b5）为：在（b4）的基础上加入COD为5000mg/L的叔丁醇废水，补加步骤（a6）中得到的活性污泥，使污泥浓度在3000～4000mg/L，加入营养培养基和无机盐培养基，鼓入空气，控制温度在30～35℃范围内，搅拌24～48小 时；静置1小时后，倾析去除上层水及浮泥；
步骤（b6）为：在（b5）的基础上加入COD为5500mg/L的叔丁醇废水，补加步骤（a6）中得到的活性污泥，使污泥浓度在3000～4000mg/L，加入营养培养基和无机盐培养基，鼓入空气，控制温度在30～35℃范围内，搅拌24～48小时；静置1小时后，倾析去除上层水及浮泥；
步骤（b7）为：在（b6）的基础上加入COD为6000mg/L的叔丁醇废水，补加步骤（a6）中得到的活性污泥，使污泥浓度在3000～4000mg/L，加入营养培养基和无机盐培养基，鼓入空气，控制温度在30～35℃范围内，搅拌24～48小时；静置1小时后，倾析去上层水及少量浮泥，下层污泥呈棕黑色，颗粒状网状结构，此活性污泥既为处理叔丁醇废水菌种；
所述的污水厂干泥用量为使污泥浓度达到4000～5000mg/L；
所述的步骤（a）中营养培养基选用：酵母膏、牛奶、葡萄糖、淀粉或氨基酸中的至少一种；其营养培养基每次加入量为泥水总质量的0.05～2%；
步骤（b）中的营养培养基选用：酵母膏、甲醇或乙醇中的至少一种；其营养培养基加入量为泥水总质量的0.01～1%；
所述的无机盐营养基选用：磷酸氢钾、磷酸二氢钾、硫酸镁、氯化钙、氯化钠、硝酸铵或硫酸锰中的至少一种；加入量为叔丁醇废水中C︰N︰P重量比为100︰5︰1；
所述步骤（a）中，叔丁醇废水的pH=7.0～8.2；
所述步骤（b）中，含叔丁醇废水pH=6.5～7.5；
所述的步骤（a）中，每次驯化时间10～15天，总厌氧驯化时间在60～90天；
在上述步骤（b）中，通过吹入控制空气引吹入量，控制废水的溶氧量在0.2～2.0mg/L范围内。
通过上述步骤后，污泥呈深褐色，每一次反应后明显增加，活性污泥呈颗粒状，粒子较步骤（a）处理后的活性污泥明显增大。在显微镜下可观察到团状及丝网菌团，且有小虫存在于菌团表面。此菌株为生物降解叔丁醇废水的高效菌种，经测定其6Sr DNA序列与蜡状芽孢杆菌的菌株同源性在98%以上。初步鉴定其为Bacillus cereus类的菌种系列。
由步骤（b）得到的活性污泥，其中所含菌种特别适用于生化处理含叔丁醇废水。其处理能力在叔丁醇废水COD值高达5000～6000mg/L时，去除率可达95%以上。该菌种有活性高、培养过程简单易行，适合于工业化处理含叔丁醇废水的优点。
本发明的有益效果在于：以城市污水厂干污泥为原料，经厌氧驯化处理，兼氧驯化处理、筛选后，得到适合处理高浓度叔丁醇废水的菌种。用其处理COD含量为5000～6000mg/L的叔丁醇废水，去除率达到95%以上。
具体实施方式
下面通过具体的实施例，对本发明做详细的描述：
实施例1
用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法，包括以下步骤：
a、厌氧驯化
1000ml反应瓶，带搅拌、温度计。投入城市污水厂干污泥（呈黑色）20克，含叔丁醇废水600ml（COD1200mg/L）。加入酵母膏0.3克，葡萄糖5克。磷酸二氢钾与硫酸镁，硝酸铵，氯化钠混合物，使废水中C︰N︰P达到100︰5︰1左右。水浴控制瓶内温度在33℃，缓慢搅拌7天后，停止搅拌，静置，倾析去上层水及浮泥，再加入COD值为2000mg/L的叔丁醇废水400ml，补充干污泥使污泥浓度在4000～5000mg/L，补充酵母膏0.3克，葡萄糖0.5克，同上无机 盐营养基少量，使废水中C︰N︰P约为100︰5︰1，升温至33℃，搅拌反应7天后，停止搅拌，静置，倾析去上层水及浮泥。同上补加干污泥，加入COD2500mg/L的叔丁醇废水，营养剂及无机盐培养基，升至33℃搅拌反应7天。
重复上述操作直至70天后，COD为6000mg/L的叔丁醇废水反应完毕。仔细倾去瓶上部水相后，得到活性厌氧污泥，其生物活性良好。
b、兼氧驯化
1000ml反应瓶，带搅拌、温度计及插入瓶下部的气体鼓泡器。投入COD为3000mg/L含叔丁醇废水500ml，加入厌氧驯化得到的活性厌氧污泥，使污泥浓度在3000～4000mg/L，加入酵母膏营养剂0.2克，由磷酸氢钾，硫酸镁，硫酸锰，硝酸铵，氯化钠，氯化钙组成的无机营养基，使废水中C：N：P达到100：5：1（重量比），测废水的pH值为7.0。
启动搅拌，缓缓搅动，用水浴控制瓶内温度在30～35℃。引入空气，控制流量鼓泡进入瓶内液体下部反应，使溶氧量保持在0.5～1.0之间。连续48小时后，停止搅拌，沉降1小时，仔细倾析去上层水及浮泥，加入COD值为3500mg/L的叔丁醇废水500ml，补充厌氧驯化得到的活性厌氧污泥，使污泥浓度在3000～4000mg/L，补充酵母膏0.2克，少量由磷酸氢钾，硫酸镁，硫酸锰，硝酸铵，氯化钠，氯化钙组成的无机营养基，使废水中元素重量比C：N：P为100：5：1.再次升温至30～35℃，于溶氧量在0.5～1.0mg/L下反应48小时。重复上述操作，直至加入COD值为6000mg/L的叔丁醇废水驯化完成。静置1小时后，倾析去上层水及少量浮泥。下层污泥呈棕黑色，颗粒状网状结构。从显微镜中可见到有团状，丝网状菌团，且有小虫存在于菌团表面。此活性污泥用于处理叔丁醇废水效果良好。
在上述重复驯化操作中，若pH值低于6.5，应补充碱使pH值为6.5～7.5.
将COD值为5800mg/L的叔丁醇废水500ml投入一个装有机械搅拌，温度计，空气鼓泡装置的1000ml反应瓶中，再加入兼氧驯化中得到的活性污泥，使污泥浓度达到4000-5000mg/L，在缓慢搅拌下，水浴控制内温在30～35℃，引入空气，使瓶内废水中溶氧量为0.5～1.2mg/L。反应72小时后，取样检测，废水中COD值降为1200mg/L。（以上操作为兼氧操作）
继续反应，提高空气引入量，使瓶内废水溶氧量达到3～4mg/L，温度30～35℃下搅拌反应48小时。取水样分析，废水COD降至220mg/L，COD去除率达96.2%。（以上为耗氧过程）。
Claims (9)
1.用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、厌氧驯化
所述的厌氧驯化包括六个步骤：
步骤（a1）为：将COD为1000～1500mg/L的叔丁醇废水与城市污水厂干污泥混合，使污泥浓度在4000～5000mg/L，控制温度在30～35℃范围内，搅拌同时加入营养剂培养基和无机盐培养基，在厌氧条件下驯化10～15天，停止搅拌，静止1小时使污泥沉降，倾去上层水及浮泥；
步骤（a2）为：在步骤（a1）的基础上，引入COD为2000～2500mg/L的叔丁醇废水，补充干泥，使污泥浓度在4000～5000mg/L，控制温度在30～35℃范围内，加入营养培养基和无机盐培养基，在厌氧条件下驯化10～15天，停止搅拌，静止1小时使污泥沉降，倾去上层水及浮泥，补充干泥，使污泥浓度在4000～5000mg/L；
步骤（a3）为：在步骤（a2）的基础上，引入COD为3000～3500mg/L的叔丁醇废水，补充干泥，使污泥浓度在4000～5000mg/L，控制温度在30～35℃范围内，加入营养培养基和无机盐培养基，在厌氧条件下驯化10～15天，停止搅拌，静止1小时使污泥沉降，倾去上层水及浮泥；
步骤（a4）为：在步骤（a3）的基础上，引入COD为4000～4500mg/L的叔丁醇废水，补充干泥，使污泥浓度在4000～5000mg/L，控制温度在30～35℃范围内，加入营养培养基和无机盐培养基，在厌氧条件下驯化10～15天，停止搅拌，静止1小时使污泥沉降，倾去上层水及浮泥；
步骤（a5）为：在步骤（a4）的基础上，引入COD为5000～5500mg/L的叔丁醇废水，补充干泥，使污泥浓度在4000～5000mg/L，控制温度在30～35℃范 围内，加入营养培养基和无机盐培养基，在厌氧条件下驯化10～15天，停止搅拌，静止1小时使污泥沉降，倾去上层水及浮泥；
步骤（a6）为：在步骤（a5）的基础上，引入COD为5500～6000mg/L的叔丁醇废水，补充干泥，使污泥浓度在4000～5000mg/L，控制温度在30～35℃范围内，加入营养培养基和无机盐培养基，在厌氧条件下驯化10～15天，厌氧驯化完成即得兼氧驯化所需的活性污泥；
b、兼氧驯化
所述的兼氧驯化包括七个步骤：
步骤（b1）为：将步骤（a6）得到的活性污泥与COD值为3000mg/L的叔丁醇废水混合，使污泥浓度在3000～4000mg/L，加入营养培养基和无机盐培养基，鼓入空气，控制温度在30～35℃范围内，搅拌24～48小时，静置1小时后，倾析去除上层水及浮泥；
步骤（b2）为：在（b1）的基础上加入COD为3500mg/L的叔丁醇废水，补加步骤（a6）中得到的活性污泥，使污泥浓度在3000～4000mg/L，加入营养培养基和无机盐培养基，鼓入空气，控制温度在30～35℃范围内，搅拌24～48小时；静置1小时后，倾析去除上层水及浮泥；
步骤（b3）为：在（b2）的基础上加入COD为4000mg/L的叔丁醇废水，补加步骤（a6）中得到的活性污泥，使污泥浓度在3000～4000mg/L，加入营养培养基和无机盐培养基，鼓入空气，控制温度在30～35℃范围内，搅拌24～48小时；静置1小时后，倾析去除上层水及浮泥；
步骤（b4）为：在（b3）的基础上加入COD为4500mg/L的叔丁醇废水，补加步骤（a6）中得到的活性污泥，使污泥浓度在3000～4000mg/L，加入营养培养基和无机盐培养基，鼓入空气，控制温度在30～35℃范围内，搅拌24～48小时； 静置1小时后，倾析去除上层水及浮泥；
步骤（b5）为：在（b4）的基础上加入COD为5000mg/L的叔丁醇废水，补加步骤（a6）中得到的活性污泥，使污泥浓度在3000～4000mg/L，加入营养培养基和无机盐培养基，鼓入空气，控制温度在30～35℃范围内，搅拌24～48小时；静置1小时后，倾析去除上层水及浮泥；
步骤（b6）为：在（b5）的基础上加入COD为5500mg/L的叔丁醇废水，补加步骤（a6）中得到的活性污泥，使污泥浓度在3000～4000mg/L，加入营养培养基和无机盐培养基，鼓入空气，控制温度在30～35℃范围内，搅拌24～48小时；静置1小时后，倾析去除上层水及浮泥；
步骤（b7）为：在（b6）的基础上加入COD为6000mg/L的叔丁醇废水，补加步骤（a6）中得到的活性污泥，使污泥浓度在3000～4000mg/L，加入营养培养基和无机盐培养基，鼓入空气，控制温度在30～35℃范围内，搅拌24～48小时；静置1小时后，倾析去上层水及少量浮泥，下层污泥呈棕黑色，颗粒状网状结构，此活性污泥既为处理叔丁醇废水菌种。
2.根据权利要求1所述的用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法，其特征在于：所述的污水厂干泥用量为使污泥浓度达到4000～5000mg/L。
3.根据权利要求1所述的用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法，，其特征在于：所述的步骤（a）中营养培养基选用：酵母膏、牛奶、葡萄糖、淀粉或氨基酸中的至少一种；其营养培养基每次加入量为泥水总质量的0.05～2%。
4.根据权利要求1所述的用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法，其特征在于：步骤（b）中的营养培养基选用：酵母膏、甲醇或乙醇中的至少一种；其营养培养基加入量为泥水总质量的0.01～1%。
5.根据权利要求1所述的一种处理高浓度叔丁醇废水的菌种及其培养方 法，其特征在于：所述的无机盐营养基选用：磷酸氢钾、磷酸二氢钾、硫酸镁、氯化钙、氯化钠、硝酸铵或硫酸锰中的至少一种；加入量为叔丁醇废水中C︰N︰P重量比为100︰5︰1。
6.根据权利要求1所述的用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法，其特征在于：所述步骤（a）中，叔丁醇废水的pH=7.0～8.2。
7.根据权利要求1所述的用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法，其特征在于：所述步骤（b）中，含叔丁醇废水pH=6.5～7.5。
8.根据权利要求1所述的用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法，，其特征在于：所述的步骤（a）中，每次驯化时间10～15天，总厌氧驯化时间在60～90天。
9.根据权利要求1所述的用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法，其特征在于：在上述步骤（b）中，通过吹入控制空气引吹入量，控制废水的溶氧量在0.2～2.0mg/L范围内。
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