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CN110819564A - 一种自养反硝化脱氮菌剂及其制备方法 - Google Patents

一种自养反硝化脱氮菌剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自养反硝化脱氮菌剂及其制备方法，涉及污水处理技术领域。本发明包括一种自养反硝化脱氮菌剂，包括生物脱氮功能剂、包埋剂、胶联剂、营养剂以及环境溶剂；利用固定化细胞技术将生长好的处于最佳活性状态的脱氮硫杆菌与其所需营养利用固定化细胞技术制成活性菌剂，可直接使用，以实现即投即用，大大缩短自养反硝化工艺的调试时间，大幅简化运行操作过程的目的。本发明还包括一种自养反硝化脱氮菌剂制备方法，以实现得到活性最好菌量最多的活菌液用于包埋，以让自养反硝化脱氮菌剂的效果更好的目的。

Description

一种自养反硝化脱氮菌剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体的说，涉及污水生物处理的菌剂及其制备方法。
背景技术
氮是污水中的一个主要的污染源，其主要以氨氮、硝氮、亚硝氮及有机氮的形式存在，对水体的污染危害非常大，会毒害水生生物（氨氮）、造成水体富营养化、缺氧，甚至于使水体恶化。国家对排水中氮的管控非常严格，因此污水处理中氮的去除是一个重要的工艺过程。
目前污水中氮的去除方法分为理化法和生物法，理化法主要通过离子交换、膜分离、吹脱等技术，这些方法普遍存在投资运行成本高、处理不彻底、会造成二次污染等弊端。而生物法脱氮是利用微生物先通过好氧硝化过程先将污水中的氨氮转化成硝态氮，然后通过厌氧反硝化作用把硝酸盐转化成氮气排出，最终达到脱氮的目的。因生物法脱氮具有反应条件温和、设备简单、运行费用低及降解彻底等优点，目前得到了广泛的研究与应用。反硝化作用是生物脱氮的一个关键过程，根据微生物利用碳源的不同又分为异氧反硝化与自氧反硝化。异养反硝化是以有机碳为碳源，利用氧化而获取所需能源，其优点是反应速度快，但会产生较多污泥（与自养相比），有时还要加入有机碳源，易造成二次污染。自养反硝化过程利用的是无机碳源和硫及硫化物，可用于有机碳源非常少或没有的水脱除NO3-、NO2-，如污水处理厂的深度处理及地下水的脱硝等，处理时无需加有机碳源，菌体生长繁殖缓慢，产生的污泥量少，不会有二次污染的问题，出水水质会更好。但自养反硝化也存在不利之处，就是自养菌难培养，生长缓慢，使在工程运用中调试时间长等。以硫磺-石灰石柱为例，完成接种挂膜需要10多天以上，这在很大程度上制约了自养反硝化菌在工程上的运用。因此，如能有一项技术，能快速的启动自养反硝化过程将极大的促进自养反硝化的应用推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自养反硝化脱氮菌剂，利用固定化细胞技术将生长好的处于最佳活性状态的脱氮硫杆菌与其所需营养利用固定化细胞技术制成活性菌剂，可直接使用，以实现即投即用，大大缩短自养反硝化工艺的调试时间，大幅简化运行操作过程的目的。
本发明还提供了一种自养反硝化脱氮菌剂的制备方法，以实现得到活性最好菌量最多的活菌液用于包埋，以让自养反硝化脱氮菌剂的效果更好的目的。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术手段：
一种自养反硝化脱氮菌剂，包括生物脱氮功能剂、包埋剂、胶联剂、营养剂以及环境溶剂。
作为优选的，所述生物脱氮功能剂包括脱氮硫杆菌及其培养基。
进一步的，所述培养基由以下浓度的成份：硫酸锰0.02g/L、磷酸氢二纳1.2g/L、磷酸二氢钾1.8g/L、碳酸氢钠1g/L、七水硫酸镁0.4g/L、氯化铵0.5g/L、氯化钙0.05g/L、氯化铁0.02g/L、硝酸钾5g/L、硫代硫酸钠10g/L，其余为水。
更进一步的，所述包埋剂包括以下重量份：海藻酸钠0.5~2份、聚乙烯醇0.5~2份。
更进一步的，所述营养剂包括以下重量份：硫磺粉1~10份、碳酸钙粉1-10份、碳酸镁粉5-10份、磷酸二氢钾0.1-0.2份以及微量盐。
更进一步的，所述营养剂包括以下重量份：硫磺粉1~10份、白云石粉5-15份、磷酸二氢钾0.1-0.2份以及微量盐。
更进一步的，所述微量盐包括以下浓度的成份：硫酸镁17mg/L、硫酸铁2mg/L、硼酸0.2mg/L、硫酸铜0.05mg/L、硫酸锰0.25mg/L、硫酸锌0.15mg/L。
更进一步的，所述环境溶剂为水。
更进一步的，所述胶联剂包括氯化钙或饱和硼酸水溶液或者两者的混合溶液。
本发明所公开的一种自养反硝化脱氮菌剂，具有以下有益效果：
用固定化细胞技术将培养好且数量及活性达到最佳状态的脱氮硫杆菌液包埋固定，同时还包埋了自氧反硝化的电子供体-硫磺及其它所需的营养源而制成菌剂，菌剂可以直接用于要处理的污水水体中进行反硝化脱氮，将本发明所公开的固定化脱氮剂应用于工程，能省去漫长的接种挂膜的时间，快速的启动自养反硝化，将极大的促进自养反硝化的应用推广。
一种自养反硝化脱氮菌剂制备方法，包括权利要求1至9任意一项所述的一种自养反硝化脱氮菌剂，包括以下步骤：
a.将培养基配置完成后，调节PH为7，在121℃下灭菌后冷至室温，接入脱氮硫杆菌，在30℃培养15-20天，制成生物脱氮功能剂；
b.将包埋剂用总量50%的水加热溶解，并且向包埋剂水溶液中加入所述营养剂；
c.将所述生物脱氮功能剂添加至所述包埋剂水溶液与所述营养剂的混合溶液中，制成包埋混合液，将包埋混合液滴加至所述胶联剂中，固化2~8小时；
d.取出固化物后，用生理盐水洗净。
本发明所公开的一种自养反硝化脱氮菌剂制备方法，与利用常规方法制备本发明所公开的自养反硝化脱氮菌剂相比，具有以下有益效果：
能够在制成成品后，保证可得到活性最好菌量最多的活菌液用于包埋，成品的污水处理时间快，不需要接种挂膜，能够即投即用，大大缩短自养反硝化工艺的调试时间。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
首先按如下配方配制培养基500ml：硫酸锰0.02g/L、磷酸氢二纳1.2g/L、磷酸二氢钾1.8g/L、碳酸氢钠1g/L、七水硫酸镁0.4g/L、氯化铵0.5g/L、氯化钙0.05g/L、氯化铁0.02g/L、硝酸钾5g/L、硫代硫酸钠10g/L，其余为水，调PH=7。
配好后121℃灭菌后冷至室温，然后接种脱氮硫杆菌斜面菌种，于30℃培养约15-20天，期间不断搅拌，培养液出现乳白色混浊并产气，检测活菌数达5亿个/毫升就完成了培养，即为生物脱氮功能剂。
配制包埋剂 ：取18g海藻酸钠，2g聚乙烯醇，加水500ml，90℃加热20分钟完全溶解，冷到室温，即为包埋剂。
配制胶联剂 ：取2000ml水，加入80g硼酸，40g氯化钙，溶解后制成胶联剂。
将上述的生物脱氮功能剂500ml加入到500ml包埋剂中，再加入硫磺粉60g，白云石粉60g，以及微量盐，前述的微量盐按照以下的浓度进行添加：硫酸镁17mg/L、硫酸铁2mg/L、硼酸0.2mg/L、硫酸铜0.05mg/L、硫酸锰0.25mg/L、硫酸锌0.15mg/L，后搅拌均匀制成包埋混合液。用蠕动泵将混合液滴加到胶联剂中，期间不断搅拌包埋混合液，防止固体物沉淀造成的不均匀。滴入到胶联剂中的包埋混合液经8小时的固化后取出，用清水或生理盐水清洗后就制成了自养反硝化菌剂。
在本实施例中，硫磺粉可以为硫化亚铁、硫化钙、对硫化物中的一种或几种混合物。
实施例2
首先按如下配方配制培养基500ml：硫酸锰0.02g/L、磷酸氢二纳1.2g/L、磷酸二氢钾1.8g/L、碳酸氢钠1g/L、七水硫酸镁0.4g/L、氯化铵0.5g/L、氯化钙0.05g/L、氯化铁0.02g/L、硝酸钾5g/L、硫代硫酸钠10g/L，其余为水，调PH=7。
配好后121℃灭菌后冷至室温，然后接种脱氮硫杆菌斜面菌种，于30℃培养约15-20天，期间不断搅拌，培养液出现乳白色混浊并产气，检测活菌数达5亿个/毫升就完成了培养，即为生物脱氮功能剂。
配制包埋剂：取20g海藻酸钠 ，加水500ml，90℃加热20分钟完全溶解，冷到室温，即为包埋剂。
配制胶联剂 ：取2000ml水，加入40g氯化钙溶解后，制成胶联剂。
将上述的脱氮硫杆菌培养液500ml加入到500ml包埋剂中，再加入硫磺粉60g，碳酸钙粉40g，碳酸镁粉20g 以及微量盐，前述的微量盐按照以下的浓度进行添加：硫酸镁17mg/L、硫酸铁2mg/L、硼酸0.2mg/L、硫酸铜0.05mg/L、硫酸锰0.25mg/L、硫酸锌0.15mg/L，搅拌均匀，制成包埋混合液，用蠕动泵将混合液滴加到胶联剂中，期间不断搅拌包埋剂，防止固体物沉淀造成的不均匀。滴入到胶联剂中的包埋混合液经5小时的固化后取出，用清水或生理盐水清洗后就制成了自养反硝化菌剂。
应用实施例1
将制好的自养反硝化菌剂放入一个桶形容器内，容器下部为进水管，上部有出水管。进出水管口设有有纱网防止自养反硝化菌流出。将含有硝酸盐的水（如生产废水或是地下水）从下部流入，经过自养反硝化菌剂后将硝酸盐反硝化成氮气脱除后排出，使出水去除了硝酸盐。
应用实施例2
将自养反硝化菌剂用纱网袋装好后投入到要除去硝酸盐的水体中，如水池，河流及湖泊中，经过几天以后自养反硝化菌剂将硝酸盐反硝化成氮气排除，达到去除硝酸盐的目的。使用后还可将菌剂取出，不留在水体中。
效果实施例1
400ml模拟污水，污水中的硝酸盐氮含量（以N计）为50mg/L，以此方法配制的40ml固定化脱氮硫杆菌菌剂，加入模拟污水中，平均52小时完全降解。
效果实施例2
200ml模拟污水，含量同上，加入200ml固定化菌剂，平均21小时完全降解。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.一种自养反硝化脱氮菌剂，其特征在于：包括生物脱氮功能剂、包埋剂、胶联剂、营养剂以及环境溶剂。
2.根据权利要求1所述的一种自养反硝化脱氮菌剂，其特征在于：所述生物脱氮功能剂包括脱氮硫杆菌及其培养基。
3.根据权利要求2所述的一种自养反硝化脱氮菌剂，其特征在于：所述培养基由以下浓度的成份：硫酸锰0.02g/L、磷酸氢二纳1.2g/L、磷酸二氢钾1.8g/L、碳酸氢钠1g/L、七水硫酸镁0.4g/L、氯化铵0.5g/L、氯化钙0.05g/L、氯化铁0.02g/L、硝酸钾5g/L、硫代硫酸钠10g/L，其余为水。
4.根据权利要求1所述的一种自养反硝化脱氮菌剂，其特征在于：所述包埋剂包括以下重量份：海藻酸钠0.5~2份、聚乙烯醇0.5~2份。
5.根据权利要求1所述的一种自养反硝化脱氮菌剂，其特征在于：所述营养剂包括以下重量份：硫磺粉1~10份、碳酸钙粉1-10份、碳酸镁粉5-10份、磷酸二氢钾0.1-0.2份以及微量盐。
6.根据权利要求1所述的一种自养反硝化脱氮菌剂，其特征在于：所述营养剂包括以下重量份：硫磺粉1~10份、白云石粉5-15份、磷酸二氢钾0.1-0.2份以及微量盐。
7.根据权利要求5或6所述的一种自养反硝化脱氮菌剂，其特征在于：所述微量盐包括以下浓度的成份：硫酸镁17mg/L、硫酸铁2mg/L、硼酸0.2mg/L、硫酸铜0.05mg/L、硫酸锰0.25mg/L、硫酸锌0.15mg/L。
8.根据权利要求1所述的一种自养反硝化脱氮菌剂，其特征在于：所述环境溶剂为水。
9.根据权利要求1所述的一种自养反硝化脱氮菌剂，其特征在于：所述胶联剂包括氯化钙或饱和硼酸水溶液或者两者的混合溶液。
10.一种自养反硝化脱氮菌剂制备方法，其特征在于：包括权利要求1至9任意一项所述的一种自养反硝化脱氮菌剂，包括以下步骤：
a.将培养基配置完成后，调节PH为7，在121℃下灭菌后冷至室温，接入脱氮硫杆菌，在30℃培养15-20天，制成生物脱氮功能剂；
b.将包埋剂用总量50%的水加热溶解，并且向包埋剂水溶液中加入所述营养剂；
c.将所述生物脱氮功能剂添加至所述包埋剂水溶液与所述营养剂的混合溶液中，制成包埋混合液，将所述包埋混合液滴入所述胶联剂中，固化2~8小时；
d.取出固化物后，用生理盐水洗净。
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