一種連續(xù)式的高濃度耐鹽硝化細(xì)菌規(guī)?；囵B(yǎng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及環(huán)境生物技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種連續(xù)式的高濃度耐鹽硝化細(xì)菌規(guī)模 化培養(yǎng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城鎮(zhèn)污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002)的頒布，總氮首次納入排放指標(biāo) 之中。2011年12月15日，國(guó)務(wù)院印發(fā)《國(guó)家環(huán)境保護(hù)"十二五"規(guī)劃》，首次把氨氮列為全 國(guó)主要的水污染排放物約束性控制指標(biāo)，明確指出至2015年氨氮排放總量為238萬(wàn)噸，比 2010年同期削減10%。高含鹽廢水一般指總含鹽量（以NaCl含量計(jì)）至少為1%的廢水，廣 泛存在于化工、制藥、制革、食品、采油、海產(chǎn)品加工等行業(yè)。由于高鹽工業(yè)廢水普遍含有高 濃度的氨氮（l〇〇〇~5000mg/L左右)，如果不能達(dá)標(biāo)排放，則不符合標(biāo)準(zhǔn)的高鹽廢水會(huì)污染地 表、土壤、沿海和河口等，引發(fā)諸如富營(yíng)養(yǎng)化等各種環(huán)境問(wèn)題和生態(tài)問(wèn)題。因此，如何有效、 經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)高含鹽廢水生物脫氮處理成為亟待解決的科學(xué)和工程難點(diǎn)問(wèn)題。
[0003] 物化脫氮法主要有化學(xué)中和法、化學(xué)沉淀法、折點(diǎn)加氯法、選擇性離子交換法、空 氣和汽提脫氮法等。相對(duì)于物化脫氮，而生物方法合理地利用硝化菌和反硝化菌的生理功 能，可將污水中的各種形態(tài)的氮素最終轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氮，產(chǎn)生的二次污染的可能性較小、處理 成本比較低。因而生物脫氮技術(shù)更具有實(shí)際使用價(jià)值。
[0004] 嗜鹽微生物是一類生活在高鹽環(huán)境內(nèi)的極端微生物，廣泛存在于鹽場(chǎng)、鹽湖、土壤 等高鹽環(huán)境內(nèi)。根據(jù)鹽度生存范圍（1~30%)，嗜鹽微生物分為耐鹽菌、輕度嗜鹽菌、中度嗜 鹽菌和極端嗜鹽菌。這些嗜鹽微生物在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中形成獨(dú)特的高滲環(huán)境中生存的能 力，具有極為特殊的生理結(jié)構(gòu)和代謝機(jī)制。嗜鹽微生物的細(xì)胞膜、細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)性成分和功能 性成分的穩(wěn)定性、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、酶系的性質(zhì)、代謝途徑及信息傳遞、蛋白質(zhì)核酸成分及構(gòu)象 等方面為適應(yīng)高鹽環(huán)境而具有特異性。這些耐鹽機(jī)制保證了嗜鹽微生物在高鹽環(huán)境內(nèi)進(jìn)行 新陳代謝和生長(zhǎng)。因此只有采取逐步提高氨氮濃度的方式，選擇性淘汰不具備硝化作用的 耐鹽細(xì)菌，定向富集到高濃度的耐鹽硝化細(xì)菌，然后進(jìn)行規(guī)?；囵B(yǎng)，使其能應(yīng)用于工程。
[0005] 現(xiàn)有培養(yǎng)技術(shù)中，中國(guó)公開(kāi)專利文獻(xiàn)CN 101240253 A公開(kāi)了一種采用活性污 泥間歇式富集硝化菌的方法，以氨氮、微量無(wú)機(jī)鹽及緩沖液為培養(yǎng)液，其氨氮處理范圍 < 1200mg/L，該方法沒(méi)有添加有機(jī)物質(zhì)，硝化細(xì)菌最終濃度變化太大，在處理高濃度氨氮廢 水時(shí)，污泥存在降解的可能，因此不適合規(guī)?；囵B(yǎng)。中國(guó)公開(kāi)專利文獻(xiàn)CN1017092278公 開(kāi)了一種采用序批式進(jìn)水結(jié)合絮凝沉淀富集亞硝化菌的規(guī)?；囵B(yǎng)方法，該方法雖然富集 到高濃度亞硝化菌，但是絕大部分硝化菌被淘汰掉，致使出水亞硝酸鹽很高，最終出水總氮 很高。中國(guó)公開(kāi)專利文獻(xiàn)CN1354786A公開(kāi)了一種活性污泥中高濃度硝化細(xì)菌的培養(yǎng)方法， 以下水污泥和屎尿污泥趄接種污泥，以污泥脫水濾液或硝化脫離液為培養(yǎng)液，處理氨氮范 圍100~300mg/L，超過(guò)此濃度會(huì)對(duì)菌體產(chǎn)生抑制作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種方法設(shè)計(jì)合理，可 以培養(yǎng)得到濃度高、污染物去除效率高的細(xì)菌產(chǎn)品的連續(xù)式的高濃度耐鹽硝化細(xì)菌規(guī)模化 培養(yǎng)方法。
[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明是一種連續(xù) 式的高濃度耐鹽硝化細(xì)菌的規(guī)?；囵B(yǎng)方法，其特點(diǎn)是：該方法包括富集-分離階段和培 養(yǎng)-分離階段，采取添加富集培養(yǎng)液進(jìn)行定向富集、添加生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行規(guī)?；囵B(yǎng)，最終 獲得高濃度的硝化細(xì)菌；其具體步驟如下： (1) 富集-分離階段：用水配制初始氨氮質(zhì)量濃度50~150mg/L、鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)以NaCl 計(jì)< 10%的富集營(yíng)養(yǎng)液，通過(guò)計(jì)量泵流入細(xì)菌培養(yǎng)器；配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%~5%的堿液，通過(guò)計(jì) 量泵流入細(xì)菌培養(yǎng)器；取污泥樣品按體積比5%~20%-次接種至細(xì)菌培養(yǎng)器，進(jìn)行耐鹽硝化 細(xì)菌的定向富集；富集得到的污泥混合液通過(guò)沉淀分離器進(jìn)行分離，上清液從沉淀分離器 上部排出，富集得到的耐鹽硝化細(xì)菌回流至細(xì)菌培養(yǎng)器； (2) 培養(yǎng)-分離階段：富集-分離階段結(jié)束后，用水配制初始氨氮質(zhì)量濃度400mg/L、 鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)以NaCl計(jì)< 10%的生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)液，通過(guò)計(jì)量泵流入細(xì)菌培養(yǎng)器；配制質(zhì)量分?jǐn)?shù) P/p5%的堿液，通過(guò)計(jì)量泵流入細(xì)菌培養(yǎng)器；加入生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)液之后，進(jìn)行硝化細(xì)菌的規(guī)?；?培養(yǎng)；培養(yǎng)得到的污泥混合液通過(guò)沉淀分離器進(jìn)行分離，底部一部分收集高濃度的耐鹽硝 化細(xì)菌，另外一部分耐鹽硝化細(xì)菌污泥混合液回流至細(xì)菌培養(yǎng)器，上清液從沉淀分離器上 部排出； 富集-分離階段和培養(yǎng)-分離階段的條件如下：溫度為10°c ~35°C，pH為6. 0~10. 0 ; DO 為 I. 5~7· 5 mg/L。
[0008] 本發(fā)明所述的一種連續(xù)式的高濃度耐鹽硝化細(xì)菌的規(guī)?；囵B(yǎng)方法，其進(jìn)一步優(yōu) 選的技術(shù)方案或者技術(shù)特征如下： 1、本發(fā)明所述的富集營(yíng)養(yǎng)液可以采用現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)的任何一種可以適用于本發(fā)明 的耐鹽硝化細(xì)菌的富集營(yíng)養(yǎng)液，優(yōu)選的富集營(yíng)養(yǎng)液的組成與用量為：0.5~10g/L的銨鹽， 0· 5~5. 0 g/L 的腿#04或 K2HPO4，0· 5~5. 0 g/L 的 MgCl2,0. 5~5. 0 g/L 的 Na2CO3,質(zhì)量分 數(shù)彡10%的NaCl，微量元素液； 所述的生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)液可以采用現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)的任何一種可以適用于本發(fā)明的耐鹽硝 化細(xì)菌的生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)液，優(yōu)選的生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)液的組成與用量為：〇. 5~10g/Lr銨鹽，0. 5~10g/L 的腿#04或 Κ2ΗΡ04,0· 5~10g/L 的 MgCl2,0. 5~10g/L 的 Na2C03,0. 5~10g/L 的葡萄糖或者甲 醇，質(zhì)量分?jǐn)?shù)< 10%的NaCl，微量元素液； 所述的微量元素液可以采用現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)的任何一種可以適用于本發(fā)明的耐 鹽硝化細(xì)菌的微量元素液，優(yōu)選的微量元素液的成分及其用量如下：50~150mg/L的 (：〇(：12.6!120,50~15011^/1的〇&(：12，10~5011^/1的〇150 4.5!120,50~15011^/1的211504.7!120， 50~150mg/L 的 FeSO4 · 7H20,50~150mg/L 的 MnSO4 · 2H20。
[0009] 本發(fā)明中，進(jìn)一步優(yōu)選的富集營(yíng)養(yǎng)液的組成與用量為：銨鹽（3~6g/L)、KH2PO^ K 2HPO4 (2~3g/L)、MgCl2 (2~3 g/L)、Na2C03 (2~3g/L)，NaCl (質(zhì)量分?jǐn)?shù)彡 10%)、微量元素液。 進(jìn)一步優(yōu)選的生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)液的組成與用量為：銨鹽（3~68/1)、腿#04或1( 2即04(3~68/1)、1%(：12 (3~6g/L)、Na2CO3 (3~6g/L)、葡萄糖或者甲醇（3~6g/L)，NaCl (質(zhì)量分?jǐn)?shù)彡10%)、微量元素 液。優(yōu)選的微量元素液的組分及其用量為：CoCl2 ·6Η20 (80~120mg/L)、CaCl2 (80~120mg/ L)、CuSO4 · 5H20 (25~35mg/L)、ZnSO4 · 7H20 (80~120mg/L)、FeSO4 · 7H20 (80~120mg/L)、 MnSO4 · 2H20 (80~120mg/L)〇
[0010] 2、本發(fā)明所述的富集營(yíng)養(yǎng)液、生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)液中所述的銨鹽可以選用常用的可適用于 耐鹽硝化細(xì)菌的銨鹽，優(yōu)選的銨鹽選自硫酸銨、尿素或氯化銨的一種或多種。選用混合的銨 鹽時(shí)，其混合比例可以按需要任意選取。
[0011] 3、按照本發(fā)明步驟（1)所述富集方法，優(yōu)選每l~2d為1個(gè)富集周期，富集周期優(yōu) 選為3~5個(gè)；按照本發(fā)明步驟（2)所述的培養(yǎng)方法，每2d~3d優(yōu)選為1個(gè)培養(yǎng)周期，培養(yǎng)周 期優(yōu)選為5~8個(gè)。
[0012] 4、本發(fā)明方法中，富集-分離階段優(yōu)選采用逐步提高氨氮濃度的方法，其中氨氮 初始濃度為50~150mg/L，最終濃度為500~1000mg/L ;具體方法如下：每次加入富集營(yíng)養(yǎng)液 后，當(dāng)氨氮濃度降至5mg/L以下時(shí)，提高富集營(yíng)養(yǎng)液中的氨氮濃度，提高幅度20~100 mg/L ; 適當(dāng)提高堿液的投加量，以確保硝化細(xì)菌生長(zhǎng)所需要的pH值環(huán)境。上述方法中，氨氮初始 濃度進(jìn)一步優(yōu)選為80~120mg/L，最終濃度進(jìn)一步優(yōu)選為700~800mg/L。
[0013] 5、本發(fā)明方法中，培養(yǎng)-分離階段優(yōu)選采用穩(wěn)定的氨氮濃度，同時(shí)進(jìn)行濃度范圍 校正；其中穩(wěn)定的氨氮濃度為400mg/L，濃度校正范圍為300~500mg/L ;具體方法如下：每次 加入生長(zhǎng)培養(yǎng)液中氨氮濃度為400mg/L，當(dāng)氨氮濃度< 5mg/L時(shí)，適當(dāng)提高氨氮濃度進(jìn)行校 正，提高幅度l〇~l〇〇mg/L;當(dāng)氨氮濃度彡15 mg/L時(shí)，適當(dāng)降低氨氮濃度進(jìn)行校正，降低幅 度 10~100mg/L。
[0014] 6、本發(fā)明方法中，培養(yǎng)-分離階段從沉淀分離器底部回流至細(xì)菌培養(yǎng)器的耐鹽硝 化細(xì)菌污泥混合液體積分?jǐn)?shù)比例優(yōu)選控制在10~40%，進(jìn)一步優(yōu)選控制在20~30%，最優(yōu)選控 制在25%。
[0015] 7、本發(fā)明方法中，培養(yǎng)-分離階段從沉淀分離器至細(xì)菌培養(yǎng)器的回流流速之比優(yōu) 選控制在0. 1~1 :1，進(jìn)一步控制在0. 4~0. 7 :1，最優(yōu)選控制在0. 5 :1。
[0016] 8、本發(fā)明方法中，富集-分離階段和培養(yǎng)-分離階段所用的堿液可以采用現(xiàn)有 技術(shù)中公開(kāi)的任何一種可以適用于本發(fā)明的耐鹽硝化細(xì)菌的堿液，優(yōu)選的堿液為NaOH、 Na2CO3、NaHCOjP CaCO 3溶液中一種或多種，選用