一種硝化細菌富集培養(yǎng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種硝化細菌富集培養(yǎng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 生物脫氮方法中，無論是傳統(tǒng)的硝化-反硝化，還是新型的短程硝化-反硝化及短 程硝化-厭氧氨氧化都需經(jīng)過硝化細菌的硝化作用脫除氨氮。硝化細菌屬于化能營養(yǎng)型微 生物。生物細胞只能利用以ATP等形態(tài)保存的能量，不能直接利用化學(xué)反應(yīng)所釋放的自由 能。在好氧代謝中，ATP主要通過呼吸鏈的氧化磷酸化作用合成。氨氧化磷酸化效率很低， 所能產(chǎn)生的ATP非常有限，這些能量主要用于電子躍遷到較高能級，這使得硝化細菌生長 很緩慢，世代期為8~36h。硝化細菌的細胞壁中肽聚糖含量低，蛋白質(zhì)和脂肪含量高，因此對 環(huán)境變化比較敏感，自然界中天然的硝化細菌適應(yīng)性和耐受性比較差，在很多條件下無法 與異養(yǎng)型微生物在生長競爭中取得優(yōu)勢。污水處理系統(tǒng)中，當(dāng)活性污泥中硝化細菌含量較 低時，依靠調(diào)節(jié)溶解氧和pH等環(huán)境條件無法在較短時間內(nèi)快速生長繁殖，最終導(dǎo)致現(xiàn)有運 行的污水處理系統(tǒng)脫除氨氮能力有限，在工業(yè)上通?？梢圆捎孟蛭鬯幚硐到y(tǒng)中直接投放 培養(yǎng)好的高濃度硝化細菌來解決這一問題。無論是直接在污水處理系統(tǒng)中培養(yǎng)硝化細菌還 是在污水處理系統(tǒng)外培養(yǎng)硝化細菌，都需要添加促進生長的物質(zhì)，才能加快硝化細菌的生 長速率。
[0003] 從生化水平上看，硝化反應(yīng)是涉及氨單加氧酶、羥胺氧還酶和亞硝酸鹽氧化酶共 同催化的代謝途徑，并伴隨著復(fù)雜的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化。采用生物促進劑來提高硝化細菌中 這些酶的活性，則是解決硝化細菌生長慢的有效途徑之一，同時可以加快硝化反應(yīng)進程。目 前關(guān)于生物促進劑的研究很多，CN200510111874. 5、CN200510111876. 4、CN200510111877. 9 和CN200510111875. X分別提出了利用不同的金屬鹽組合而成的硝化菌生長促進劑，主要 成分包括糖蜜、金屬鹽(亞鐵鹽、錳鹽、鈣鹽和鎂鹽）和吸附劑。使用該促進劑后氨氮去除率 可以提高20%以上。但由于吸附劑主要是沸石粉、硅藻土、粉末活性炭或粉煤灰等物質(zhì)，這 些吸附劑的投加勢必會增大污泥產(chǎn)量。CN201110315549. 6公開了一種短程硝化反硝化顆粒 污泥的培養(yǎng)方法，其特征是定期投加5~15mg/L羥胺；CN201010168453. 7公開了一種快速啟 動缺氧氨氧化生物濾池的方法，其特征是步驟（2)中投加羥胺，誘導(dǎo)接種污泥向缺氧氨氧化 生物膜轉(zhuǎn)變，以上發(fā)明主要是利用羥胺對亞硝酸鹽氧化菌的抑制作用，促進短程硝化作用。 CN201410141638. 7公開了一種亞硝化細菌的培養(yǎng)液及制備和培養(yǎng)方法，其培養(yǎng)液配方比較 復(fù)雜，除了涉及鐵、鈣、鉀、鎂等提供細胞生長的元素，還涉及鈷、鑰、錳、鋅等促進酶合成的 元素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種硝化細菌富集培養(yǎng)方法。本發(fā)明采用投 加生長促進劑的方式來加速硝化細菌的生長，所用促進劑配方簡單，制備容易，投加后能使 硝化細菌在短時間內(nèi)快速生長繁殖，所培養(yǎng)的硝化細菌活性高、耐受沖擊能力強。
[0005] 本發(fā)明硝化細菌富集培養(yǎng)方法，包括如下內(nèi)容：首先選擇富含硝化細菌的活性污 泥并采取逐級提高基質(zhì)氨氮濃度的方法進行培養(yǎng)，初始氨氮濃度小于l〇〇mg/L，當(dāng)氨氮濃度 提高到300mg/L時開始補加生長促進劑；所述生長促進劑包括金屬鹽和多胺類物質(zhì)，其中 金屬鹽為40~100重量份，優(yōu)選為50~80重量份，多胺類物質(zhì)為5~30重量份，優(yōu)選為ΚΓ20重 量份；所述的金屬鹽為鈣鹽、亞鐵鹽和銅鹽，Ca 2+、Fe2+和Cu2+的摩爾比為（5~15) : (1~8): (0. 5~5)，優(yōu)選為（8~12): (2~6): (1~4);當(dāng)基質(zhì)氨氮濃度提高到500mg/L并且24h內(nèi)氨氮 去除率達95%時結(jié)束富集培養(yǎng)過程。
[0006] 本發(fā)明硝化細菌富集培養(yǎng)的溫度為18~40°C，優(yōu)選為25~35°C，溶解氧濃度為 0· 1~3 mg/L，優(yōu)選為 0· 5~2mg/L，pH 值為 7. (T9. 0,優(yōu)選為 7. 5~8· 5。
[0007] 本發(fā)明所述生長促進劑中鈣鹽為CaS04或者CaCl2，優(yōu)選CaS0 4 ;亞鐵鹽為FeS04或 者FeCl2，優(yōu)選FeS04 ;銅鹽為CuS04或者CuCl2，優(yōu)選CuS04。
[0008] 本發(fā)明所述生長促進劑中多胺類物質(zhì)為精胺、亞精胺或者兩者的混合物。
[0009] 本發(fā)明所述生長促進劑還包括羥胺類物質(zhì)，含量為0. 5~15重量份，優(yōu)選為2~10重 量份。所述羥胺類物質(zhì)為羥胺、鹽酸羥胺、硫酸羥胺或者磷酸羥胺中的一種或幾種，優(yōu)選為 硫酸羥胺。
[0010] 本發(fā)明所述的硝化細菌生長促進劑按照培養(yǎng)體系中促進劑濃度l(T50mg/L進行 投加，優(yōu)選2(T30mg/L進行投加。
[0011] 本發(fā)明所述硝化細菌富集培養(yǎng)方法中，生長促進劑可以每天或者每隔幾天補加一 次，也可以在每次更換硝化細菌培養(yǎng)基時補加，直到硝化細菌的數(shù)量(平板計數(shù)法）達到1〇 6 個/mL，優(yōu)選達到107個/mL后停止補加。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果： 1、本發(fā)明在硝化細菌富集培養(yǎng)過程中補加特殊組成和配比的生長促進劑，使得硝化細 菌在金屬鹽、多胺類物質(zhì)及羥胺類物質(zhì)的共同作用下，實現(xiàn)快速增殖。本發(fā)明解決了硝化細 菌生長慢的問題，使用促進劑后硝化細菌的生長速率可以增加 ΚΓ100倍。
[0013] 2、本發(fā)明使用的生長促進劑中含有的金屬鹽所提供的金屬離子作為硝化細菌生 長所需要的元素，同時作為酶的組份提高酶的活性，可以快速降解底物，加速酶促反應(yīng)進 程。多胺類物質(zhì)可以促進細胞增殖，并且與金屬離子共同作用，可以加快細胞增殖，并能夠 提高所收獲菌體的沉降性和穩(wěn)定性，延長菌體使用壽命。
[0014] 3、本發(fā)明使用的生長促進劑中含有羥胺類物質(zhì)時，可以作為羥胺氧還酶的基質(zhì)直 接參與硝化細菌的代謝過程、縮短酶促反應(yīng)進程，同時作為細胞的激活劑可以加速細胞生 長。
【具體實施方式】
[0015] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明方案進行詳細說明。
[0016] 實施例1生長促進劑的制備 本發(fā)明所述硝化細菌生長促進劑的制備方法為：（1)按照以下組成及重量份制備金屬 鹽溶液：金屬鹽為40~100重量份，優(yōu)選為50~80重量份，所述的金屬鹽為鈣鹽、亞鐵鹽和 銅鹽，金屬鹽中Ca2+、Fe 2+和Cu2+的摩爾比為（5~15) : (1~8) : (0. 5~5)，優(yōu)選為（8~12): (2~6) : (1~4) ; (2)使用前將5~30重量份，優(yōu)選為ΚΓ20重量份的多胺類物質(zhì)加入到金屬 鹽溶液中。進一步地，使用前還可以加入含量為0. 5~15重量份，優(yōu)選為2~10重量份的無機 酸羥胺。
[0017] 采用上述方法按照表1促進劑的比例和配方配制四種型號的硝化細菌生長促進 劑，所述促進劑濃度均為0. 5g/L。
[0018] 表1促進劑的配方及比例 買施例2硝化細菌的冨集培養(yǎng)
首先向五個平行的硝化細菌培養(yǎng)反應(yīng)器中（反應(yīng)器分別命名為1號、2號、3號、4號和5 號）接種某污水處理廠富含硝化細菌的活性污泥，接種后MLSS為3000mg/L，采取逐級提高 基質(zhì)氨氮濃度的方法進行培養(yǎng)，初始氨氮濃度為50mg/L，每次提高50mg/L，當(dāng)氨氮濃度提 高到300mg/L時開始向1~4號反應(yīng)器中補加實施例1制備的生長促進劑，5號不加促進劑作 為對照，硝化細菌培養(yǎng)條件見表2。當(dāng)基質(zhì)氨氮濃度提高到500mg/L并且24h內(nèi)基質(zhì)氨氮去 除率達95%時結(jié)束富集培養(yǎng)過程。
[0019] 每天按照培養(yǎng)體系中促進劑濃度25mg/L補加一次，培養(yǎng)15天后取泥水混合物用 磁力攪拌器打散活性污泥中的菌落，取上清液稀釋一定倍數(shù)后用平板進行菌落計數(shù)，當(dāng)硝 化細菌的數(shù)量大于1X 1〇7個/mL后停止補加，繼續(xù)培養(yǎng)一周后所獲得的硝化細菌數(shù)量見表 2。培養(yǎng)結(jié)束后，氨氮去除率見表2。
[0020] 表2硝化細菌的培養(yǎng)條件及結(jié)果
從表2數(shù)據(jù)來看，Γ4號反應(yīng)器內(nèi)硝化細菌數(shù)量均大于8. 8X 107個/mL，氨氮去除率 大于85%，不加促進劑的5號反應(yīng)器內(nèi)硝化細菌的數(shù)量8. 8X 105個/mL，氨氮去除率只有 71. 1%。由此可見，采用本發(fā)明的富集培養(yǎng)方法，并使用生長促進劑能明顯提高硝化細菌的 數(shù)量并提高氨氮的去除率。
【主權(quán)項】
1. 一種硝化細菌富集培養(yǎng)方法，其特征在于包括如下內(nèi)容：首先選擇富含硝化細菌的 活性污泥并采取逐級提高基質(zhì)氨氮濃度的方法進行培養(yǎng)，初始氨氮濃度小于l〇〇mg/L，當(dāng) 氨氮濃度提高到300mg/L時開始補加生長促進劑；所述生長促進劑包括金屬鹽和多胺類物 質(zhì)，其中金屬鹽為40~100重量份，多胺類物質(zhì)為5~30重量份，所述的金屬鹽為鈣鹽、亞鐵 鹽和銅鹽，Ca 2+、Fe2+和Cu2+的摩爾比為（5~15) : (1~8) : (0. 5~5);當(dāng)基質(zhì)氨氮濃度提高到 500mg/L并且24h內(nèi)氨氮去除率達95%時結(jié)束富集培養(yǎng)過程。2. 按照權(quán)利要求1所述的培養(yǎng)方法，其特征在于：所述生長促進劑中金屬鹽為50~80 重量份，多胺類物質(zhì)為1〇~20重量份，Ca 2+、Fe2+和Cu2+的摩爾比為（8~12): (2~6): (1~4)。3. 按照權(quán)利要求1或2所述的培養(yǎng)方法，其特征在于：所述生長促進劑中鈣鹽為CaS04 或者CaCl2，亞鐵鹽為FeS04或者FeCl2,銅鹽為CuS0 4或者CuCl2。4. 按照權(quán)利要求1或2所述的培養(yǎng)方法，其特征在于：所述生長促進劑中鈣鹽為CaS04， 亞鐵鹽為FeS0 4，銅鹽為CuS04。5. 按照權(quán)利要求1或2所述的培養(yǎng)方法，其特征在于：生長促進劑中多胺類物質(zhì)為精 胺、亞精胺或者兩者的混合物。6. 按照權(quán)利要求1或2所述的培養(yǎng)方法，其特征在于：所述生長促進劑中還包括羥胺 類物質(zhì)，含量為〇.5~15重量份。7. 按照權(quán)利要求6所述的培養(yǎng)方法，其特征在于：所述羥胺類物質(zhì)為羥胺、鹽酸羥胺、 硫酸羥胺或者磷酸羥胺中的一種或幾種，羥胺類物質(zhì)含量為2~10重量份。8. 按照權(quán)利要求1所述的培養(yǎng)方法，其特征在于：所述生長促進劑按照培養(yǎng)體系中促 進劑濃度l(T50mg/L進行投加，優(yōu)選2(T30mg/L進行投加。9. 按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于：所述生長促進劑每天或者每隔幾天補加 一次，或者在每次更換硝化細菌培養(yǎng)基時補加，直到硝化細菌的數(shù)量達到1〇 6個/mL后停止 補加。10. 按照權(quán)利要求1所述的培養(yǎng)方法，其特征在于：硝化細菌富集培養(yǎng)的溫度為 18~40°C，優(yōu)選為 25~35°C，溶解氧濃度為 0· 1~3 mg/L，優(yōu)選為 0· 5~2mg/L，pH值為 7. (T9. 0， 優(yōu)選為7. 5~8. 5。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硝化細菌富集培養(yǎng)方法，首先選擇富含硝化細菌的活性污泥并采取逐級提高基質(zhì)氨氮濃度的方法進行培養(yǎng)，初始氨氮濃度小于100mg/L，當(dāng)氨氮濃度提高到300mg/L時開始補加生長促進劑；所述生長促進劑包括金屬鹽和多胺類物質(zhì)，其中金屬鹽為40-100重量份，優(yōu)選為50-80重量份，多胺類物質(zhì)為5-30重量份，優(yōu)選為10-20重量份；所述的金屬鹽為鈣鹽、亞鐵鹽和銅鹽，Ca2+、Fe2+和Cu2+的摩爾比為（5-15）:（1-8）:（0.5-5），優(yōu)選為（8-12）:（2-6）:（1-4）；當(dāng)基質(zhì)氨氮濃度提高到500mg/L并且24h內(nèi)氨氮去除率達95%時結(jié)束培養(yǎng)。本發(fā)明采用投加生長促進劑的方式加速硝化細菌的生長，所用促進劑配方簡單，制備容易，投加后能使硝化細菌快速生長繁殖，所培養(yǎng)的硝化細菌活性高、耐受沖擊能力強。
【IPC分類】C12N1/20
【公開號】CN105624053
【申請?zhí)枴緾N201410585640
【發(fā)明人】高會杰, 孫丹鳳, 郭志華, 趙勝楠
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年10月28日