一種培養(yǎng)氨氧化細(xì)菌的促進(jìn)劑及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種培養(yǎng)氨氧化細(xì)菌的促進(jìn)劑及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 生物脫氮主要是通過(guò)硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌來(lái)完成。硝化細(xì)菌屬于化能營(yíng)養(yǎng)型微 生物。生物細(xì)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(guò)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(jí)，這使得硝化細(xì)菌生長(zhǎng) 很緩慢，世代期為8~36h。硝化細(xì)菌的細(xì)胞壁中肽聚糖含量低，蛋白質(zhì)和脂肪含量高，因此對(duì) 環(huán)境變化比較敏感，自然界中天然的硝化細(xì)菌適應(yīng)性和耐受性比較差，在很多條件下無(wú)法 與異養(yǎng)型微生物在生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)。污水處理系統(tǒng)中，當(dāng)活性污泥中硝化細(xì)菌含量較 低時(shí)，依靠調(diào)節(jié)溶解氧和pH等環(huán)境條件無(wú)法在較短時(shí)間內(nèi)快速生長(zhǎng)繁殖，最終導(dǎo)致現(xiàn)有運(yùn) 行的污水處理系統(tǒng)脫除氨氮能力有限。
[0003] 硝化細(xì)菌又分為氨氧化細(xì)菌(亞硝酸細(xì)菌）和亞硝酸鹽氧化細(xì)菌(硝酸細(xì)菌)，近年 來(lái)發(fā)展的新型生物脫氮技術(shù)如短程硝化-反硝化及短程硝化-厭氧氨氧化都需要將硝化反 應(yīng)進(jìn)行到亞硝酸階段而終止，希望氨氮被氨氧化細(xì)菌轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮后不再繼續(xù)被氧化 而直接進(jìn)行反硝化脫氮。因此氨氧化細(xì)菌的富集培養(yǎng)非常關(guān)鍵。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(jìn)劑來(lái)提高硝化細(xì)菌中氨單加氧酶、羥胺氧還酶的活性、抑 制亞硝酸鹽氧化酶的活性，可以控制硝化反應(yīng)進(jìn)程，是解決硝化反應(yīng)進(jìn)行到亞硝酸階段而 終止的有效途徑之一。
[0004] 目前關(guān)于生物促進(jìn)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(zhǎng)促進(jìn)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(jìn)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(shì)必會(huì)增大污泥產(chǎn)量。CN201110315549. 6 公開(kāi)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 fTl5mg/L羥胺； CN201010168453. 7公開(kāi)了一種快速啟動(dòng)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(duì)亞硝酸鹽 氧化菌的抑制作用，促進(jìn)短程硝化作用，但是對(duì)生長(zhǎng)緩慢的氨氧化細(xì)菌自身生長(zhǎng)沒(méi)有促進(jìn) 作用。CN201410141638. 7公開(kāi)了一種亞硝化細(xì)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(xì)胞生長(zhǎng)的元素，還涉及鈷、鑰、錳、鋅等促進(jìn)酶 合成的元素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種培養(yǎng)氨氧化細(xì)菌生長(zhǎng)促進(jìn)劑及制備方 法。該促進(jìn)劑配方簡(jiǎn)單，制備容易，可以用于氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)過(guò)程中，也可以直接投加到 污水處理系統(tǒng)中，加速短程硝化-反硝化及短程硝化-厭氧氨氧化工藝的啟動(dòng)并可實(shí)現(xiàn)穩(wěn) 定運(yùn)行。
[0006] 本發(fā)明培養(yǎng)氨氧化細(xì)菌的促進(jìn)劑，包括金屬鹽、多胺類(lèi)物質(zhì)、無(wú)機(jī)酸羥胺和Na2S0 3， 以重量份計(jì)，金屬鹽為40~100重量份，優(yōu)選為50~80重量份，多胺類(lèi)物質(zhì)為5~30重量份，優(yōu) 選為ΚΓ20重量份；無(wú)機(jī)酸羥胺為0. 05~1. 5重量份，優(yōu)選為0. 1~1. 0重量份，Na2S03為ΚΓ40 重量份，優(yōu)選為20~30重量份；所述的金屬鹽為鈣鹽、鎂鹽和銅鹽，Ca 2+、Mg2+和Cu2+的摩爾 比為（5~15): (5~25): (0.5 飛），優(yōu)選為（8~12): (10-20):(1~4)。
[0007] 本發(fā)明所述的鈣鹽為CaS04或者，優(yōu)選CaCl2 ;鎂鹽為MgS04或者M(jìn)gCl2，優(yōu)選MgCl2 ; 銅鹽為CuS04或者CuCl2，優(yōu)選CuCl2。
[0008] 本發(fā)明所述的多胺類(lèi)物質(zhì)為精胺、亞精胺或者兩者的混合物。
[0009] 本發(fā)明所述無(wú)機(jī)酸羥胺為鹽酸羥胺、硫酸羥胺或者磷酸羥胺中的一種或幾種，優(yōu) 選為鹽酸羥胺。
[0010] 本發(fā)明所述培養(yǎng)氨氧化細(xì)菌促進(jìn)劑的制備方法，包括如下內(nèi)容：（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、鎂鹽和銅鹽，金屬鹽中Ca 2+、Mg2+和Cu2+的摩爾比為（5~15) : (5~25) : (0. 5~5)，優(yōu) 選為（8~12) : (ΚΓ20) : (1~4) ;(2)將ΚΓ40重量份，優(yōu)選為20~30重量份Na2S03加入到 金屬鹽溶液中；（3)使用前將5~30重量份，優(yōu)選為ΚΓ20重量份的多胺類(lèi)物質(zhì)和0. 05~1. 5 重量份，優(yōu)選為〇. 1~1. 〇重量份的無(wú)機(jī)酸羥胺加入到金屬鹽溶液中。
[0011] 本發(fā)明步驟（1)所述的鈣鹽為CaS04或者CaCl2，優(yōu)選CaCl 2 ;鎂鹽為MgS04或者 MgCl2，優(yōu)選 MgCl2 ;銅鹽為 CuS04 或者 CuCl2，優(yōu)選 CuCl2。
[0012] 本發(fā)明步驟（3)所述的多胺類(lèi)物質(zhì)為精胺、亞精胺或者兩者的混合物。所述無(wú)機(jī) 酸羥胺為鹽酸羥胺、硫酸羥胺或者磷酸羥胺中的一種或幾種，優(yōu)選為鹽酸羥胺。
[0013] 本發(fā)明所述的培養(yǎng)氨氧化細(xì)菌促進(jìn)劑可以用于氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)過(guò)程，可以用于 提高污水處理系統(tǒng)的氨氮去除效果，還可以用于短程硝化反硝化及短程硝化-厭氧氨氧化 系統(tǒng)的快速啟動(dòng)及受沖擊系統(tǒng)的快速恢復(fù)。具體需要根據(jù)污水性質(zhì)、處理量和處理效果確 定投加量。在使用過(guò)程中，首先將促進(jìn)劑溶解，然后按照污水中促進(jìn)劑濃度〇. 5~50mg/L進(jìn) 行投加。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果： 1、利用金屬鹽所提供的金屬離子作為氨氧化細(xì)菌生長(zhǎng)所需要的元素，同時(shí)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(jìn)程。多胺類(lèi)物質(zhì)與金屬離子共同作 用，可以加快細(xì)胞增殖，并能夠提高所收獲菌體的沉降性和穩(wěn)定性，延長(zhǎng)菌體使用壽命。
[0015] 2、無(wú)機(jī)酸羥胺和Na2S03的配合加入，有助于控制體系的溶解氧，不僅可以使羥胺 作為底物直接參與氨氧化細(xì)菌的代謝過(guò)程、縮短酶促反應(yīng)進(jìn)程，而且可以作為羥胺氧還酶 的激活劑加速細(xì)胞生長(zhǎng)。此外，由于在厭氧或缺氧條件下羥胺可以抑制亞硝酸鹽氧化酶的 活性，因此二者的配合加入有助于抑制亞硝酸鹽氮進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成硝酸鹽氮。
[0016] 3、本發(fā)明通過(guò)選擇氨氧化細(xì)菌生長(zhǎng)促進(jìn)劑的組成和配比，在金屬鹽、多胺類(lèi)物質(zhì)、 無(wú)機(jī)酸羥胺及Na 2S03的共同作用下，實(shí)現(xiàn)快速培養(yǎng)氨氧化細(xì)菌的目的。本發(fā)明解決了氨氧 化細(xì)菌生長(zhǎng)慢的問(wèn)題，同時(shí)還可以控制硝化反應(yīng)進(jìn)程，提高廢水處理效果。使用促進(jìn)劑后氨 氧化細(xì)菌生長(zhǎng)速率可增加 ΚΓ?ΟΟ倍，硝化過(guò)程中亞硝化率達(dá)70%以上。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0018] 實(shí)施例1~4和比較例1-6的培養(yǎng)氨氧化細(xì)菌的促進(jìn)劑配方見(jiàn)表1。
[0019] 表1促進(jìn)劑的配方及比例
某企業(yè)所產(chǎn)生的廢水中氨氮濃度為150mg/L，采用SBR工藝進(jìn)行處理，裝置開(kāi)工啟動(dòng)階 段添加本發(fā)明促進(jìn)劑。利用上表配比所配置的促進(jìn)劑，配置濃度為〇. 5g/L，每天按照污水 中促進(jìn)劑濃度為15mg/L進(jìn)行投加，投加15天后，曝氣階段亞硝化率提高到60%以上停止投 加，系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行10天，取水樣分析出水氨氮、硝氮和亞硝氮濃度。具體結(jié)果見(jiàn)表2所示。 [0020] 表2采用不同配方促進(jìn)劑的處理效果
從表2的各實(shí)施例的水質(zhì)分析數(shù)據(jù)來(lái)看，沒(méi)有投加促進(jìn)劑的情況下，出水氨氮濃度為 60mg/L，亞硝化率只有32%，投加促進(jìn)劑后出水氨氮濃度均低于30mg/L，亞硝化率均大于 70%，當(dāng)促進(jìn)劑只含有配方中的三種或者兩種時(shí)，出水氨氮去除率和亞硝化率均低于70%。由 此可見(jiàn)，本發(fā)明的生長(zhǎng)促進(jìn)劑可以顯著提高污水中氨氮的去除率，投加促進(jìn)劑后亞硝化率 可達(dá)70%以上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種培養(yǎng)氨氧化細(xì)菌的促進(jìn)劑，其特征在于包括金屬鹽、多胺類(lèi)物質(zhì)、無(wú)機(jī)酸羥胺 和Na 2S03，以重量份計(jì)，金屬鹽為40~100重量份，多胺類(lèi)物質(zhì)為5~30重量份，無(wú)機(jī)酸羥胺為 0. 05~1. 5重量份，Na2S03為ΚΓ40重量份；所述的金屬鹽為鈣鹽、鎂鹽和銅鹽，Ca2+、Mg 2+和 Cu2+的摩爾比為（5~15): (5~25): (0.5~5)。2. 按照權(quán)利要求1所述的生長(zhǎng)促進(jìn)劑，其特征在于：金屬鹽為50~80重量份，多胺類(lèi)物 質(zhì)為ΚΓ20重量份，無(wú)機(jī)酸羥胺為0. 1~1. 0重量份，Na2S03為20~30重量份；所述Ca2+、Mg 2+ 和 Cu2+的摩爾比為（8~12): (10-20): (1~4)。3. 按照權(quán)利要求1或2所述的生長(zhǎng)促進(jìn)劑，其特征在于：鈣鹽為CaS04或者CaCl2，鎂鹽 為MgS0 4或者M(jìn)gCl2，銅鹽為CuS04或者CuCl2。4. 按照權(quán)利要求1或2所述的生長(zhǎng)促進(jìn)劑，其特征在于：鈣鹽為CaCl2，鎂鹽為MgCl2， 銅鹽為CuCl 2。5. 按照權(quán)利要求1或2所述的生長(zhǎng)促進(jìn)劑，其特征在于：多胺類(lèi)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所述的生長(zhǎng)促進(jìn)劑，其特征在于：無(wú)機(jī)酸羥胺為鹽酸羥胺、硫酸 羥胺或磷酸羥胺中的一種或幾種。7. 按照權(quán)利要求6所述的生長(zhǎng)促進(jìn)劑，其特征在于：無(wú)機(jī)酸羥胺為鹽酸羥胺。8. -種培養(yǎng)氨氧化細(xì)菌的促進(jìn)劑的制備方法，其特征在于包括如下內(nèi)容：（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、鎂鹽和銅鹽，金屬鹽中Ca 2+、Mg2+和Cu2+的摩爾比為（5~15): (5~25): (0. 5~5)， 優(yōu)選為（8~12): (ΚΓ20): (1~4);(2)將ΚΓ40重量份，優(yōu)選為20~30重量份Na2S03加入到 金屬鹽溶液中；（3)使用前將5~30重量份，優(yōu)選為ΚΓ20重量份的多胺類(lèi)物質(zhì)和0. 05~1. 5 重量份，優(yōu)選為〇. 1~1. 〇重量份的無(wú)機(jī)酸羥胺加入到金屬鹽溶液中。9. 按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于：所述的鈣鹽為CaS04或者CaCl2，優(yōu)選 CaCl2 ;鎂鹽為MgS04或者M(jìn)gCl2，優(yōu)選MgCl2 ;銅鹽為CuS04或者CuCl2，優(yōu)選CuCl2 ;所述的多 胺類(lèi)物質(zhì)為精胺、亞精胺或者兩者的混合物；所述無(wú)機(jī)酸羥胺為鹽酸羥胺、硫酸羥胺或者磷 酸羥胺中的一種或幾種，優(yōu)選為鹽酸羥胺。10. 權(quán)利要求1-9任一所述的促進(jìn)劑的應(yīng)用，其特征在于：在使用過(guò)程中，首先將促進(jìn) 劑溶解，然后按照污水中促進(jìn)劑濃度〇. 5~50mg/L進(jìn)行投加。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種培養(yǎng)氨氧化細(xì)菌的促進(jìn)劑，包括金屬鹽、多胺類(lèi)物質(zhì)、無(wú)機(jī)酸羥胺和Na2SO3，以重量份計(jì)，金屬鹽為40~100重量份，優(yōu)選為50~80重量份，多胺類(lèi)物質(zhì)為5~30重量份，優(yōu)選為10~20重量份，無(wú)機(jī)酸羥胺為0.05~1.5重量份，優(yōu)選為0.1~1.0重量份，Na2SO3為10~40重量份，優(yōu)選為20~30重量份；所述的金屬鹽為鈣鹽、鎂鹽和銅鹽，Ca2+、Mg2+和Cu2+的摩爾比為（5~15）:（5~25）:（0.5~5），優(yōu)選為（8~12）:（10~20）:（1~4）。該促進(jìn)劑配方簡(jiǎn)單，制備容易，可以用于氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)過(guò)程中，也可以直接投加到污水處理系統(tǒng)中，加速短程硝化-反硝化及短程硝化-厭氧氨氧化工藝的啟動(dòng)并可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。
【IPC分類(lèi)】C12N1/38, C02F3/34, C02F3/30
【公開(kāi)號(hào)】CN105624089
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410585422
【發(fā)明人】高會(huì)杰, 孫丹鳳, 郭志華, 趙勝楠, 郭宏山
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司大連石油化工研究院
【公開(kāi)日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2014年10月28日