专利名称：一种高效脱氮的混合菌剂及其应用的制作方法
技术领域：
本发明目的是提供一种高效脱氮的混合菌剂及其应用，以及筛选获得的可高效脱 氮的新菌株。
背景技术：
随着城市人口的日益膨胀和工农业的不断发展，水环境污染事故发生频繁，严重 的危害了人、畜的健康乃至生命。许多湖泊和水库因氮、磷的排放造成水体富营养化，严重 威胁到人类的生产生活和生态平衡。而氨氮是引起水体富营养化的主要因素之一。为了满 足公众对环境质量要求的不断提高，国家对氮制订了越来越严格的排放标准，研究开发经 济、高效的除氮处理技术已成为水污染控制工程领域研究的重点和热点。虽然有许多方法 都能有效地去除氨，如物理方法有反渗透、蒸馏、土壤灌溉；化学法有离子交换法、氨吹脱、 化学沉淀法、折点氯化、电渗析、电化学处理、催化裂解；生物方法有硝化及藻类养殖，但其 应用于工业废水的处理，必须具有应用方便、处理性能稳定、适应于废水水质及比较经济等 优点。目前处理氨氮的方法主要采用的除氮工艺空气吹脱、折点氯化和生物硝化与反硝化等。1、空气吹脱在碱性条件下(pH> 10.5)，废水中的氨氮主要以NH3的形式存在。让废水与空气 充分接触，则水中挥发性的NH3将由液相向气相转移，从而脱除水中的氨氮。吹脱塔内装填 木质或塑料板条填料，空气流由塔的下部进入，而废水则由塔顶落至塔底集水池。影响氨吹 脱效果的主要因素有(I)PH值，一般将pH值提高至10. 8 11. 5 ； (2)温度，水温降低时氨 的溶解度增加，吹脱效率降低；(3)水力负荷，一般水力负荷为2. 5 5m3/m2. h ； (4)气水比， 对于一定塔高，增加空气流量，可提高氨去除率；但随着空气流量增加，压降也增加，所以空 气流量有一限值。一般，气/水比可取2500 5000 (m3/m2) ； (5)填料构型与高度，由于反 复溅水和形成水滴是氨吹脱的关键，因此填料的形状、尺寸、间距、排列方式够都对吹脱效 果有影响。一般，填料间距40 50mm，填料高度为6 7. 5m。若增加填料间距，则需更大 的填料高度；(6)结垢控制，填料结垢(CaCO3)特降低吹脱塔的处理效率。控制结垢的措施 有用高压水冲洗垢层；在进水中投加阻垢剂采用不合或少含CO2的空气吹脱(如尾气吸 收除氨循环使用)；采用不易结垢的塑料填料代替木材等。空气吹脱法除氨，去除率可达60 95%，流程简单，处理效果稳定，基建费和运行 费较低，可处理高浓度合氨废水。但气温低时吹脱效率低，填科结垢往往严重干扰运行，且 吹脱出的氨对环境产生二次污染。2、折点氯化投加过量氯或次氯酸钠，使废水中氨完全氧化为N2的方法，称为折点氯化法，其反 应可表示为:NH4++1. 5H0C1 — 0. 5N2+1. 5H20+2. 5H++1. 5CF由反应式可知，到达折点的理论 需氯(Cl2)量为7. 6kg/kg (NH3-N)，而实际需氯量在8 10kg/kg (NH3-N)。在pH = 6 7进行反应，则投药量可最小。接触时间一般为0.5 2h。严格控制pH值和投氯量，可减少反 应中生成有害的氯胺(如NCl3)和氯代有机物折点氯化法对氨氮的去除率达90 100%， 处理效果稳定，不受水温影响，基建费用也不高。但其运行费用高；残余氯及氯代有机物须 进行后处理。在目前采用的脱氮工艺中，空气吹脱和折点氯化等物理和化学法由于存在运行成 本高、对环境造成二次污染等问题，实际应用受到一定限制。3、生物硝化与反硝化生物硝化在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧化成亚硝 酸盐氮和硝酸盐氮的过程，称为生物硝化作用。在缺氧条件下，由于兼性脱氮菌(反硝化 菌)的作用，将NO2-N和NO3-N还原成N2的过程，称为反硝化。影响硝化过程的主要因素有⑴pH值，当pH值为8. 0 8. 4时(20°C )，硝化作 用速度最快。(2)温度，温度高时，硝化速度快。(3)污泥停留时间，为了维持池内一定量的 硝化菌群，污泥停留时间必须大于硝化菌的最小世代时间；(4)溶解氧，一般在活性污泥法 曝气池中进行硝化，溶解氧应保持在2 3mg/L以上；(5) BOD负荷，为要充分进行硝化，BOD5 负荷应维持在0.3kg(B0D5)/kg(SS).d以下。影响反硝化的主要因素(1)温度，温度对反 硝化的影响比对其它废水生物处理过程要大些。一般，以维持20 40°C为宜。若在气温 过低的冬季，可采取增加污泥停留时间、降低负荷等措施，以保持良好的反硝化效果；(2)pH 值，反硝化过程的PH值控制在7. 0 8. 0 ； (3)溶解氧，一般在反硝化反应器内溶解氧应控 制在0. 5mg/L以下(活性污泥法)或lmg/L以下(生物膜法)；⑷有机碳源，当废水中含 足够的有机碳源，B0D5/TN> (3 5)时，可无需外加碳源。当废水所含的碳、氮比低于这个 比值时，就需另外投加有机碳。外加有机碳多采用甲醇。生物法与化学物质相比具有以下的优点1)每种化学用品都是针对性很强的产品，当遇到其他化学物质时就有可能失效， 而生物制剂对污染物的去除具有光谱性。2)化学产品可以暂时消除某些有害物质以及掩盖臭味，缺不能阻止有害物质的生 成。3)使用化学产品后，水体中会有残留，可能导致二次污染。生物制剂所含天然微 生物，不含致病菌和病原体，这些微生物在酶的催化作用下，以污水中的有机营养物质为食 物，当污水得到净化后，这些微生物会随污染物的降低而逐渐减少，直至消亡。4)无毒，无腐蚀性，使用方便，基本不需要添加设备或是工程，节省资金投入。
发明内容
本发明目的是提供一种高效脱氮的混合菌剂及其应用，以及筛选获得的可高效脱 氮的新菌株。本发明采用的技术方案是一种高效脱氮的混合菌剂，由硝化菌CCTCC No =M 2010001和亚硝化菌CCTCC No M 2010002组成。本发明要点在于将硝化菌CCTCC No =M 2010001和亚硝化菌CCTCC No M 2010002混合用于含氨氮废水的脱氮处理，其混合比例可不受限制，实际上，由于不同微 生物菌群之间的相互影响和制约，在污水处理系统中初始投入的硝化菌和亚硝化菌比值不确定的情况下，经过驯化培养，最终处理系统中两种菌群会达到一定的平衡。
优选的，所述混合菌剂中硝化菌CCTCC No =M 2010001和亚硝化菌CCTCC No =M 2010002的菌体量之比为0. 5 2 1。更为优选的，所述混合菌剂中硝化菌CCTCC No =M 2010001和亚硝化菌CCTCC No M 2010002的菌体量之比为1 1。本发明混合菌剂是从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术生产出的高 效菌种，其中含有各种特选类型的复合型微生物，具体应用时，还可针对性地添加酶制剂， 营养物质和矿物盐，将其放到废、污水中，可使系统内的微生物数量增加，提高污水处理的 效率，且生物制剂的使用不会造成二次污染。本发明还涉及所述的混合菌剂在处理含氨氮废水中的应用。具体的，所述应用为将所述混合菌剂接种至污水处理站的厌氧池，运行5 10 天，获得驯化后的活性污泥，以驯化后的活性污泥对含氨氮废水进行好氧处理。本发明涉及的菌株均为筛选到的新菌株硝化菌属(Nitrobacter sp. ) Sundawater X-5，保藏于中国典型培养物保藏中 心，地址中国武汉武汉大学，430072，保藏日期2010年1月8日，保藏编号CCTCC No =M 2010001。亚硝化菌属(Nitrosomonas sp. ) Sundawater X-6，保藏于中国典型培养物保藏中 心，地址中国武汉武汉大学，430072，保藏日期2010年1月8日，保藏编号CCTCC No =M 2010002。本发明的高效脱氮混合菌剂具有以下特定优点(1)迅速从由有机物或抑制性冲 击负荷、水力负荷超量或突发固体损失所导致的硝化作用混乱状态中恢复；(2)提高硝化 效率，或在运行系统中长期稳定地产生硝化作用；(3)提供用于季度启动的硝化接种，为大 型系统厂内接种；(4)降低由于硝化酸盐聚集而导致的氯消耗；(5)将安全系数不够的系统 对硝化作用的影响降到最小；(6)改进系统以用作BOD含量较低的污水中的生物胺清除装 置；(7)近似耐盐度盐度在0%时，近似耐盐度100% ；盐度在1.5%时，近似耐盐度92% ； 盐度在2. 5%时，近似耐盐度44% ；盐度在3. 5%时，近似耐盐度11%。并有以下特性(1)含有以液态形式存在的硝化微生物；(2)规格基于对氨氮的氧化速率；(3)可以浓缩易于冷藏；(4)不含原料酶、表型活性剂或溶剂；(5)可附着在有助于生物膜形式的多种表面上。本发明的有益效果主要体现在提供了一种高效脱氮的混合菌剂，可大大提高污 水处理的效率，且该菌剂的使用不会造成二次污染，对于生态环境的改善，具有重要意义。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于 此实施例1 本发明脱氮细菌培养过程
培养基配比为2 %葡萄糖(w/v)，1. 5 %牛肉膏(w/v)，1. 5 %蛋白胨(w/v)， 0.058% 硫酸镁(w/v)，0.025% 硫酸锰(w/v),0. 22% 乙酸钠(w/v)，0. 2 % 磷酸氢二钾(w/ ν)，溶剂为水。上述百分比为质量体积百分比，某组分浓度表示IOOmL培养基中含有该 组分Igo发酵条件起始pH值为5. 8，分别接种CCTCC No :M 2010001和CCTCC No :M 2010002，在发酵过程中维持2%葡萄糖(w/v)以及0.22%琥珀酸钠(w/v)。在30°C下，搅 拌转速为400r/min，通气量为lvvm(7L罐)，培养22h，发酵液中菌数可达到1. 17 X IO10Cfu/
mLo污泥驯化过程发酵得到的微生物发酵液按1 1体积混合后，按照5% (ν/ν)(每IOOml的待处 理污水中加入5ml的微生物发酵混合液)的投加量加入厌氧池，维持7天，得到驯化后的活 性污泥。实施例2 湖州市重兆村生态示范村生活污水，原水水质为B0D5 (五日生物耗氧量Biology Oxygen Demmand) 250mg/L, COD (化学耗氧量，chemicaloxygen demand) 400mg/L, 30mg/ L，氨氮lOmg/L各取1000ml，置于玻璃容器中，分别用该村污水处理站污泥与按实施例1方 法驯化后的污泥进行好氧阶段处理，曝气量均为lvvm。反应18h后，原污水站污泥处理的水 样水质B0D5 20mg/L,C0D 40mg/L，总氮20mg/L，氨氮6mg/L ；利用本专利驯化污泥处理的水 样水质为B0D5 6mg/L, COD 20mg/L，总氮7mg/L，氨氮3mg/L ；采用本发明混合菌剂，总体效 率提高约50%。实施例3 湖州市重兆村生态示范村生活污水在特殊情况下，原水水质为B0D5550mg/L，COD 1000mg/L,总氮60mg/L，氨氮25mg/L各取1000ml，置于玻璃容器中，分别用该村污水处理站 污泥与按实施例1方法驯化过的污泥进行好氧阶段处理，曝气量均为lvvm。反应24h后，原 污水站污泥处理的水样水质B0D5 50mg/L, COD 100mg/L,总氮30mg/L，氨氮15mg/L ；利用本 专利驯化污泥处理的水样水质为B0D5 8mg/L, COD 30mg/L,总氮8mg/L，氨氮4mg/L ；抗冲击 能力得到了验证。实施例4 无锡市芦庄生活污水厂，原水水质为B0D5 150mg/L, COD 300mg/L，总氮32mg/L， 氨氮12mg/L各取1000ml，置于玻璃容器中，分别用该污水处理厂污泥与按实施例1方法驯 化过的污泥进行好氧阶段处理，曝气量均为lvvm。反应18h后，原污水站污泥处理的水样水 质B0D515mg/L，COD 20mg/L,总氮16mg/L，氨氮5mg/L ；利用本专利驯化污泥处理的水样水 质为B0D5 5mg/L, COD 17mg/L,总氮4mg/L，氨氮2mg/L ；采用本发明混合菌剂，总体效率提 高约50%。
权利要求
一种高效脱氮的混合菌剂，由硝化菌CCTCC NoM 2010001和亚硝化菌CCTCC NoM 2010002组成。
2.如权利要求1所述的混合菌剂，其特征在于所述混合菌剂中硝化菌CCTCCNo =M 2010001和亚硝化菌CCTCC No :M 2010002的菌体量之比为0. 5 2 1。
3.如权利要求2所述的混合菌剂，其特征在于所述混合菌剂中硝化菌CCTCCNo =M 2010001和亚硝化菌CCTCC No :M 2010002的菌体量之比为1 1。
4.如权利要求1 3之一所述的混合菌剂在处理含氨氮废水中的应用。
5.如权利要求4所述的应用，其特征在于所述应用为将所述混合菌剂接种至污水处 理站的厌氧池，运行5 10天，获得驯化后的活性污泥，以驯化后的活性污泥对含氨氮废水 进行好氧处理。
6.硝化菌属(Nitrobactersp.) Sundawater X-5，保藏于中国典型培养物保藏中心，地 址中国武汉武汉大学，430072，保藏日期2010年1月8日，保藏编号CCTCC No =M 2010001。
7.亚硝化菌属(Nitrosomonassp.) Sundawater X-6，保藏于中国典型培养物保藏中 心，地址中国武汉武汉大学，430072，保藏日期2010年1月8日，保藏编号CCTCC No =M 2010002。
全文摘要
本发明提供了一种高效脱氮的混合菌剂及其应用，以及筛选获得的可高效脱氮的新菌株。所述高效脱氮的混合菌剂，由硝化菌CCTCC NoM 2010001和亚硝化菌CCTCC NoM 2010002组成。本发明的有益效果主要体现在提供了一种高效脱氮的混合菌剂，可大大提高污水处理的效率，且该菌剂的使用不会造成二次污染，对于生态环境的改善，具有重要意义。
文档编号C12R1/01GK101955885SQ20101010745
公开日2011年1月26日 申请日期2010年1月30日 优先权日2010年1月30日
发明者许敏伟, 郑展望 申请人:浙江商达水务有限公司