一种海洋活性污泥产品及其制备方法和水处理应用与流程

本发明涉及微生物水处理领域，具体涉及一种海洋活性污泥产品及其制备方法和水处理应用。

背景技术：

高盐有机废水是目前工业上较难处理的水体之一，由于废水中含有大量无机盐离子，导致高盐有机废水难以被微生物降解，而采用物理、化学处理技术的成本较高，因此寻求高效的生物处理技术来净化高盐有机废水是一个环保技术难题。

现有技术中记载了“一种强化生物厌氧处理高盐高浓有机废水的方法”（申请号cn201610198750.3），通过设计反应器和采用微生物驯化技术，能处理盐浓度在5g/l以下的高盐有机废水；由于工业上的高盐有机废水的盐浓度常高于30g/l，该方法难以用来处理工业上的高盐有机废水，也难以运用到处理海洋有机废水（世界大洋的平均盐度为3.5%），实用性不强。

现有技术中记载了“一种处理高盐废水的厌氧氨氧化反应器运行方法”（申请号cn201410095868.4），通过采用盐度快速驯化技术，实现了逐步提高微生物菌落的耐盐能力，能处理盐浓度在35g/l以下的高盐有机废水；但该方法使用的微生物菌落的耐盐能力有限，不适用于更高盐度的有机废水处理，且驯化过程不可控，根据不同种类的高盐废水采用的驯化过程也需要改变，适用面不广。

现有技术中记载的“一种高盐废水mbbr处理系统中悬浮填料的挂膜方法”（申请号cn201510580959.1），通过向反应器内加入嗜盐微生物菌剂，并调节环境条件参数，促使嗜盐微生物菌落挂膜附着在填料表面，形成嗜盐微生物生态环境，有较好的对高盐有机废水的降解能力；但该方法采用的嗜盐微生物菌剂的生态系统过于单一，培养难度较大，适用面不广。

因此，寻求更为高效的高盐有机废水生物处理技术，通过采用更为优化的耐盐微生物生态系统，提高微生物对高盐浓度有机废水的降解能力，且能适用于多种工业有机含有废水的广泛需求，是当前需要解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明目的在于提供一种海洋活性污泥产品及其制备方法和水处理应用，通过直接从海泥、海水混合物中培养出新型的活性污泥产品（即微生物生态系统），用于多种高盐有机废水的处理，实现高效、实用的微生物水处理。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

第一方面，本发明提供了一种海洋活性污泥产品，其特征在于：所述海洋活性污泥产品富含源自海洋或其他盐环境的耐、嗜盐微生物，所述海洋活性污泥产品以颗粒絮状的活性污泥形态或分离复合菌剂的形态存在，所述海洋活性污泥产品的溶解氧（do）含量为0.1～4.0mg/l（低于0.5mg/l为厌氧环境）、环境温度为0～50度（长期储藏优选为4度）、盐浓度为2～34%、ph值为5～9，且以所述活性污泥形态存在时，其污泥体积指数（svi）为50～200ml/g、混合液挥发性悬浮固体浓度（mlvss）为1.2～7.5g/l。

活性污泥法是一种最常用的生物处理方法，运营价格极低，降解废水采用的微生物是基于絮状污泥载体生存的微生物生态系统。本发明中，海洋活性污泥即从海泥、海水或其他盐环境中分离培养的耐、嗜盐微生物群体，其中固态载体主要为原始海泥和耐、嗜盐微生物生产的生物有机物大分子的混合物，为了满足工业、研究等不同的应用方式，本发明提供的海洋活性污泥产品以颗粒絮状的活性污泥形态或分离复合菌剂的形态存在。还应当说明的是，根据定制的复合耐、嗜盐微生物群体种类的不同，所述海洋活性污泥产品中的溶解氧（do）含量为0.1～0.5mg/l（对于厌氧耐、嗜盐微生物）、0.5～4.0mg/l（对于好氧耐、嗜盐微生物）或0.1～4.0mg/l（对于好厌氧兼性耐、嗜盐微生物）；储藏的环境温度为优选为4度，但基于海洋微生物菌群种类繁多，在0～50度下保存都是可行的，随菌种种类设定；根据应用的水体盐浓度、ph值不同，定向生产的所述海洋活性污泥产品中的盐浓度优选为2～34%，ph值优选为5～9；此外，当所述海洋活性污泥产品以活性污泥形态存在时，为了防止污泥膨胀或包证产品的最佳污泥浓度，其污泥体积指数（svi）优选为50～200ml/g、混合液挥发性悬浮固体浓度（mlvss）优选为1.2～7.5g/l，这个范围同时也便于分装和保存。

也就是说，本发明提供的一种海洋活性污泥产品，通过将活性污泥法和耐、嗜盐微生物降解技术联合运营，生产出海洋活性污泥产品，实现了传统活性污泥在高盐有机废水生物处理上的应用，适用范围较广。

第二方面，本发明提供了所述一种海洋活性污泥产品的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：取用未灭菌海泥作为微生物生长载体、海水配置培养液；在生物反应器中培养30～180天，获得海洋活性污泥；指向性改变海洋活性污泥的生存环境，富集优势菌群；将海洋活性污泥按产品规格分装，或分离获得复合菌剂。

在本发明的进一步实施方式中，所述海泥的初始污泥体积指数（svi）为5～35ml/g，所述海水的盐度为2～34%，配置的所述培养液中c、n、p的元素比优选为100：5：1，其对应化学需氧量（cod）浓度为100～600mg/l。应当说明的是，所述海泥的初始污泥体积指数（svi）、盐度取决于取样点，一般地区的海泥的svi较低，在5～20ml/g间，而在污染或养分较为丰富的海域，取样的海泥的svi较高，能达到20～35ml/g；全世界大洋的平均盐度为3.5%，一般近海地区取样的海泥、海水盐度为2～3.5%，而一些极端盐水体环境如死海，高达34%（2011年数据），死海与附近交汇水域的盐度则在3.5～34%之间；配置的所述培养液中c、n、p的元素比在100：5：1时为最佳培养条件，改变c、n、p比值对微生物群落会有一定的影响，c、n、p比值在后续定向培养或驯化过程中随要求改变；其对应化学需氧量（cod）浓度若低于100mg/l会导致营养不够，微生物生态系统得不到充足的养分，导致培养周期长或培养失败，而cod若高于600mg/l则超过培养微生物的需求，优势微生物生长太快，生态系统不稳定，同时也造成了培养基的浪费。

在培养所述海洋活性污泥的过程中，用于培养海洋活性污泥的营养液的换新次数为2～7次/周，培养环境的溶解氧（do）含量为0.1～4.0mg/l（低于0.5mg/l为厌氧培养），培养环境的温度为20～40度。应当说明的是，培养活性污泥过程需要按周期定时换新营养液以保证微生物有充足的营养生长，在培养初期，换新次数应为每日一次（即7次/周），逐步降低到2次/周至培养完成；而培养环境的do含量根据培养目标菌体所需设置，作为厌氧培养时，do含量为0.1～0.5mg/l，作为好氧培养时，do含量为0.5～4.0mg/l，对于好厌氧兼性耐、嗜盐微生可采用do为0.1～4.0mg/l均可，但do含量影响生态系统中好、厌氧盐微生的比例，根据实际定制控制；同时由于海洋微生物的适宜生存环境在20～40度，因此培养环境的温度优选在这个温度范围，否则影响培养速度。

在本发明的进一步实施方式中，所述指向性改变海洋活性污泥的生存环境主要包括改变培养溶液中的有机物成分、无机盐离子成分、盐浓度、ph值、温度、溶氧量、搅拌速度，通过改变生态系统的环境富集对应的所述优势菌群。应当说明的是，指向性改变海洋活性污泥的生存环境是一个类似驯化的过程，通过定制将海洋活性污泥中的优势菌种富集，用以处理对应条件下的高盐有机废水，指向性参数包括改变培养溶液中的有机物成分，即当使用其他有机物，特别是有毒害性的有机物（如苯酚、聚乙烯衍生物等）作为微生物碳源时，仅能讲解这些有机物的海洋微生物能生存下来，通过一定时间的培养，海洋活性污泥中则富集了能降解所述有机物成分或其衍生物的微生物菌群；对于无机盐离子成分，当水体中含有其他无机盐，特别是有毒害性的有机物（如汞离子、铬离子、亚硝酸根离子等）时，仅能耐受这些无机盐离子的海洋微生物能生存下来，通过一定时间的培养，海洋活性污泥中则富集了能耐受这些无机盐离子的微生物菌群；作为无机盐离子成分的一种，当盐浓度（特指氯化钠）改变时，则海洋活性污泥中则富集了能生存在特定盐浓度下的微生物菌群；对于ph值，虽然大部分海洋微生物适宜于相对中性环境（ph值为6.5~8.5），其中也不乏各种耐酸、耐碱海洋微生物，从而条件水体环境的ph值，通过一定时间的培养后，海洋活性污泥中则富集了能生存在特定ph下的微生物菌群；对于温度，由于温度对细胞活性的影响因菌种而异，所以在特定温度下富集海洋活性污泥中的优势菌群，有利于提高海洋活性污泥的适用面，但由于大部分海洋微生物能存活在5~45度的环境下，温度对微生物的影响相对其他因素其作用较小；对于溶氧量（do），作为厌氧培养时，do含量为0.1～0.5mg/l，作为好氧培养时，do含量为0.5～4.0mg/l，对于好厌氧兼性耐、嗜盐微生可采用do为0.1～4.0mg/l均可，故do含量影响生态系统中好、厌氧盐微生的比例；而搅拌速度主要影响微生物和活性污泥间的结合，黏性大的微生物更能附着在活性污泥上，由于活性污泥吸附了更多地营养物质，则采用较大的搅拌速度时，通过一定时间的培养后，海洋活性污泥中部分黏性较大的微生物菌群的比例会有所提高。

在本发明的进一步实施方式中，所述海洋活性污泥的分装规格为50～200ml/g的污泥体积指数（svi）、1.2～7.5g/l的混合液挥发性悬浮固体浓度（mlvss），所述分离过程即通过筛滤脱泥、离心过滤及浓缩获得的悬浮菌液。应当说明的是，海洋活性污泥的分装规格决定了产品的保质期和性价比，当分装后的海洋活性污泥的svi低于50ml/g时，其活性太低，微生物数量太少，当分装后的海洋活性污泥的svi高于200ml/g时，由于部分污泥膨胀，大量使用时会造成生物反应器的颗粒悬浮物难以沉降，从而影响水处理效果；当mlvss含量低于1.2g/l，分装的海洋活性污泥的量太少，对应的水处理功效则不够，而当mlvss含量高于7.5g/l时，分装的海洋活性污泥的量太多，则其中的微生物数目也很多，由于单位体积内存留的营养物质不够，因此mlvss过高会导致产品的保质期缩短。

本发明提供的一种海洋活性污泥产品的制备方法，首次将嗜盐微生物培养技术和活性污泥培养技术融合运用，制备得到了新型的、用于高盐有机废水处理的微生物净化系统，实现高的废水降解能力、经济的运行费用和温度的运行系统，且适用面广。

第三方面，本发明还提供了所述一种海洋活性污泥产品的水处理应用方法，用于低盐浓度（盐度为2～10%）废水降解时，对于已有高盐生物水处理系统的生态系统改良剂时，将所述海洋活性污泥产品直接加入到生物反应器中；对于新建高盐生物水处理系统的原始菌群时，将所述海洋活性污泥产品单独进行3～7天活化扩大培养后，分批次加入到生物反应器中。应当说明的是，由于目标废水的盐浓度不高，海洋微生物能无障碍的生存并繁殖在目标废水中，并取得高效的降解速率；当作为所述改良剂应用时，由于反应器中有一定的微生物系统基础，加入的海洋活性污泥产品只是为了给原生态系统添加新的耐、嗜盐菌群，可以直接投加；当作为新生物反应器中的原始菌群时，加入的海洋活性污泥产品优选单独进行3～7天活化扩大培养，再分批次加入到反应器中，以较大限度的增加海洋微生物的菌量，防止在水处理过程中过度的环境冲击造成微生物难以大量繁殖而延长生物反应器的启动时间，需要额外说明的是，由于海洋微生物在适宜条件下2~3天即可富集繁殖，则所述活化扩大培养时间应大于3天，而超过7天则浪费过多资源和时间，没有必要。

此外，当海洋活性污泥用于盐度为10～34%及以上的超高盐生物处理系统时，应将所述海洋活性污泥产品单独进行3～7天活化扩大培养，进行分级驯化后再分批次加入到生物反应器中。应当说明的是，为防止在水处理过程中过度的环境冲击造成微生物难以大量繁殖而影响生物反应器的水处理效果，则需要进行活化扩大培养（同理需3~7天）；又由于盐度过高，超过一半海洋微生物的耐受范围，只有少部分海洋微生物能生存并繁殖在所述的超高盐生物处理系统中，因此需要分级驯化（所述分级驯化为水处理术语，指梯度地提高不利于微生物生长的环境因子，以提高微生物的耐受力）后再分批次加入到生物反应器中，以提高海洋微生物的耐盐能力。

本发明提供的海洋活性污泥产品的水处理方法，通过结合水处理经验技术，提高了海洋活性污泥产品的水处理能力和应用面，实用性较强。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明实施例中的所述海洋活性污泥产品的制备方法流程图。

图2为本发明实施例中制备海洋活性污泥产品的设备示意图。

图3为本发明实施例二、三和四中制备的海洋活性污泥产品在不同温度下处理高盐有机废水的cod降解率。

图4为本发明实施例二、三和四中制备的海洋活性污泥产品在不同ph下处理高盐有机废水的cod降解率。

图5为本发明实施例二、三和四中制备的海洋活性污泥产品在不同搅拌速度下处理高盐有机废水的cod降解率。

图6为本发明实施例二、三和四中制备的海洋活性污泥产品中分离出的优势菌种在固体培养基上的菌落照片。

图7为本发明实施例五中制备的海洋活性污泥产品在不同盐浓度或苯酚起始量下降解苯酚的能力。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例提供一种海洋活性污泥产品，其特征在于：所述海洋活性污泥产品富含源自海洋或其他盐环境的耐、嗜盐微生物，所述海洋活性污泥产品以颗粒絮状的活性污泥形态或分离复合菌剂的形态存在，所述海洋活性污泥产品的溶解氧（do）含量为0.1～4.0mg/l（低于0.5mg/l为厌氧环境）、环境温度为0～50度（长期储藏优选为4度）、盐浓度为2～34%、ph值为5～9，且以所述活性污泥形态存在时，其污泥体积指数（svi）为50～200ml/g、混合液挥发性悬浮固体浓度（mlvss）为1.2～7.5g/l。

针对本发明的海洋活性污泥产品，本发明设计了该海洋活性污泥产品的制备方法。

图1为本发明实施例中的所述海洋活性污泥产品的制备方法流程图，如图1所示，本实施例提供的海洋活性污泥产品的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

s1：取用未灭菌海泥作为微生物生长载体、海水配置培养液；

s2：在生物反应器中培养30～180天，获得海洋活性污泥；

s3：指向性改变海洋活性污泥的生存环境，富集优势菌群；

s4：将海洋活性污泥按产品规格分装，或分离获得复合菌剂。

运用本发明提供的海洋活性污泥产品的制备方法，培养过程中采用的设备如图2所示：图2为本发明实施例中制备海洋活性污泥产品的设备示意图，主要包括储料箱和培养箱，储料箱用以配置培养海洋活性污泥的营养培养液，培养箱为装载和培养海洋活性污泥。

应当说明的是，活性污泥法是一种最常用的生物处理方法，运营价格极低，降解废水采用的微生物是基于絮状污泥载体生存的微生物生态系统。本发明中，海洋活性污泥即从海泥、海水或其他盐环境中分离培养的耐、嗜盐微生物群体，其中固态载体主要为原始海泥和耐、嗜盐微生物生产的生物有机物大分子的混合物，为了满足工业、研究等不同的应用方式，本发明提供的海洋活性污泥产品以颗粒絮状的活性污泥形态或分离复合菌剂的形态存在。还应当说明的是，根据定制的复合耐、嗜盐微生物群体种类的不同，所述海洋活性污泥产品中的do含量为0.1～0.5mg/l（对于厌氧耐、嗜盐微生物）、0.5～4.0mg/l（对于好氧耐、嗜盐微生物）或0.1～4.0mg/l（对于好厌氧兼性耐、嗜盐微生物）；储藏的环境温度为优选为4度，但基于海洋微生物菌群种类繁多，在0～50度下保存都是可行的，随菌种种类设定；根据应用的水体盐浓度、ph值不同，定向生产的所述海洋活性污泥产品中的盐浓度优选为2～34%，ph值优选为5～9；此外，当所述海洋活性污泥产品以活性污泥形态存在时，为了防止污泥膨胀或包证产品的最佳污泥浓度，其svi优选为50～200ml/g、mlvss优选为1.2～7.5g/l，这个范围同时也便于分装和保存。

下面结合具体实施例对本发明实施例中提供的海洋活性污泥产品的制备方法作进一步说明。

实施例二

本实施例提供了一种海洋活性污泥产品的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

s1：取用威海金海湾浴场未灭菌的海泥作为微生物生长载体，取用威海金海湾浴场未灭菌的海水配置培养液，海泥的初始污泥体积指数（svi）为12ml/g，所述取样的海体环境的盐度为2.8%，配置的所述培养液包含葡萄糖0.21g/l、淀粉0.17g/l、氯化铵0.06g/l、磷酸二氢钾0.003g/l（c、n、p的元素比约为100：5：1），其对应化学需氧量（cod）浓度为400mg/l；

s2：在生物反应器中培养90天，获得海洋活性污泥；在培养所述海洋活性污泥的过程中不搅拌，营养液的换新次数为前30天7次/周，中30天4次/周，后30天2次/周，培养环境的溶解氧（do）含量为2.0mg/l，培养环境的温度为30度；

s3：指向性改变海洋活性污泥的生存环境，富集优势菌群；该过程中，葡萄糖换为等量蔗糖（有机物成分）、氯化铵换为等量硝酸铵（无机盐成分）、盐浓度增加到5%、ph值调节至7、温度调节至25度、溶氧量调节到3.0mg/l、添加100rmp的磁力搅拌；

s4：将海洋活性污泥按产品规格分装；所述海洋活性污泥的分装规格为100ml/g的svi、2.5g/l的mlvss。

实施例三

本实施例提供了一种海洋活性污泥产品的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

s1：取用渤海地区未灭菌的海泥作为微生物生长载体，取用黄海地区未灭菌的海水配置培养液，海泥的初始污泥体积指数（svi）为35ml/g，所述取样的海体环境的盐度为2%，配置的所述培养液包含蔗糖0.05g/l、蛋白胨0.05g/l、硝酸铵0.015g/l、磷酸氢二钾0.001g/l（其对应cod浓度约为100mg/l）；

s2：在生物反应器中培养30天，获得海洋活性污泥；在培养所述海洋活性污泥的过程中不搅拌，营养液的换新次数为前10天7次/周，中10天5次/周，后10天3次/周，培养环境的do含量为0.1mg/l，培养环境的温度为40度；

s3：指向性改变海洋活性污泥的生存环境，富集优势菌群；该过程中，蔗糖换为等量乳糖、蛋白胨换为等量奶粉（有机物成分）、磷酸氢二钾换为等量氯化钾（无机盐成分）、盐浓度增加到7%、ph值调节至6、温度调节至20度、溶氧量调节到1.0mg/l、添加150rmp的磁力搅拌；

s4：将海洋活性污泥按产品规格分装；所述海洋活性污泥的分装规格为200ml/g的svi、7.5g/l的mlvss。

实施例四

本实施例提供了一种海洋活性污泥产品的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

s1：取用死海未灭菌的海泥作为微生物生长载体，取用死海未灭菌的海水配置培养液，海泥的初始svi为5ml/g，所述取样的海体环境的盐度为34%，配置的所述培养液包含葡萄糖0.31g/l、淀粉0.27g/l、氯化铵0.06g/l、磷酸二氢钾0.003g/l（其对应cod浓度为600mg/l）；

s2：在生物反应器中培养120天，获得海洋活性污泥；在培养所述海洋活性污泥的过程中不搅拌，营养液的换新次数为前30天7次/周，中60天5次/周，后30天4次/周，培养环境的do含量为4.0mg/l，培养环境的温度为20度；

s3：指向性改变海洋活性污泥的生存环境，富集优势菌群；该过程中，葡萄糖换为等量半乳糖（有机物成分）、氯化铵换为等量硝酸铵（无机盐成分）、盐浓度降低到20%、ph值调节至8、温度调节至25度、溶氧量调节到2.0mg/l、添加80rmp的磁力搅拌；

s4：所述未分装的海洋活性污泥的分装规格为50ml/g的svi、1.2g/l的mlvss，将海洋活性污泥通过筛滤脱泥、离心过滤及浓缩，获得的悬浮菌液（复合菌剂）。

为研究制得的海洋活性污的水处理能力，泥根据上述实施例二、实施例三、实施例四制备得到的海洋活性污泥产品，进行了水处理能力测定：

在对比实验中，使用的所述海洋活性污泥的量为100l（实施例四使用复合菌剂提取前的海洋活性污泥），svi为70ml/g，mlvss为3g/l；使用的待处理高盐有机废水的盐度为5%，且含有葡萄糖0.21g/l、淀粉0.17g/l、氯化铵0.06g/l、磷酸二氢钾0.003g/l，其对应cod浓度为400mg/l；水处理12小时后测定水体中的cod降解率（测定方法为高锰酸盐法：gb/t11892-1989），实验参数的改变包括环境温度（20～45度）、ph（3～11）、和搅拌速度（60～220rpm），通过改变环境条件测定海洋活性污泥较适宜的运行环境。

图3为本发明实施例二、三和四中制备的海洋活性污泥产品在不同温度下（ph值固定为7、无搅拌）处理高盐有机废水的cod降解率。如图3所示，在20～45度下，实施例二制备的海洋活性污泥的cod去除率大于实施例三、四的cod去除率，实施例三为最低，且在35度时，各实施例的cod去除率最高，均在80%以上。说明海洋活性污泥中的细菌能在20～45度下表现出生物降解活性，且实施例二海洋活性污泥中的微生物系统的生物降解能力要大于实施例三、四（实施例三为最低）；同时也说明了不同条件下培养出的活性污泥产品有着不同的微生物生态系统，且其对温度的敏感程度不一。

图4为本发明实施例二、三和四中制备的海洋活性污泥产品在不同ph下（温度固定为25度、无搅拌）处理高盐有机废水的cod降解率。如图4所示，在ph3～11下，实施例二制备的海洋活性污泥的cod去除率大于实施例三、四的cod去除率，实施例三在ph为3、5或11时为最低，实施例四在ph为7～9时为最低，且在ph为7时，各实施例的cod去除率最高，均在80%以上。说明海洋活性污泥中的细菌能在ph3～11下表现出生物降解活性，且总体上实施例二海洋活性污泥中的微生物系统的生物降解能力要大于实施例三、四；而在偏海洋环境ph条件下（ph7～9），实施例三的海洋活性污泥表现的生物降解能力要高于实施例四的海洋活性污泥，说明实施例三的海洋活性污泥在此ph范围内生物活性较高，但在其他ph值时，实施例三的海洋活性污泥的cod去除率大幅下降，而实施例四的海洋活性污泥表现的生物降解能力要高于实施例三的海洋活性污泥，这说明实施例四的海洋活性污泥的抗ph（酸碱）变化能力要略强一些；以上也说明了不同条件下培养出的活性污泥产品对ph的敏感程度不一。

图5为本发明实施例二、三和四中制备的海洋活性污泥产品在不同搅拌速度下（温度固定为25度、ph固定为7）处理高盐有机废水的cod降解率。如图5所示，在60～220rpm的搅拌速度下，实施例二制备的海洋活性污泥的cod去除率大于实施例三、四的cod去除率，实施例三为最低，且在200rpm的搅拌速度时，各实施例的cod去除率最高，均在75%以上，说明搅拌速度对各实施例的cod去除率有一定的影响；但各实施例在不同搅拌速度下的cod去除率改变趋势几乎相同，说明不同搅拌速度主要影响的是宏观系统的处理速率（水力周期、微生物附着比、悬浮颗粒浓度），对微观微生物生态能力影响不大。

为初步确认以上实施例海洋活性污泥产品中的菌种的不同，其优势菌种被蛋白胨-琼脂固体培养基分离，图6为本发明实施例二、三和四中制备的海洋活性污泥产品中分离出的优势菌种在固体培养基上的菌落照片，根据图6所示，实施例二制备的海洋活性污泥中的优势菌种在培养基上显示黄色菌落，实施例三制备的海洋活性污泥中的优势菌种在培养基上显示乳白色菌落，实施例四制备的海洋活性污泥中的优势菌种在培养基上显示黄绿色菌落，直观的表面这些优势菌种不是一种，进一步的第三方检测数据表示所述黄色菌落的菌种为蛋白菌属、所述乳白菌落的菌种为杆菌属、所述乳白菌落的菌种为弧菌属。

在本发明的实施方法中，培养活性污泥的参数非常重要，对于步骤s1应当说明的是，所述海泥的初始svi优选为5～35ml/g，所述海水的盐度为2～34%，配置的所述培养液中c、n、p的元素比优选为100：5：1，其对应cod浓度为100～600mg/l；所述海泥的初始svi、盐度取决于取样点，一般地区的海泥的svi较低，在5～20ml/g间，而在污染或养分较为丰富的海域，取样的海泥的svi较高，能达到20～35ml/g；全世界大洋的平均盐度为3.5%，一般近海地区取样的海泥、海水盐度为2～3.5%，而一些极端盐水体环境如死海，高达34%（2011年数据），死海与附近交汇水域的盐度则在3.5～34%之间；配置的所述培养液中c、n、p的元素比在100：5：1时为最佳培养条件，改变c、n、p比值对微生物群落会有一定的影响，c、n、p比值在后续定向培养或驯化过程中随要求改变；其对应cod浓度若低于100mg/l会导致营养不够，微生物生态系统得不到充足的养分，导致培养周期长或培养失败，而cod若高于600mg/l则超过培养微生物的需求，优势微生物生长太快，生态系统不稳定，同时也造成了培养基的浪费。

在培养所述海洋活性污泥的进一步实施过程中，对于步骤s2应当说明的是，用于培养海洋活性污泥的营养液的换新次数为2～7次/周，培养环境的do含量为0.1～4.0mg/l（低于0.5mg/l为厌氧培养），培养环境的温度为20～40度；培养活性污泥过程需要按周期定时换新营养液以保证微生物有充足的营养生长，在培养初期，换新次数应为1次/日，逐步降低到2次/周至培养完成；而培养环境的do含量根据培养目标菌体所需设置，作为厌氧培养时，do含量为0.1～0.5mg/l，作为好氧培养时，do含量为0.5～4.0mg/l，对于好厌氧兼性耐、嗜盐微生可采用do为0.1～4.0mg/l均可，但do含量影响生态系统中好、厌氧盐微生的比例，根据实际定制控制；同时由于海洋微生物的适宜生存环境在20～40度，因此培养环境的温度优选在这个温度范围，否则影响培养速度。

在培养所述海洋活性污泥的进一步实施过程中，对于步骤s3应当说明的是，所述指向性改变海洋活性污泥的生存环境主要包括改变培养溶液中的有机物成分、无机盐离子成分、盐浓度、ph值、温度、溶氧量、搅拌速度，通过改变生态系统的环境富集对应的所述优势菌群；其中，指向性改变海洋活性污泥的生存环境是一个类似驯化的过程，通过定制将海洋活性污泥中的优势菌种富集，用以处理对应条件下的高盐有机废水，指向性参数包括改变培养溶液中的有机物成分，即当使用其他有机物，特别是有毒害性的有机物（如苯酚、聚乙烯衍生物等）作为微生物碳源时，仅能讲解这些有机物的海洋微生物能生存下来，通过一定时间的培养，海洋活性污泥中则富集了能降解所述有机物成分或其衍生物的微生物菌群；对于无机盐离子成分，当水体中含有其他无机盐，特别是有毒害性的有机物（如汞离子、铬离子、亚硝酸根离子等）时，仅能耐受这些无机盐离子的海洋微生物能生存下来，通过一定时间的培养，海洋活性污泥中则富集了能耐受这些无机盐离子的微生物菌群；作为无机盐离子成分的一种，当盐浓度（特指氯化钠）改变时，则海洋活性污泥中则富集了能生存在特定盐浓度下的微生物菌群；对于ph值，虽然大部分海洋微生物适宜于相对中性环境（ph值为6.5~8.5），其中也不乏各种耐酸、耐碱海洋微生物，从而条件水体环境的ph值，通过一定时间的培养后，海洋活性污泥中则富集了能生存在特定ph下的微生物菌群；对于温度，由于温度对细胞活性的影响因菌种而异，所以在特定温度下富集海洋活性污泥中的优势菌群，有利于提高海洋活性污泥的适用面，但由于大部分海洋微生物能存活在5~45度的环境下，温度对微生物的影响相对其他因素其作用较小；对于do，作为厌氧培养时，do含量为0.1～0.5mg/l，作为好氧培养时，do含量为0.5～4.0mg/l，对于好厌氧兼性耐、嗜盐微生可采用do为0.1～4.0mg/l均可，故do含量影响生态系统中好、厌氧盐微生的比例；而搅拌速度主要影响微生物和活性污泥间的结合，黏性大的微生物更能附着在活性污泥上，由于活性污泥吸附了更多地营养物质，则采用较大的搅拌速度时，通过一定时间的培养后，海洋活性污泥中部分黏性较大的微生物菌群的比例会有所提高。

在培养所述海洋活性污泥的进一步实施过程中，对于步骤s4应当说明的是，所述海洋活性污泥的分装规格为50～200ml/g的svi、1.2～7.5g/l的mlvss，所述分离过程即通过筛滤脱泥、离心过滤及浓缩获得的悬浮菌液。应当说明的是，海洋活性污泥的分装规格决定了产品的保质期和性价比，当分装后的海洋活性污泥的svi低于50ml/g时，其活性太低，微生物数量太少，当分装后的海洋活性污泥的svi高于200ml/g时，由于部分污泥膨胀，大量使用时会造成生物反应器的颗粒悬浮物难以沉降，从而影响水处理效果；当mlvss含量低于1.2g/l，分装的海洋活性污泥的量太少，对应的水处理功效则不够，而当mlvss含量高于7.5g/l时，分装的海洋活性污泥的量太多，则其中的微生物数目也很多，由于单位体积内存留的营养物质不够，因此mlvss过高会导致产品的保质期缩短。

通过以上说明，本发明实施例提供的一种海洋活性污泥产品，首次将嗜盐微生物培养技术和活性污泥培养技术融合运用，制备得到了新型的、用于高盐有机废水处理的微生物净化系统，实现了传统活性污泥在高盐有机废水生物处理上的应用，达到了高的废水降解能力、经济的运行费用和温度的运行系统，实用性较高。

为了进一步扩展海洋活性污泥产品的适用范围，本发明实施例提供了所述海洋活性污泥产品的水处理应用方法，下面结合具体实施例对其作进一步说明。

实施例五

本实施例提供了一种海洋活性污泥产品的制备方法和水处理应用方法，其特征在于，包括如下步骤：

s1：取用东海地区未灭菌的海泥作为微生物生长载体，取用东海地区未灭菌的海水配置培养液，海泥的初始svi为20ml/g，所述取样的海体环境的盐度为3%，配置的所述培养液包含淀粉0.2g/l、乳糖0.2g/l、氯化铵0.03g/l、磷酸二氢钾0.003g/l（其对应cod浓度约为400mg/l）；

s2：在生物反应器中培养90天，获得海洋活性污泥；在培养所述海洋活性污泥的过程中不搅拌，营养液的换新次数为前30天7次/周，中30天4次/周，后30天2次/周，培养环境的do含量为1mg/l，培养环境的温度为25度；

s3：指向性改变海洋活性污泥的生存环境，富集优势菌群；该过程中，淀粉换为等量苯酚（有机物成分）、磷酸二氢钾换为等量氯化钾（无机盐成分）、盐浓度增加到3.5%、ph值调节至7、温度调节至20度、溶氧量调节到2mg/l、添加100rmp的磁力搅拌；

s4：将海洋活性污泥按产品规格分装；所述海洋活性污泥的分装规格为100ml/g的svi、2.5g/l的mlvss。

s5：用于盐度为3.5～10%的已有高盐生物水处理系统的生态系统改良剂时，将所述海洋活性污泥产品直接加入到生物反应器中；其中使用的所述海洋活性污泥的量为100l，使用的待处理高盐有机废水的盐度为3.5～10%（多组比较），且含有苯酚1g/l；水处理12小时后测定各组水体中的苯酚残留量；

s6：用于盐度为2%的新建高盐生物水处理系统的原始菌群时，将所述海洋活性污泥产品单独进行3～7天活化扩大培养后，分3次等量加入到生物反应器中；其中使用的所述海洋活性污泥的量为100l，使用的待处理高盐有机废水的盐度初始为2%（加入盐度3.5%的海洋活性污泥后盐度会升高，在2～3.5%之间），且含有苯酚0、0.5、1.0、1.5、2.0g/l（五组对比）；水处理12小时后测定各组水体中的苯酚去除率。

图7为本发明实施例五中制备的海洋活性污泥产品在不同盐浓度（步骤s5）或苯酚起始量下（步骤s6）降解苯酚的能力，如图7所述，对于步骤s5的实验，当盐度从3.5%开始升高时，海洋活性污泥的苯酚处理能力缓慢下降，但在盐度6%及以下的实验中，残留苯酚量在2mg/l中，而当盐度超过6.5%及以上时，海洋活性污泥的苯酚降解能力急剧下降，不能再用于该高盐含酚废水的处理；对于步骤s6的实验，当苯酚起始浓度在0～1g/l时，海洋活性污泥的苯酚处理能力较高，接近100%，但当苯酚起始浓度在1g/l以上时，海洋活性污泥的苯酚降解能力急剧下降，苯酚去除能力不足，需要重新考虑工艺的设计。

应当说明的是，采用本实施例提供的所述海洋活性污泥产品的水处理应用方法，用于低盐浓度（盐度为2～10%）废水降解时，由于目标废水的盐浓度不高，海洋微生物能无障碍的生存并繁殖在目标废水中，取得高效的降解速率；当作为所述改良剂应用时，由于反应器中有一定的微生物系统基础，加入的海洋活性污泥产品只是为了给原生态系统添加新的耐、嗜盐菌群，可以直接投加；当作为新生物反应器中的原始菌群时，加入的海洋活性污泥产品优选单独进行3～7天活化扩大培养，再分批次加入到反应器中，以较大限度的增加海洋微生物的菌量，防止在水处理过程中过度的环境冲击造成微生物难以大量繁殖而延长生物反应器的启动时间，需要额外说明的是，由于海洋微生物在适宜条件下2~3天即可富集繁殖，则所述活化扩大培养时间应大于3天，而超过7天则浪费过多资源和时间，没有必要。

实施例六

本实施例提供了一种海洋活性污泥产品的制备方法和水处理应用方法，其特征在于，包括如下步骤：

s1：取用青海地区（盐湖，属于非海洋水体的高盐环境）未灭菌的湖泥作为微生物生长载体，取用南海地区未灭菌的海水配置培养液，湖泥的初始svi为25ml/g，所述取样的海体环境的盐度为3.2%，配置的所述培养液包含葡萄糖0.3g/l、蔗糖0.2g/l、氯化铵0.02g/l、磷酸二氢钾0.002g/l（其对应cod浓度约为500mg/l）；

s2：在生物反应器中培养80天，获得海洋活性污泥；在培养所述海洋活性污泥的过程中不搅拌，营养液的换新次数为前30天7次/周，中30天3次/周，后20天2次/周，培养环境的do含量为0.5mg/l，培养环境的温度为20度；

s3：指向性改变海洋活性污泥的生存环境，富集优势菌群；该过程中，蔗糖换为等量奶粉（有机物成分）、氯化铵换为等量氯化钾（无机盐成分）、盐浓度增加到5%、ph值调节至7.5、温度调节至25度、溶氧量调节到2.5mg/l、添加50rmp的磁力搅拌；

s4：将海洋活性污泥按产品规格分装；所述海洋活性污泥的分装规格为80ml/g的svi、3g/l的mlvss；

s5：用于盐度为10%的高盐生物处理系统时，将所述海洋活性污泥产品单独进行3天活化扩大培养，进行分级驯化后再分2次加入到生物反应器中；其中使用的所述海洋活性污泥的量为50l，含葡萄糖0.3g/l、蔗糖0.2g/l；水处理12小时后测定水体中的cod去除率；

s6：用于盐度为34%的超高盐生物处理系统时，将所述海洋活性污泥产品单独进行7天活化扩大培养，进行分级驯化后再分5次加入到生物反应器中；其中使用的所述海洋活性污泥的量为50l，含葡萄糖0.3g/l、蔗糖0.2g/l；水处理12小时后测定水体中的cod去除率。

测量结果表明，对于本实施例步骤s5的实验，由于盐度（10%）仅为培养步骤s3中采用的盐度（5%）的两倍，测得的12小时cod去除率为84±5%，表明该海洋活性污泥中的微生物能适应两倍的盐度，并有较好的废水降解能力；而对于本实施例步骤s6的实验，由于盐度（34%）为培养步骤s3中采用的盐度（5%）的6.8倍，测得的12小时cod去除率仅为21±7%，表明大部分该海洋活性污泥中的微生物不能适应超高的盐度，但仍有部分耐、嗜盐微生物表现出活性，取得一定的cod去除率，理论上处理此超高盐度的有机废水也是可行的，但需要用更长的水处理时间或换用更有效培养的、含更多耐、嗜盐微生物菌群的海洋活性污泥。

应当说明的是，所述分级驯化为水处理术语，指梯度地提高不利于微生物生长的环境因子，以提高微生物的耐受力。同时，在本实施例的水处理过程中，由于海洋活性污泥用于盐度为10～34%及以上的超高盐生物处理系统，应将所述海洋活性污泥产品单独进行3～7天活化扩大培养，进行分级驯化后再分批次加入到生物反应器中，且为防止在水处理过程中过度的环境冲击造成微生物难以大量繁殖而影响生物反应器的水处理效果，需要进行活化扩大培养（3~7天）；又由于盐度过高，超过一半海洋微生物的耐受范围，只有少部分海洋微生物能生存并繁殖在所述的超高盐生物处理系统中，因此需要分级驯化后再分批次加入到生物反应器中，以提高海洋微生物的耐盐能力。

本发明提供的海洋活性污泥产品的水处理方法，通过结合水处理经验技术，提高了海洋活性污泥产品的水处理能力和应用面，实用性较强。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，而并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。