一种硝化细菌生长促进剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物技术领域，具体涉及一种硝化细菌生长促进剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 生物脱氮方法中，无论是传统的硝化-反硝化，还是新型的短程硝化-反硝化及短 程硝化-厌氧氨氧化都需经过硝化细菌的硝化作用脱除氨氮。硝化细菌属于化能营养型微 生物。生物细胞只能利用以ATP等形态保存的能量，不能直接利用化学反应所释放的自由 能。在好氧代谢中，ATP主要通过呼吸链的氧化磷酸化作用合成。氨氧化磷酸化效率很低， 所能产生的ATP非常有限，这些能量主要用于电子跃迁到较高能级，这使得硝化细菌生长 很缓慢，世代期为8~36h。硝化细菌的细胞壁中肽聚糖含量低，蛋白质和脂肪含量高，因此对 环境变化比较敏感，自然界中天然的硝化细菌适应性和耐受性比较差，在很多条件下无法 与异养型微生物在生长竞争中取得优势。污水处理系统中，当活性污泥中硝化细菌含量较 低时，依靠调节溶解氧和pH等环境条件无法在较短时间内快速生长繁殖，最终导致现有运 行的污水处理系统脱除氨氮能力有限，在工业上通常可以采用向污水处理系统中直接投放 培养好的高浓度硝化细菌来解决这一问题。无论是直接在污水处理系统中培养硝化细菌还 是在污水处理系统外培养硝化细菌，都需要添加促进生长的物质，才能加快硝化细菌的生 长速率。
[0003] 从生化水平上看，硝化反应是涉及氨单加氧酶、羟胺氧还酶和亚硝酸盐氧化酶共 同催化的代谢途径，并伴随着复杂的物质和能量转化。采用生物促进剂来提高硝化细菌中 这些酶的活性，则是解决硝化细菌生长慢的有效途径之一，同时可以加快硝化反应进程。目 前关于生物促进剂的研究很多，CN200510111874. 5、CN200510111876. 4、CN200510111877. 9 和CN200510111875. X分别提出了利用不同的金属盐组合而成的硝化菌生长促进剂，主要 成分包括糖蜜、金属盐(亚铁盐、锰盐、钙盐和镁盐）和吸附剂。使用该促进剂后氨氮去除率 可以提高20%以上。但由于吸附剂主要是沸石粉、硅藻土、粉末活性炭或粉煤灰等物质，这 些吸附剂的投加势必会增大污泥产量。CN201110315549. 6公开了一种短程硝化反硝化颗粒 污泥的培养方法，其特征是定期投加5~15mg/L羟胺；CN201010168453. 7公开了一种快速启 动缺氧氨氧化生物滤池的方法，其特征是步骤（2)中投加羟胺，诱导接种污泥向缺氧氨氧化 生物膜转变，以上发明主要是利用羟胺对亚硝酸盐氧化菌的抑制作用，促进短程硝化作用。 CN201410141638. 7公开了一种亚硝化细菌的培养液及制备和培养方法，其培养液配方比较 复杂，除了涉及铁、钙、钾、镁等提供细胞生长的元素，还涉及钴、钥、锰、锌等促进酶合成的 元素。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种硝化细菌生长促进剂及其制备方法。该 促进剂配方简单，制备容易，可以用于硝化细菌的培养过程中，也可以直接投加到污水处理 系统中，使硝化细菌能在短时间内快速生长繁殖，所培养的硝化细菌活性高、耐受冲击能力 强。
[0005] 本发明硝化细菌生长促进剂，包括金属盐和多胺类物质，以重量份计，金属盐为 40~100重量份，优选为50~80重量份，多胺类物质为5~30重量份，优选为ΚΓ20重量份；所 述金属盐为钙盐、亚铁盐和铜盐，Ca2+、Fe2+和Cu2+的摩尔比为（5~15): (1~8): (0. 5~5)， 优选为（8~12) : (2~6) : (1~4)。
[0006] 本发明所述的钙盐为CaS04或者CaCl2，优选CaS0 4 ;亚铁盐为FeS04或者FeCl2，优 选FeS04 ;铜盐为CuS04或者CuCl2，优选CuS04。
[0007] 本发明所述的多胺类物质为精胺、亚精胺或者两者的混合物。
[0008] 本发明所述生长促进剂还包括无机酸羟胺，含量为0. 5~15重量份，优选为2~10重 量份。所述无机酸羟胺为盐酸羟胺、硫酸羟胺或磷酸羟胺中的一种或几种，优选为硫酸羟 胺。
[0009] 本发明所述硝化细菌生长促进剂的制备方法，包括如下内容：（1)按照以下组成 及重量份制备金属盐溶液：金属盐为40~100重量份，优选为50~80重量份，所述的金属盐为 钙盐、亚铁盐和铜盐，金属盐中Ca 2+、Fe2+和Cu2+的摩尔配置比例为（5~15):(1~8):(0.5~5)， 优选为（8~12): (2~6): (1~4);(2)使用前将5~30重量份，优选为ΚΓ20重量份的多胺类 物质加入到金属盐溶液中。
[0010] 本发明步骤（1)所述的钙盐为CaS04或者CaCl2，优选CaS0 4 ;亚铁盐为FeS04或者 FeCl2，优选 FeS04 ;铜盐为 CuS04 或者 CuCl2，优选 CuS04。
[0011] 本发明步骤（2)所述的多胺类物质为精胺、亚精胺或者两者的混合物。
[0012] 进一步地，本发明步骤（2)中使用前还加入含量为0. 5~15重量份，优选为2~10重 量份的无机酸羟胺类物质，所述无机酸羟胺类物质为盐酸羟胺、硫酸羟胺或者磷酸羟胺中 的一种或几种，优选为硫酸羟胺。
[0013] 本发明所述的硝化细菌生长促进剂可以用于硝化细菌的培养过程，可以用于提高 污水处理系统的氨氮去除效果，还可以用于含氨系统的快速启动及受冲击系统的快速恢 复。具体需要根据污水性质、处理量和处理效果确定投加量。在使用过程中，首先将促进剂 溶解，然后按照污水中促进剂浓度l(Tl〇〇mg/L进行投加。
[0014] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： 1、利用金属盐所提供的金属离子作为硝化细菌生长所需要的元素，同时作为酶的组份 提高酶的活性，可以快速降解底物，加速酶促反应进程。多胺类物质与金属离子共同作用， 可以加快细胞增殖，并且能够提高所收获菌体的沉降性和稳定性，延长菌体使用寿命。
[0015] 2、无机酸羟胺的适量加入可以作为羟胺氧还酶的基质直接参与硝化细菌的代谢 过程、缩短酶促反应进程，同时作为细胞的激活剂可以加速细胞生长。
[0016] 3、本发明通过选择硝化细菌生长促进剂的组成物质和配比，在金属盐、多胺类物 质及无机酸羟胺的共同作用下，实现快速培养硝化细菌的目的。本发明解决了硝化细菌生 长慢的问题，同时还可以加快硝化反应进程，提高废水的处理效果。使用促进剂后硝化细菌 的生长速率可以增加 ΚΓ100倍，含氨废水的氨氮去除率可以提高30%以上，还能很好地解 决受冲击的污水处理系统硝化脱氨氮能力的快速恢复问题。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合具体实施例对本发明方案进行详细说明。
[0018] 实施例1~10和比较例1-4的硝化细菌生长促进剂的配方见表1。
[0019] 表1促进剂的配方及比例
某工厂排放的废水中含有的主要污染物C0D浓度为400mg/L左右，氨氮浓度为300mg/ L左右，该厂采用批式活性污泥法（SBR工艺）进行处理，经过处理后的出水中COD浓度为小 于60mg/L、但是氨氮浓度仍高达100mg/L以上。利用上表配比所配置的促进剂，配置浓度为 〇. 5g/L，每天按照污水中促进剂浓度为40mg/L进行投加，投加15天后，氨氮去除率提高了 10%以上停止投加，系统继续运行20天，取水样分析出水氨氮浓度并计算氨氮去除率。投加 后具体处理结果见表2,从表2的各实施例的出水水质来看，没有投加促进剂的情况下，出 水氨氮浓度为150mg/L，氨氮去除率只有50%，投加促进剂后出水氨氮浓度均低于50mg/L， 氨氮去除率均大于85%，当促进剂只含有配方中的金属盐或者多胺类物质时，出水氨氮浓度 仍在5(T100 mg/L之间、氨氮去除率低于80%。由表2数据可见，本发明的生长促进剂可以显 著提高污水中氨氮的去除率。
[0020] 表2采用不同配方促进剂的处理效果
同时对曝气池活性污泥混合液进行污泥沉降比SV3。检测，结果如表2所示，说明本发明 生长促进剂有助于污泥更好的沉降。
【主权项】
1. 一种硝化细菌生长促进剂，其特征在于包括金属盐和多胺类物质，以重量份计，金属 盐为40~100重量份，多胺类物质为5~30重量份；所述的金属盐为钙盐、亚铁盐和铜盐，Ca 2+、 Fe2+和 Cu2+的摩尔比为（5~15): (1~8): (0.5~5)。2. 按照权利要求1所述的生长促进剂，其特征在于：金属盐为50~80重量份，多胺类物 质为 ΚΓ20 重量份，Ca2+、Fe2+和 Cu2+的摩尔比为（8~12): (2~6): (1~4)。3. 按照权利要求1或2所述的生长促进剂，其特征在于：钙盐为CaS04或者CaCl2，亚铁 盐为FeS0 4或者FeCl2，铜盐为CuS04或者CuCl2。4. 按照权利要求1或2所述的生长促进剂，其特征在于：钙盐为CaS04，亚铁盐为FeS04， 铜盐为CuS0 4。5. 按照权利要求1或2所述的生长促进剂，其特征在于：多胺类物质为精胺、亚精胺或 者两者的混合物。6. 按照权利要求1或2所述的生长促进剂，其特征在于：所述的生长促进剂还包括无 机酸羟胺，含量为〇. 5~15重量份。7. 按照权利要求6所述的生长促进剂，其特征在于：无机酸羟胺为盐酸羟胺、硫酸羟胺 或磷酸羟胺中的一种或几种，含量为2~10重量份。8. -种硝化细菌生长促进剂的制备方法，其特征在于包括如下内容：（1)按照以下组 成及重量份制备金属盐溶液：金属盐为40~100重量份，优选为50~80重量份，所述金属盐为 钙盐、亚铁盐和铜盐，金属盐中Ca 2+、Fe2+和Cu2+的摩尔配置比例为（5~15):(1~8):(0.5~5)， 优选为（8~12): (2~6): (1~4);(2)使用前将5~30重量份，优选为ΚΓ20重量份的多胺类 物质加入到金属盐溶液中。9. 按照权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤（2)中使用前还加入含量为0. 5~15 重量份的无机酸羟胺。10. 按照权利要求9所述的方法，其特征在于：无机酸羟胺为盐酸羟胺、硫酸羟胺或者 磷酸羟胺中的一种或几种，加入量为2~10重量份。11. 权利要求1至10任一所述生长促进剂的应用，其特征在于：在使用过程中，首先将 促进剂溶解，然后按照污水中促进剂浓度KTlOOmg/L进行投加。
【专利摘要】本发明公开了一种硝化细菌生长促进剂，包括金属盐和多胺类物质，以重量份计，金属盐为40~100重量份，优选为50~80重量份；多胺类物质为5~30重量份，优选为10~20重量份；所述的金属盐为钙盐、亚铁盐和铜盐，Ca2+、Fe2+和Cu2+的摩尔比为（5~15）:（1~8）:（0.5~5），优选为（8~12）:（2~6）:（1~4）。该促进剂配方简单，制备容易，可以用于硝化细菌的培养过程中，也可以直接投加到污水处理系统中，使硝化细菌能在短时间内快速生长繁殖，所培养的硝化细菌活性高、耐受冲击能力强。
【IPC分类】C12N1/38, C02F3/34, C02F3/30, C12N1/20
【公开号】CN105624086
【申请号】CN201410585417
【发明人】高会杰, 郭志华, 孙丹凤, 赵胜楠, 许谦
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年10月28日