一种培养氨氧化细菌的促进剂及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物技术领域，具体涉及一种培养氨氧化细菌的促进剂及制备方法。
【背景技术】
[0002] 生物脱氮主要是通过硝化细菌和反硝化细菌来完成。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。
[0003] 硝化细菌又分为氨氧化细菌(亚硝酸细菌）和亚硝酸盐氧化细菌(硝酸细菌)，近年 来发展的新型生物脱氮技术如短程硝化-反硝化及短程硝化-厌氧氨氧化都需要将硝化反 应进行到亚硝酸阶段而终止，希望氨氮被氨氧化细菌转化为亚硝酸盐氮后不再继续被氧化 而直接进行反硝化脱氮。因此氨氧化细菌的富集培养非常关键。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氨单加氧酶、羟胺氧还酶的活性、抑 制亚硝酸盐氧化酶的活性，可以控制硝化反应进程，是解决硝化反应进行到亚硝酸阶段而 终止的有效途径之一。
[0004] 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 fTl5mg/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，但是对生长缓慢的氨氧化细菌自身生长没有促进 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】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种培养氨氧化细菌生长促进剂及制备方 法。该促进剂配方简单，制备容易，可以用于氨氧化细菌的培养过程中，也可以直接投加到 污水处理系统中，加速短程硝化-反硝化及短程硝化-厌氧氨氧化工艺的启动并可实现稳 定运行。
[0006] 本发明培养氨氧化细菌的促进剂，包括金属盐、多胺类物质、无机酸羟胺和Na2S0 3， 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；无机酸羟胺为0. 05~1. 5重量份，优选为0. 1~1. 0重量份，Na2S03为ΚΓ40 重量份，优选为20~30重量份；所述的金属盐为钙盐、镁盐和铜盐，Ca 2+、Mg2+和Cu2+的摩尔 比为（5~15): (5~25): (0.5 飞），优选为（8~12): (10-20):(1~4)。
[0007] 本发明所述的钙盐为CaS04或者，优选CaCl2 ;镁盐为MgS04或者MgCl2，优选MgCl2 ; 铜盐为CuS04或者CuCl2，优选CuCl2。
[0008] 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。
[0009] 本发明所述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，优 选为盐酸羟胺。
[0010] 本发明所述培养氨氧化细菌促进剂的制备方法，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、镁盐和铜盐，金属盐中Ca 2+、Mg2+和Cu2+的摩尔比为（5~15) : (5~25) : (0. 5~5)，优 选为（8~12) : (ΚΓ20) : (1~4) ;(2)将ΚΓ40重量份，优选为20~30重量份Na2S03加入到 金属盐溶液中；（3)使用前将5~30重量份，优选为ΚΓ20重量份的多胺类物质和0. 05~1. 5 重量份，优选为〇. 1~1. 〇重量份的无机酸羟胺加入到金属盐溶液中。
[0011] 本发明步骤（1)所述的钙盐为CaS04或者CaCl2，优选CaCl 2 ;镁盐为MgS04或者 MgCl2，优选 MgCl2 ;铜盐为 CuS04 或者 CuCl2，优选 CuCl2。
[0012] 本发明步骤（3)所述的多胺类物质为精胺、亚精胺或者两者的混合物。所述无机 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，优选为盐酸羟胺。
[0013] 本发明所述的培养氨氧化细菌促进剂可以用于氨氧化细菌的培养过程，可以用于 提高污水处理系统的氨氮去除效果，还可以用于短程硝化反硝化及短程硝化-厌氧氨氧化 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〇. 5~50mg/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氨氧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、无机酸羟胺和Na2S03的配合加入，有助于控制体系的溶解氧，不仅可以使羟胺 作为底物直接参与氨氧化细菌的代谢过程、缩短酶促反应进程，而且可以作为羟胺氧还酶 的激活剂加速细胞生长。此外，由于在厌氧或缺氧条件下羟胺可以抑制亚硝酸盐氧化酶的 活性，因此二者的配合加入有助于抑制亚硝酸盐氮进一步转化成硝酸盐氮。
[0016] 3、本发明通过选择氨氧化细菌生长促进剂的组成和配比，在金属盐、多胺类物质、 无机酸羟胺及Na 2S03的共同作用下，实现快速培养氨氧化细菌的目的。本发明解决了氨氧 化细菌生长慢的问题，同时还可以控制硝化反应进程，提高废水处理效果。使用促进剂后氨 氧化细菌生长速率可增加 ΚΓ?ΟΟ倍，硝化过程中亚硝化率达70%以上。
【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1~4和比较例1-6的培养氨氧化细菌的促进剂配方见表1。
[0019] 表1促进剂的配方及比例
某企业所产生的废水中氨氮浓度为150mg/L，采用SBR工艺进行处理，装置开工启动阶 段添加本发明促进剂。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15mg/L进行投加，投加15天后，曝气阶段亚硝化率提高到60%以上停止投 加，系统继续运行10天，取水样分析出水氨氮、硝氮和亚硝氮浓度。具体结果见表2所示。 [0020] 表2采用不同配方促进剂的处理效果
从表2的各实施例的水质分析数据来看，没有投加促进剂的情况下，出水氨氮浓度为 60mg/L，亚硝化率只有32%，投加促进剂后出水氨氮浓度均低于30mg/L，亚硝化率均大于 70%，当促进剂只含有配方中的三种或者两种时，出水氨氮去除率和亚硝化率均低于70%。由 此可见，本发明的生长促进剂可以显著提高污水中氨氮的去除率，投加促进剂后亚硝化率 可达70%以上。
【主权项】
1. 一种培养氨氧化细菌的促进剂，其特征在于包括金属盐、多胺类物质、无机酸羟胺 和Na 2S03，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，无机酸羟胺为 0. 05~1. 5重量份，Na2S03为ΚΓ40重量份；所述的金属盐为钙盐、镁盐和铜盐，Ca2+、Mg 2+和 Cu2+的摩尔比为（5~15): (5~25): (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，无机酸羟胺为0. 1~1. 0重量份，Na2S03为20~30重量份；所述Ca2+、Mg 2+ 和 Cu2+的摩尔比为（8~12): (10-20): (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，镁盐 为MgS0 4或者MgCl2，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CaCl2，镁盐为MgCl2， 铜盐为CuCl 2。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：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。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。8. -种培养氨氧化细菌的促进剂的制备方法，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，所述的金 属盐为钙盐、镁盐和铜盐，金属盐中Ca 2+、Mg2+和Cu2+的摩尔比为（5~15): (5~25): (0. 5~5)， 优选为（8~12): (ΚΓ20): (1~4);(2)将ΚΓ40重量份，优选为20~30重量份Na2S03加入到 金属盐溶液中；（3)使用前将5~30重量份，优选为ΚΓ20重量份的多胺类物质和0. 05~1. 5 重量份，优选为〇. 1~1. 〇重量份的无机酸羟胺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：所述的钙盐为CaS04或者CaCl2，优选 CaCl2 ;镁盐为MgS04或者MgCl2，优选MgCl2 ;铜盐为CuS04或者CuCl2，优选CuCl2 ;所述的多 胺类物质为精胺、亚精胺或者两者的混合物；所述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，优选为盐酸羟胺。10. 权利要求1-9任一所述的促进剂的应用，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〇. 5~50mg/L进行投加。
【专利摘要】本发明公开了一种培养氨氧化细菌的促进剂，包括金属盐、多胺类物质、无机酸羟胺和Na2SO3，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，无机酸羟胺为0.05~1.5重量份，优选为0.1~1.0重量份，Na2SO3为10~40重量份，优选为20~30重量份；所述的金属盐为钙盐、镁盐和铜盐，Ca2+、Mg2+和Cu2+的摩尔比为（5~15）:（5~25）:（0.5~5），优选为（8~12）:（10~20）:（1~4）。该促进剂配方简单，制备容易，可以用于氨氧化细菌的培养过程中，也可以直接投加到污水处理系统中，加速短程硝化-反硝化及短程硝化-厌氧氨氧化工艺的启动并可实现稳定运行。
【IPC分类】C12N1/38, C02F3/34, C02F3/30
【公开号】CN105624089
【申请号】CN201410585422
【发明人】高会杰, 孙丹凤, 郭志华, 赵胜楠, 郭宏山
【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