专利名称：一种高温废水生化处理的微生物的培养方法
技术领域：
本发明涉及一种微生物的培养方法，具体地说，是一种用于分解高温废水中有机污染物的微生物培养方法，尤其是处理高温采油废水用的微生物的培养方法。
背景技术：
微生物法处理污水具有处理量大、净化率高、能耗低、操作简单、无二次污染等优点，在污水处理领域获得了广泛的应用。但普通的微生物只能适用于常温或中温(一般35℃以下)废水的处理，在高温条件下普通微生物不能存活，当然无法达到净化污水的目的。
在一些工业生产中，会排放出温度较高的废水，但由于能量品位低等原因，不能进行热量回收。例如采油过程中排出的废水温度通常在38～65℃之间，并且含有许多采油助剂，按照传统的微生物处理方法，首先需要将采油废水冷却到35℃以下，而后进入生物处理系统。但是冷却设备投资大、易腐蚀，需经常维修，同时采油废水中通常还含有较多的盐类以及采油过程加入的化学助剂，这些都是对使用微生物法处理采油废水的不利之处。目前油田采出水主要采用隔油、粗粒化、混凝、过滤、杀菌或气浮等方法去除石油类、悬浮物、铁和细菌等杂质，但这些工艺可以去除悬浮物和部分石油类物质，出水的COD等指标仍较高，不符合越来越严格环保法法规的要求。
目前活性污泥通用的驯化方法一般有两种①投粪繁殖活性污泥，繁殖到预定沉降比时，加入实际废水鼓风曝气，由少量到全量逐级驯化。②首先筛选分解能力强的微生物菌株，放进小型培养箱高营养液繁殖后，投入大池再繁殖达到所需的沉降比。在现有技术中，曾有专利报道过几种微生物的培养方法，如CN1068088A和CN1144535A所述，其中CN1068088A公开了一种同步培养活性污泥的方法，该专利技术虽然能同步培养驯化出处理工业污水的活性污泥，但其仍属常温活性污泥，不适用高温废水。CN1144535A公开了培养微生物的方法，通过对微生物的培养、突变处理和稳定化同时在一含有富于营养物质的基质的突变发酵容器内进行，可快速培养出用于分解有害物质的微生物，但方法繁琐、不易掌握。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种使用普通生化曝气池中的常温活性污泥作为原始菌种，培养处理高温废水的高温微生物。利用所培养的高温微生物直接处理采油废水，不但省去了冷却的环节和费用，从生化动力学的角度来看，温度的提高有利于提高生化反应速率，从而加快废水处理速度，缩短水力停留时间，减少设备投资。
本发明处理高温废水微生物的培养过程为普通生化曝气池中的活性污泥经过滤、沉降、弃去上清液，加入35℃以下废水，同时加入营养物质、蛋白质热稳定剂及微生物促生剂，进行曝气0.5～3天，优选1～2天，沉降后排出上清液。然后按照间歇式活性污泥法的运行方式进行驯化，采用每天运行1～2个周期的方式，同时按0.5℃～3℃/天的幅度进行升温，优选按1～2℃/天的幅度升温。当生化反应池内活性污泥的沉降比达到20％～30％，且COD的去除率达到排放标准，反应温度升至40～65℃时，驯化结束。
其中营养物质为氮和磷，蛋白质热稳定剂为葡萄糖。
其中微生物促生剂包括有机酸、生物缓冲剂、营养物质，其组成重量比按有机酸∶生物缓冲剂∶营养物质为(10～50)∶(1～10)∶(50～100)，微生物促生剂中最好还包括氨基酸和/或微量元素等，其重量比按有机酸∶生物缓冲剂∶营养物质∶氨基酸∶微量元素为(10～50)∶(1～10)∶(50～100)∶(10～20)∶(1～5)。
微生物促生剂中所述的有机酸为1～6个碳的羧酸、2～6个碳的羟基酸及3～6个碳的酮酸中的一种或几种，其中酮酸优选为丙酮酸。所述的氨基酸为D-氨基酸，如D-丝氨酸、D-丙氨酸或D-半胱氨酸中的一种或几种。所述的生物缓冲剂为氨基磺酸型生物缓冲剂，如2-(N-码啉)乙磺酸、N，N-二(2-羟乙基)-2-胺基乙磺酸、N，N‘-二(2-乙磺酸)哌嗪中的一种或几种。所述的营养物质为糖类，糖类可以为低糖类和/或多糖类，低糖类为蔗糖、乳糖、棉子糖中的一种或几种，多糖类为树胶、果胶、琼脂中的一种或几种。所述的微量元素为K+、Mn2+、Mg2+、Fe3+、Ca2+中的一种或几种，优选Mn2+、Mg2+、Fe3+中的一种或几种，微量元素可以来源于其可溶性无机盐，如硝酸盐、硫酸盐、氯化物等，如果选择几种微量元素，其重量比为K+∶Mn2+∶Mg2+∶Fe3+∶Ca2+＝(2～10)∶(2～6)∶(1～4)∶(1～2)∶(15～50)。
驯化期间营养物质按COD∶N∶P＝200∶5～10∶1～2(重量比)的比例加入尿素和磷酸氢二钠作为微生物生长繁殖的氮源和磷源；按葡萄糖表现COD与废水COD为0.2～5∶1的比例加入葡萄糖溶液，优选1～2∶1；按1～20mg/L的浓度投加微生物促生剂，优选3～10mg/L。驯化时曝气工序所需时间比例稍大一些，可以占每个周期的75～95％，空气水体积比一般为70～120，容积负荷为0.1～1.0kgCOD/m3·d。
采用普通生化曝气池中的活性污泥，经沉淀曝气，投加采油废水间歇培养，排出上清液，按比例投加蛋白质稳定剂和微生物促生剂，培养驯化处理高温废水的微生物。得到的高温微生物可有效地处理采油废水。整个过程在一间歇反应器中重复进行。具有方法简单，成本低，驯化时间短的特点。驯化开始首先用采油废水进行较长时间曝气，可以筛选对采油废水适应性强的菌种群落。在驯化过程中加入的微生物促生剂首先缓解采油废水中存在的毒性物质，为其中的微生物创造良好的生活环境，其中所含的酶也立即发挥作用，对一些大分子有机物进行降解，使之成为更有利于微生物降解的小分子有机物。因此，加入微生物促生剂对于成功培养适用于高温环境的微生物及缩短驯化周期具有重要作用。
具体实施例方式
本发明处理高温废水微生物的具体培养过程为①菌种的采集，从普通生化曝气池采集活性污泥，经过滤、沉降、弃去上清液，分离出纯净的活性污泥，活性污泥要求新鲜，颜色显黄褐色。
②高温微生物的培养，将采油废水泵入一间歇生化反应池中，按比例加入营养物质、蛋白质热稳定剂及微生物促生剂，鼓风曝气1～3天，沉降后排出上清液。此后采用每天运行1～2周期的方式运行。周而复始直至反应池内活性污泥沉降比达到20％～30％。
因采用普通生化曝气池中的活性污泥作为菌种，其适应温度一般在15℃～35℃之间，不适合快速升温，所以本方法采用逐步升温的方法来培养高温微生物，升温幅度为1℃～3℃/天，开始时升温幅度小些，以便菌种逐渐适应新的环境。随着温度的不断升高，不断有不适应的微生物死亡而解体，随着出水而排出反应池。反应池内存留的活性污泥则逐渐适应了高温环境。培养驯化后期，活性污泥的沉降性能逐渐增强。每天测半小时沉降比、出水COD，不定期进行显微镜检查。保持生化反应器内的溶解氧大于0.5mg/L。随着驯化过程的进行，高温微生物絮体的增加，可以逐渐减少微生物促生剂、营养物、蛋白质稳定剂在废水中的比例。
③驯化结束的标志当生化反应池内活性污泥的沉降比达到20％～30％，且COD的去除率达到排放标准时，可认为驯化工作完成，此时微生物絮体呈淡黄色，此活性污泥可正式处理高温采油废水。
④处理废水将培养好的高温微生物按2000～4000mg/L的浓度投加到间歇生化反应池中，直接引进高温(40～65℃)采油废水进行处理，利用微生物的生命代谢活动分解采油废水中的有机污染物。使废水得以净化，进而达到国家排放标准。
下面通过实例进一步说明本发明方案和效果。
表1 本发明方法各实施例微生物促生剂组成
表中各物质用量为重量比例。
实施例1一种陆地采油废水，COD为656mg/L，温度为55℃。
菌种的采集，从普通生化曝气池采集活性污泥，经过滤、沉降、弃去上清液，分离出纯净的活性污泥，活性污泥新鲜，颜色为黄褐色。
向活性污污中加入温度为25℃、COD含量为656mg/L的采油废水，按COD∶N∶P＝200∶5∶1(重量比)的比例加入尿素和磷酸氢二钠作为微生物生长繁殖的氮源和磷源；按葡萄糖表现COD与废水COD为1∶1的比例加入葡萄糖溶液；按4mg/L的浓度投加微生物促生剂。在控制溶解氧为0.6mg/L进行曝气2天，沉降后排出上清液。此后采用每天运行1个周期的方式运行，曝气工序为20小时，进水工序为1小时，沉降工序为2小时，排水工序为1小时，曝气空气与废水体积比为90，容积负荷为0.42kgCOD/m3·d。驯化进行20天，前10天内每天提温1℃，后10天内每天提温2℃。前15天按葡萄糖表现COD与废水COD为1.5∶1的比例加入葡萄糖溶液，按6mg/L的浓度投加微生物促生剂，后5天加入量减半。经上述过程驯化后，反应池内活性污泥沉降比达到25％，反应池温度达到55℃，COD去除率达到85％，微生物具有了处理该采油废水的适应性，可以认为驯化结束，可按间歇式活性污泥法处理该废水，在稳定运转中微生物的适应性会进一步增强，COD的去除率将进一步提高。
实施例2一种海洋油田采油废水，COD为493mg/L，温度为58℃。
菌种的采集，从普通生化曝气池采集活性污泥，经过滤、沉降、弃去上清液，分离出纯净的活性污泥，活性污泥新鲜，颜色为黄褐色。
向活性污污中加入温度为23℃、COD含量为493mg/L的采油废水，按COD∶N∶P＝200∶10∶1(重量比)的比例加入尿素和磷酸氢二钠作为微生物生长繁殖的氮源和磷源；按葡萄糖表现COD与废水COD为2∶1的比例加入葡萄糖溶液；按8mg/L的浓度投加微生物促生剂。在控制溶解氧为0.6mg/L进行曝气3天，沉降后排出上清液。此后采用每天运行1个周期的方式运行，曝气工序为20小时，进水工序为1小时，沉降工序为2小时，排水工序为1小时，曝气空气与废水体积比为90，容积负荷为0.35kgCOD/m3·d。驯化进行20天，前10天内每天提温1.5℃，后10天内每天提温2℃。前10天按葡萄糖表现COD与废水COD为3.5∶1的比例加入葡萄糖溶液，按10mg/L的浓度投加微生物促生剂，后10天加入量为此量的20％。经上述过程驯化后，反应池内活性污泥沉降比达到20％，反应池温度达到58℃，COD去除率达到80％，微生物具有了处理该采油废水的适应性，可以认为驯化结束，可按间歇式活性污泥法处理该废水，在稳定运转中微生物的适应性会进一步增强，COD的去除率将进一步提高。
实施例3
一种炼厂排放废水，废水的温度为45℃，废水的COD浓度为1000mg/L左右。
菌种的采集，从普通生化曝气池采集活性污泥，经过滤、沉降、弃去上清液，分离出纯净的活性污泥，活性污泥新鲜，颜色为黄褐色。
向活性污污中加入温度为22℃、COD含量为1000mg/L的炼油废水，按COD∶N∶P＝200∶6∶1(重量比)的比例加入尿素和磷酸氢二钠作为微生物生长繁殖的氮源和磷源；按葡萄糖表现COD与废水COD为4∶1的比例加入葡萄糖溶液；按8mg/L的浓度投加微生物促生剂。在控制溶解氧为0.6mg/L以上进行曝气18小时，沉降后排出上清液。采用每天运行1个周期的方式运行10天，前3天每天升温1℃，然后每天升温2℃，曝气工序为20小时，进水工序为1小时，沉降工序为2小时，排水工序为1小时，曝气空气与废水体积比为90，容积负荷为0.48kgCOD/m3·d。然后按每天运行2个周期的方式运行6天，每天升温1℃，各工序时间按上述操作减半，容积负荷为0.96kgCOD/m3·d。前10天按葡萄糖表现COD与废水COD为2∶1的比例加入葡萄糖溶液，按7mg/L的浓度投加微生物促生剂，后5天加入量为此量的30％。经上述过程驯化后，反应池内活性污泥沉降比达到33％，反应池温度达到45℃，COD去除率达到85％，微生物具有了处理该炼油废水的适应性，可以认为驯化结束，可按间歇式活性污泥法处理该废水，在稳定运转中微生物的适应性会进一步增强，COD的去除率将进一步提高。
权利要求
1.一种处理高温废水微生物的培养方法，其特征在于将普通生化曝气池中的活性污泥经过滤、沉降、弃去上清液，加入35℃以下废水，同时加入营养物质、蛋白质热稳定剂及微生物促生剂，进行鼓风曝气0.5～3天，沉降后排出上清液；然后按照间歇式活性污泥法的运行方式进行驯化，采用每天运行1～2个周期的方式，同时按0.5℃～3℃/天的幅度进行升温；当生化反应池内活性污泥的沉降比达到20％～30％，且COD的去除率达到排放标准，反应温度升至40～65℃时，驯化结束。
2.按照权利要求1所述的培养方法，其特征在于所述的营养物质为氮和磷，蛋白质热稳定剂为葡萄糖，微生物促生剂包括有机酸、生物缓冲剂、营养物质，微生物促生剂的组成按重量比为10～50∶1～10∶50～100。
3.按照权利要求2所述的培养方法，其特征在于所述的微生物促生剂中还包括氨基酸和/或微量元素，按重量计有机酸∶生物缓冲剂∶营养物质∶氨基酸∶微量元素为10～50∶1～10∶50～100∶10～20∶1～5。
4.按照权利要求2或3所述的培养方法，其特征在于所述的有机酸为1～6个碳的羧酸、2～6个碳的羟基酸及具有3～6个碳的酮酸中的一种或几种，所述的氨基酸为D-氨基酸，所述的生物缓冲剂为氨基磺酸型生物缓冲剂，所述的营养物质为糖类。
5.按照权利要求4所述的培养方法，其特征在于所述的有机酸为丙酮酸，所述的氨基酸为D-丝氨酸、D-丙氨酸或D-半胱氨酸中的一种或几种，所述的生物缓冲剂为2-(N-码啉)乙磺酸、N，N-二(2-羟乙基)-2-胺基乙磺酸、N，N‘-二(2-乙磺酸)哌嗪中的一种或几种，所述的糖类为低糖类和/或多糖类，所述的微量元素为K+、Mn2+、Mg2+、Fe3+、Ca2+中的一种或几种。
6.按照权利要求5所述的培养方法，其特征在于所述的低糖类为蔗糖、乳糖、棉子糖中的一种或几种，多糖类为树胶、果胶、琼脂中的一种或几种，所述的微量元素来源于其可溶性无机盐。
7.按照权利要求5所述的培养方法，其特征在于所述的微量元素其重量比为K+∶Mn2+∶Mg2+∶Fe3+∶Ca2+＝2～10∶2～6∶1～4∶1～2∶15～50。
8.按照权利要求1或2所述的培养方法，其特征在于所述的营养物质加入比例为按重量比COD∶N∶P＝200∶5～10∶1～2的比例加入尿素和磷酸氢二钠作为微生物生长繁殖的氮源和磷源；按葡萄糖表现COD与废水COD为0.2～5∶1的比例加入葡萄糖溶液；按1～20mg/L的浓度投加微生物促生剂。
9.按照权利要求8所述的培养方法，其特征在于按葡萄糖表现COD与废水COD为1～2∶1的比例加入葡萄糖溶液；按3～10mg/L的浓度投加微生物促生剂。
10.按照权利要求1所述的培养方法，其特征在于所述的随着高温微生物絮体的增加，可以逐渐减少营养物、蛋白质稳定剂、微生物促生剂在废水中的比例。
全文摘要
本发明涉及一种用于分解高温废水中有机污染物的微生物的培养方法。它是用普通生化曝气池中的活性污泥作为菌种，经沉淀曝气，投加采油废水间歇培养，排出上清液，按比例投加蛋白质稳定剂和微生物促生剂，培养驯化处理高温废水的微生物。得到的高温微生物可有效地处理高温废水，特别是可以有效处理高温采油废水。整个过程在一间歇反应器中重复进行，具有方法简单，成本低，驯化时间短的特点。
文档编号C02F3/34GK1597569SQ0313399
公开日2005年3月23日 申请日期2003年9月15日 优先权日2003年9月15日
发明者许谦, 林大泉, 王俊英 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抚顺石油化工研究院