一种改善废水处理好氧系统磷营养不足的方法及其产物及应用与流程

本发明涉及水处理领域，属于生物增效废水处理技术，特别涉及一种改善废水好氧生化系统磷素营养不足的方法，提高了废水中可被微生物利用的正磷酸盐含量，促进生化系统活性污泥的处理废水的能力。
背景技术：
：磷在一切生物遗传信息载体、生物膜以及生物能量转换和贮存物质(atp)等的组成中不可缺少，磷也是一切生物的重要营养元素，它不仅是生物细胞中的重要组成部分，而且在遗传物质的组成和能量的贮存中都需要磷，所以，它是一切生物物质中的核心元素。然而，在很多工业废水如造纸废水、印染废水、制药废水等中，以可溶性磷酸盐形式存在的生物可利用的磷元素却十分稀缺。磷在污泥和水体中以含磷有机物(肌醇类、核酸、卵磷脂、磷蛋白及植酸)、无机磷化合物(例如磷酸钙、磷酸钠、磷酸镁和磷灰石矿石)及还原态磷化氢(ph3)三种状态存在。大多数微生物不能直接利用含磷有机物和不溶性的磷酸盐，必须经过微生物分解转化为溶解性的磷酸盐才能被吸收利用，例如某些化能自养菌，如硝化单胞菌和硫杆菌能分别产生硝酸和硫酸，从而使不溶性的磷酸盐释放出可溶性的磷酸根；某些异氧微生物可产生有机酸、磷脂酶、核酸酶、植酸酶等，将不溶性的磷酸盐和含磷有机物转化成可溶性的磷酸盐。本发明的技术机理在于利用有机磷降解菌将污水和污泥中的有机磷转化成可供微生物直接利用的可溶性的磷酸盐，这些可溶性的磷酸盐又被污泥和污水的微生物利用，促进了磷营养不足的好氧系统内的微生物的生长和繁殖，改善了磷营养不足的好氧系统的微生态环境。现行采用解决废水系统磷不足的方法通常是直接投加磷营养剂，如磷酸或者磷酸盐。这样做会带来许多的不良影响，如：引起管道结垢或腐蚀设备；污泥中无机物含量高，影响污泥沉降性或增加剩余污泥量；出水的磷含量超标，增加了新的污染，而且浪费磷元素。因此，针对现行技术中存在的问题，本发明提供了一种新的技术方案，该方案利用率高、运行方便、不增加污染、成本低。技术实现要素：本发明的目的之一是提供了一种改善废水好氧生化系统磷素营养不足的方法。本发明的目的之二是提供了一种微生物菌剂的制备工艺。本发明的目的之三提供了上述微生物菌剂在磷营养不足的废水处理中的应用，改善废水好氧系统中有效磷营养，促进好氧系统中微生物菌群的新陈代谢和生长繁殖，加快其生化反应进行，并能提高废水好氧系统处理废水的能力。本发明通过如下技术方案实现：本发明中菌种来源如下：巨大芽孢杆菌(bacillusmegasterium)，购于中国普通微生物菌种保藏中心，编号为as1.234。枯草芽孢杆菌(bacillussubtilis)，购于中国普通微生物菌种保藏中心，编号为as1.2172。荧光假单胞菌(pseudomonasfluorescens)，购于中国普通微生物菌种保藏中心，编号为as1.6279。本发明公开了改善废水好氧生化系统磷素营养不足的方法，该方法包括以下步骤：一、微生物菌剂的制备所述微生物菌剂的制备方法如下所述：生产微生物菌剂的工艺为：甘油管—斜面—种子罐—发酵罐—混合、吸附—干燥—粉碎—包装。所述菌剂的制备具体可采用如下步骤：1.菌种活化：首先将置于冰箱冷冻保存的微生物菌种甘油管划线于lb培养基平板进行菌种活化，将划线后的平板置于恒温培养箱25-40℃培养20-30小时。2.斜面培养：将上述活化后的培养皿上的菌落划线于事先准备好的茄子瓶斜面，斜面置于恒温培养箱25-40℃培养20-30小时。3.种子液培养：按种子液体积的1％-5％的量使用无菌水，用此无菌水冲洗刻度为500ml茄子瓶的斜面，每只茄子瓶使用150ml-250ml无菌水，将冲洗下的菌液用火焰接种法接种至种子罐，种子罐装液量为30-40l,种子培养基为：葡萄糖1-15gg/l，玉米粉1-15g/l,豆粕粉10-30g/l，硫酸镁0.1-1g/l，硫酸锰0.1-1g/l,磷酸二氢钾0.1g-1g/l，磷酸氢二钾0.5g/l，通气体积比为0.1-1。通气体积比为1:1，培养温度37℃，培养15-20小时。4.发酵培养：上述培养结束的种子液按4-6％的量通过无菌管道接种于发酵罐中的发酵培养基上，通气体(空气)积比为1:1，在25-40℃温度下培养24-48小时后形成发酵液；发酵培养基为：葡萄糖1-15g/l，玉米粉5-15g/l，豆粕粉10-30g/l，硫酸镁0.1-1g/l，硫酸锰0.1-1g/l,磷酸二氢钾0.1g-1g/l，磷酸氢二钾0.1-1g/l，通气量为1:1，培养温度25-40℃，培养24-4848小时，取样测发酵液中总菌数，菌落总数测定采用稀释平板计数法。发酵液中菌落总数≥8×109cfu/ml。5、混合吸附：发酵结束后，发酵液通过无菌管道泵入混合罐中，接种至1-5倍重量灭菌后的麸皮，边注入发酵液边转动混合罐，混合30分钟。在接种前，麸皮先加入混合罐，110-125℃蒸汽灭菌60min,冷却至45℃以下后备用。6、干燥：混合吸附结束后，将物料装入干燥盘中，装料厚度在2-3厘米厚，将装料盘推入干燥间，50±2℃干燥24-48小时。7、粉碎及包装：干燥结束将产品粉碎，包装入库。粉碎要求细度达到60-80目，采用的粉碎设备为刀式粉碎机。二、制备的微生物菌剂在废水处理中使用本发明提供的一微生物菌剂在污水处理中的使用方法，其非常方便，选择好氧生化系统的污水进口处为菌剂投放点，按每1000立方污水投加5公斤菌剂，即使用剂量为菌株浓度为1.5×104cfu/ml-2.0×104cfu/ml，随污水一起流入好氧池中，不断曝气后最终菌剂和污水及污泥充分混合。本发明还提供了上述方法中微生物菌剂的制备工艺。本发明提供的一种微生物菌剂，由含有上述发酵液和吸附剂麸皮制成，所述发酵液和麸皮重量比为1:2，即每50l菌液加入100公斤的麸皮。所述微生物菌剂的有效菌数为30-40亿/克。本发明还提供了此种微生物菌剂在印染厂的好氧系统中的应用。本发明还提供了此种微生物菌剂在在造纸厂的好氧系统中的应用。本发明的作用机理是：利用有机磷降解菌将污水和污泥中的有机磷转化成可供微生物直接利用的可溶性的磷酸盐，这些可溶性的磷酸盐又被污泥和污水的微生物利用，促进了磷营养不足的好氧系统内的微生物菌群的生长和繁殖，改善了磷营养不足的好氧系统的微生态环境。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1.技术先进：利用微生物技术解决了废水处理系统缺乏磷营养的问题，促进了磷在废水系统的循环利用，提高了生化系统处理污水能力。2.经济节能：使用简单，无基建，无动力消耗，投入小，成本低廉。3.安全可靠：利用并强化污染物降解的自然规律，不在治污的同时增加其他污染形式，对环境和设备造成无不利影响。附图说明图1为使用实施例1中方法后总磷和可溶性正磷酸盐浓度变化图图2为实施例1中31天期间好氧出水cod和氨氮变化图3为使用实施例2中方法后总磷和可溶性正磷酸盐浓度变化图图4为实施例2中31天期间好氧出水cod和氨氮变化具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明做出进一步说明。实施例1结合制备的微生物菌剂在污水处理的现场使用情况来说明本发明技术效果。一种微生物菌剂，它是通过以下方法制备得到的：巨大芽孢杆菌(bacillusmegasterium)，购于中国普通微生物菌种保藏中心，编号为as1.234，将此菌种置于冰箱冷冻保存。首先将上述菌种划线于lb培养基，将划线后平板置于恒温培养箱37℃培养24小时；取上述活化后的巨大芽孢杆菌接种盛有培养基茄子瓶斜面，置于恒温培养箱37℃培养24小时，用无菌水冲洗上述斜面，将冲洗下的菌液接种50l种子罐中，种子罐中装有35l种子培养基，培养至对数生长期，然后将上述种子液按5％的接种量接入装有700l发酵培养基的1吨发酵罐培养，培养48小时，培养结束后将发酵液和高温灭菌后的麸皮按1:2比例混合，搅拌均匀后干燥、粉碎。以上所述的种子和发酵培养基为：葡萄糖10g/l，玉米粉8g/l，豆粕粉25g/l，硫酸镁0.5g/l，硫酸锰0.5g/l,磷酸二氢钾0.5g/l，磷酸氢二钾0.5g/l，ph7.2。以上的种子罐通气量为1:1，温度为37℃，培养时间18小时，发酵罐中，在通气量为1:1，37℃的条件下培养为48小时后形成发酵液。发酵液菌总数为7.6×109cfu/ml，制备的菌剂的生物量为3.0×109cfu/g。将上述制备的菌剂应用于某印染厂，该印染厂废水处理水量为3000m3/d，进水cod为2000-3000mg/l,氨氮浓度为200-300mg/l，经过好氧系统处理的出水cod为700-900mg/l，氨氮为70-100mg/l。经实验室分析，发现系统内的可溶性的磷酸盐含量太低，不利于系统内微生物的生长和繁殖。选取该印染好氧生化系统污水进水点为微生物菌剂投放点，缓慢撒入上述微生物菌剂。每天按1000立方废水投加5公斤的剂量，连续投加2个星期。通过比较投加上述微生物菌剂前后生化系统出水中的总磷、可溶性磷酸盐浓度以及出水cod及氨氮浓度变化，来说明使用本发明对废水处理生化系统产生的有益效果。具体表图如下：表1使用本发明总磷和正磷酸盐浓度变化表时间(d)tp(mg/l)po43-(mg/l)13.890.0433.670.0353.520.0373.420.2393.50.62113.341.00133.141.22153.050.78173.080.59192.770.52212.500.50232.470.49252.370.45272.410.39292.310.44312.380.45由表1、图1显示，投加微生物菌剂的两周，好氧出水总磷浓度有所下降，正磷酸盐浓度显著上升，说明系统内的有机磷在微生物菌剂的作用下转化成了正磷酸盐，停止使用菌剂后好氧系统出水的总磷浓度和正磷酸盐含量趋于稳定。表231天期间好氧出水cod及氨氮变化时间(d)cod(mg/l)nh4-n(mg/l)17828766486911477541645036213523026324273131428由表2、图2显示，在未使用本方法前，系统由于磷营养的不足，好氧系统处理废水能力较差，好氧出水cod以及氨氮浓度较高。使用本发明后出水cod以及氨氮显著降低，说明通过微生物菌剂的作用，系统内的有机磷转化成来的正磷酸盐，这些正磷酸盐促进了系统内活性污泥的生长，改善了生化系统的生态环境，提高了生化系统处理废水的效果。实施例2结合微生物菌剂在污水处理的现场使用情况来说明本发明技术效果。一种微生物菌剂，它是通过以下方法制备得到的：巨大芽孢杆菌(bacillusmegasterium)，购于中国普通微生物菌种保藏中心，编号为as1.234，将此菌种置于冰箱冷冻保存。首先将上述菌种划线于lb培养基，将划线后平板置于恒温培养箱37℃培养24小时；取上述活化后的菌种接种于茄子瓶斜面培养基，置于恒温培养箱37℃培养24小时，用无菌水冲洗上述斜面，将冲洗下的菌液接种50升种子罐，种子罐装液量为28l，培养至对数生长期，然后将上述发酵液按4％的接种量接入装有700l发酵培养基的1吨发酵罐培养，培养结束后将发酵液和高温灭菌后的麸皮按1:2比例混合，搅拌均匀后干燥、粉碎。以上所述的种子和发酵培养基为：葡萄糖10g/l，玉米粉8g/l,豆粕粉25g/l，硫酸镁0.5g/l，硫酸锰0.5g/l，磷酸二氢钾0.5g/l，磷酸氢二钾0.5g/l，ph7.2。以上的种子罐的通气量为1:1，温度为37℃，培养时间16小时，发酵罐在通气量为1:1，37℃的条件下培养为48小时后形成发酵液。发酵液活菌总数为1.0×1010cfu/ml，通过上述步骤制备出来的菌剂生物量为4.0×109cfu/g。将上述制备的菌剂应用于某造纸厂，该造纸厂废水处理水量为3000m3/d，好氧进水cod为1500-2500mg/l，氨氮浓度为300-400mg/l，经过好氧系统处理的出水cod为500-700mg/l，氨氮为100-200mg/l。经实验室分析，发现系统内的可溶性的磷酸盐含量太低，不利于系统内微生物的生长和繁殖。选取该造纸好氧系统污水进水点为微生物菌剂的投放点，缓慢撒入上述微生物菌剂，每天按1000立方废水投加5公斤的剂量，连续投加2个星期。通过比较投加上述微生物菌剂前后生化系统出水中的总磷、可溶性磷酸盐浓度以及出水cod及氨氮浓度变化，来说明投加上述使用本方法对废水处理生化系统产生的有益效果。具体表图如下：表3使用本方法好氧出水总磷和正磷酸盐浓度变化由表3、图3显示，投加上述微生物菌剂前后，生化系统出水总磷浓度有所下降，可溶性磷酸盐含量显著提高，后随着系统中其他微生物协同作用，总磷浓度和可溶性磷酸盐趋于稳定。停止投加菌剂后系统运行正常，说明系统生态环境得到改善。表431期间好氧出水cod及氨氮浓度变化时间(d)cod(mg/l)nh4-n(mg/l)15701436527135114271071634598213027226280653127859由表4、图4显示，在未使用本方法前，系统由于磷营养的不足，好氧系统处理废水能力较差，好氧出水cod以及氨氮浓度较高。使用本发明后出水cod以及氨氮显著降低，说明通过微生物菌剂的作用，系统内的有机磷转化成来的正磷酸盐，这些正磷酸盐促进了好氧系统中微生物菌群的新陈代谢和生长繁殖，加快其生化反应进行，并能提高废水好氧系统处理废水的能力。当前第1页12