可迅速提高反应环境有益菌密度及降解效率的生态酶质的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物膜处理污水技术领域，特别涉及一种可迅速提高反应环境有益菌 密度及降解效率的生态酶质。
【背景技术】
[0002] 国内的市政污水治理及工业废水治理中，仍以活性污泥法为主要治理手段。活性 污泥法是以颗粒污泥为生物载体，依靠污水中的污染物及工艺参数的调控，人为定向培养 所需要的微生物，因此活性污泥法具有驯化时间长、处理效率低、土建面积大、污泥产生量 高等缺点。目前有些污水厂以火山岩、琉璃球等生物填料替代颗粒污泥充当生物载体。生 物填料具有较大的比表面积，可为微生物提供强大的附着力，减小生物量的流失，并可使污 水与微生物充分接触，更好的降解水中的污染物。但由于使用生物填料只是改变了微生物 的载体模式，对微生物菌群的培养依然依靠自然选择的方式，驯化时间仍然较长，且因为生 物填料不具有微生物选择性，使得任何种类的细菌、藻类都可以附着繁殖，有时甚至会为污 泥膨胀推波助澜，难以大幅度提高污染物的降解速度。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种迅速提高反应环境有益菌密度及降解效率的生态酶质， 利用多层纤维丝的特殊结构、矿物盐的营养平衡以及人为附着的优选菌种和生物酶可以使 污水中菌群迅速增殖、达到高效降解污染物的目的。
[0004] 为达到上述目的，具体采用如下的技术方案：
[0005] -种可迅速提高反应环境有益菌密度及降解效率的生态酶质，包括多层纤维丝结 构和生物酶制剂；所述生物酶制剂的原料包括强势菌群和生物酶。优选的，多层纤维丝结构 与生物酶制剂的比例为0. 5-lm2:2~20g，即在污水中，多层纤维丝结构为0. 5-lm2/吨，生 物酶制剂为2~20g/吨。
[0006] 具体的，所述多层纤维丝结构由疏松层、致密层及营养基层构成，所述致密层夹在 两个疏松层之间，所述营养基层包裹在疏松层和致密层的表面；所述疏松层由纤维丝集结 而成，所述致密层为泡沫状多孔蜂窝体，所述营养基层中含有营养盐；所述营养盐按重量 份，包括墨角藻多糖15-20份、石枝藻属钙盐藻12-18份、硅灰石0. 5-1份、白云石0. 3-0. 4 份、果寡糖5. 5-6. 5份、琼脂培养基10-12份、丝光沸石0. 23-0. 3份、水50份。
[0007] 本发明所述的营养盐包括矿物盐、微量元素等营养基，可在生化性较差的水体中 为菌种的成活提供必要的营养元素，使其迅速适应反应环境并大量增殖，帮助反应系统在 短时间内提高菌群密度。
[0008] 本发明的多层纤维丝结构为三层结构，外侧的两层结构（疏松层）属于好氧层，主 要附着被激活的强势好氧微生物；中间一层（致密层）为厌氧层，被激活的强势厌氧菌种 会附着其上进行厌氧反应。由于纤维丝比表面积高，可为强势菌的繁殖生长提供足够的场 所，并保护菌群不会随着水体流动而流失；同时由于纤维丝的多层结构，可以使其在有氧大 环境中形成局部的好氧、厌氧、兼氧等小区域，使得厌氧与好氧反应、硝化与反硝化反应同 时进行。
[0009] 本发明是一种由多层纤维丝结构与营养盐、强势菌种和生物酶组成的生态酶质， 包括纤维丝结构、微生物特需的营养盐、提纯驯化后得到的强势菌种以及具有不同针对性 的生物酶，所述的纤维丝作为微生物载体，所述的营养盐附着于纤维丝上，用于激活强势菌 群，所述强势菌激活后在纤维丝上持续生长繁殖，所述的生物酶布满菌群间隙。
[0010] 具体的，按厚度比，营养基层：疏松层：致密层为1 : (25~30) : (18~22);优 选地，按厚度比，营养基层：疏松层：致密层为1 :30 :18 ;更优选的，营养基层的厚度为 0. 15mm、疏松层的厚度为4. 28mm、致密层的厚度为2. 57mm。
[0011] 纤维丝表面粗糙，具有吸附及粘附能力，亲水疏油，耐腐蚀，具体的，所述疏松层中 纤维丝的密度为6000-8000根/m2。
[0012] 优选地，所述纤维丝比表面积多2000m2/m3,直径0. 3-0. 5mm，此种纤维丝可在水中 随水流伸展，具有一定的柔韧性，可以充分与菌群及水流接触，高比表面积可以使微生物大 量附着并充分利用水中的氧气增殖。
[0013] 所述泡沫状多孔蜂窝体孔径范围在100-150ym的聚氨酯泡沫（PUF)材料，此种泡 沫状多孔蜂窝体具有多孔、质轻、强度大、耐腐蚀的特点，可为微生物提供良好的附着及增 殖场所。
[0014] 进一步地，所述多层纤维丝结构的制备方法包括以下步骤：
[0015] (1)将纤维丝集结成片，得到疏松层；
[0016] (2)将致密层夹在两个疏松层之间，再将20% -30%的纤维丝纵向刺进致密层的 多孔蜂窝状结构里，使疏松层与致密层连结；
[0017] (3)将步骤⑵所得产物浸入营养基溶液中，使其表面包裹上营养基层，在 110-115°C下烘干 25-30min。
[0018] 在本发明的技术方案中，所述的强势菌群是从自然菌群中针对不同污染物类型提 取专项菌群，并对其进行驯化培养，加强其对COD、B0D、氨氮、总氮、有机磷、有机硫等物质的 降解效率。主要微生物包括硝化菌、反硝化菌、酵母菌、聚磷菌、产酸菌、产甲烷菌等。通过 将不同功能的微生物附着在多层纤维丝结构上，形成具有针对性的纤维结构，更适于处理 不同类型的污水。
[0019] 生物酶是一种纯天然生物催化剂，与常规化学催化剂相比，生物酶无需高温、高压 等极端反应条件，仅在自然温和的条件下即可快速将难降解有机物分解为易于微生物利用 的小分子有机物，可以有针对性的处理不同类型的污水。
[0020] 根据功能不同，所述生物酶制剂中强势菌群和生物酶的选择也不同。例如，用于市 政污水及一般工业废水好氧段的好氧类强势菌群及生物酶包括硝化菌、酵母菌、蛋白酶、月旨 肪酶等；用于市政污水及一般工业废水厌氧段的厌氧类强势菌群及生物酶包括反硝化菌、 乳酸菌、产甲烷菌、蛋白酶、脂肪酶、果胶酶等；用于造纸废水好氧段的好氧类强势菌群及生 物酶包括黄孢原毛平革菌、鞘氨醇单胞菌、硝化菌、蛋白酶、纤维素酶、木质素酶等。
[0021] 作为一种具体的实施方式，对于市政及工业污水治理好氧段，按重量比，强势菌群 与生物酶的比例为（2~3) : (5~7)，强势菌群中黄孢原毛平革菌、鞘氨醇单胞菌、反硝化 菌、酵母菌、硝化菌、施氏假单胞菌和乳酸菌按有效活菌数为（10-15) : (11-13) : (16-19): (17-20) : (15-18) : (11-14) : (14-17);生物酶按重量份，包括脂肪酶19-22份、果胶酶 19-21份、0Letamase酶16-19份、a淀粉酶12-15份、乳糖酶12-15份、纤维素酶9-13份、 半纤维素酶6-8份。
[0022] 更具体的，所述强势菌群的制备方法包括以下步骤：
[0023] (1)黄孢原毛平革菌、鞘氨醇单胞菌、反硝化菌、酵母菌、硝化菌、施氏假单胞菌、乳 酸菌分别在各自的培养基中培养至饱和状态；
[0024] (2)将步骤⑴所得的黄孢原毛平革菌、鞘氨醇单胞菌、反硝化菌、酵母菌、硝 化菌、施氏假单胞菌以及乳酸菌进行混合培养，并在混合培养过程中向混合菌群按照 (8-10) : 1的重量比加入果寡糖，在29~31°C条件下培养至有效活菌总数至不低于320亿 cfu/ 克。
[0025] 本发明的技术方案还包括所述的生态酶质在污水处理中的应用。
[0026] 具体的应用方法为：首先将多层纤维丝结构放入污水中，待多层纤维丝结构与污 水充分接触后，再将生物酶制剂投撒入污水中。
[0027] 本发明是一种由多层纤维丝结构、营养盐、强势菌种和生物酶组成的生态酶质，在 污水中使用时，多层纤维丝结构可以作为强势菌种及生物酶的载体。当强势菌、生物酶进入 反应环境后，生物酶催化断裂难降解污染物，同时营养盐为环境补充微生物生长繁殖所必 须的微量元素，强势菌种可以利用断裂后的短链物质及微量元素增长繁殖，迅速提高反应 环境中的有益菌密度，提高有益菌竞争力，抑制杂菌的产生，并利用多层纤维丝的特殊结构 为好氧、兼氧、厌氧等各类有益菌群提供良好的生长场所，一方面增加反应环境对有益菌群 的保有量，减少有益菌流失，另一方面可在有氧大环境中同时进行好氧、厌氧等反应过程， 同时，增殖的菌群与生物酶相互配合，达到快速驯化、快速增殖、快速降解有机物的作用。在 多重机制的作用下，生态酶质可大大提高工艺的处理效率，节省土建面积，并因纤维丝替代 了污泥作为微生物载体，大大减少了污泥的产生量，节省了运营成本。当意外情况发生导致 污水污染物浓度增加或污染物种类改变破坏整个处理系统时，只需更换针对性强势菌、生 物酶即可在数天内恢复系统的运转。