一种磁载体固定化微生物活菌制剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境工程技术领域，尤其涉及一种用于污泥原位减量的磁载体固定化微生物活菌制剂及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]“十二五”期间，我国的污水处理产业得到了快速发展，污水处理能力增长迅速，2013年全国废水排放总量为695.4亿吨，处理污水量为456.1亿吨，污水处理率达65%，产生的绝干剩余污泥量超过800万吨。由于我国污泥处置技术滞后于污水处理技术，使得污水处理厂所产生的污泥无害化程度较低，发展适合国情的污泥减量化处置技术具有广阔的市场应用价值。污泥减量技术是在保证污水处理效果的前提下，采用适当的措施使处理相同量的污水所产生的污泥量降低的各种技术，污泥减量技术使污泥处置从“末端治理”转移到“源头控制”，是实现污泥源头治理的绿色技术。
[0003]污泥减量技术包括物理、化学法和生物法，其中物理、化学法处理减量效果较稳定，但是成本非常高，并可能影响出水水质。生物法处理成本低廉，对水质无负影响，是污泥减量化应用研宄的重点方向，生物法主要通过微生物、酶以及后生动物捕食来实现污泥的减量化。磁技术是利用元素或组分磁敏感性的差异，借助外磁场将物质进行磁场处理，从而达到强化分离过程的一种新兴技术。磁技术与其他水处理技术相结合，可强化并提高生物处理系统的除污能力和效率。其中，磁凝絮分离技术是当前磁性材料在环境工程上的主要应用。
[0004]公开号为CN102173501A的中国专利文献公开了一种用于城市污泥减量的复合酶制剂，含有菠萝蛋白酶50?60%、溶菌酶5?10%，余量为酵母发酵物。复合酶制剂添加在活性污泥池中，可显著减少污泥的产量。
[0005]公开号为CN102745821A的中国专利文献公开了用于污泥减量的复合微生物菌剂制备方法和应用，利用复合微生物菌剂微生物菌群之间的互生作用，形成一个所需各种酶活性都很高的生物降解体系，能有效破坏和分解活性污泥中死亡或衰老的菌体，在不影响出水水质的情况下，通过对污泥的过程减量达到减少剩余污泥的发生量。
[0006]公开号为CN102491612A的中国专利文献公开了一种利用微生物及微型动物消解污泥的装置及处理方法，该装置主要包括污水降解反应器、污泥消解反应器、污泥沉淀池等，污泥消解反应器内固定微生物组合填料和多个折流挡板，在组合填料上面接种水蚯蚓，达到消减污泥的目的。
[0007]公开号为CN103351062A的中国专利文献公开了一种磁性微生物载体及其制备方法。为一种具有磁性的交联结构的高分子聚合物，为聚乙烯醇缩甲醛通过复合增强组分发泡改性获得，该复合增强组分为磁粉、活性炭微粒、硅藻土、高岭土。该发明制备出的磁性微生物载体能够有效固定微生物，应用于污水处理。
[0008]公开号为CN101244884的中国专利文献公开了一种采用磁性生物载体及磁分离技术的污水处理方法，将粒径0.043-0.315mm的磁性载体投入曝气池中。产生剩余污泥可通过磁分离技术实现泥水分离，再通过脱膜分离器实现污泥和磁性载体分离，经磁选后，将磁性载体重新放回反应器，实现再利用。该发明应用污水处理，可显著减低出水COD的同时，可减少投入降低运行费用。
[0009]公开号为CN102992476A的中国专利文献公开了一种磁加载磁泥内回流污水生物处理工艺及装置系统，采用完全混合式活性污泥曝气池，运行前在池内接种普通活性污泥并投加一定量的磁粉，在运行中逐渐培养成磁活性污泥。在磁活性污泥生物反应池上部接近液面处设置弱磁性固液分离器，该分离器主要作用是将反应池内的泥水混合物进行磁活性污泥和水的分离，分离后的磁活性污泥直接回入磁活性污泥生物反应池以提高污泥浓度和处理效率，处理后的达标清水直接排放。该发明提高了对污染物的降解效率和处理系统抗冲击负荷的能力，并且省去了常规活性污泥法工艺中需设置的二次沉淀池、污泥回流系统和污泥浓缩池，使该工艺占地面积减少，建设费用降低。
[0010]从已公开的中国专利文献看，当前，生物法消减污泥的工程应用案例极少，原因是污泥减量效果不稳定，并会对出水氨氮、总磷产生较大影响。磁技术主要应用在污水处理中提高COD去除率和污泥沉降性能，在污泥原位减量中未见有应用。
【发明内容】
[0011]为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种磁载体固定化微生物活菌制剂及其制备方法和应用，将磁载体固定化微生物活菌制剂添加到污水中进行处理，可以在提高生化系统处理效果下，降低系统污泥产率，实现剩余污泥的源头减量化。
[0012]一种用于污泥原位减量的磁载体固定化微生物活菌制剂，包括磁载体及固定化在磁载体上的生物活菌，所述生物活菌为乙酸I?不动杆菌(Acinetobacter-calcoacetcus)CGMCC 6820、产朊假丝酵母(Candida sp.)CGMCC 2.1495和解淀粉芽胞杆菌(Bacillussp.)CICC 21290。
[0013]乙酸1?不动杆菌(Acinetobacter-calcoacetcus)CGMCC6820、产H元假丝酵母(Candida sp.) CGMCC 2.1495购于中国普通微生物菌种保藏管理中心，解淀粉芽胞杆菌(Bacillus sp.)CICC 21290购于中国工业微生物菌种保藏管理中心。
[0014]本发明的磁载体固定化微生物活菌制剂，用于调理污水生化处理系统活性污泥，提高系统处理效率，同时降低系统污泥产量。
[0015]优选地，所述生物活菌与磁载体的质量比为2?4:1，其中所述生物活菌中乙酸钙不动杆菌、产朊假丝酵母和解淀粉芽胞杆菌的质量比例为1: (I?1.5): (I?1.5)。进一步优选地，所述生物活菌与磁载体的质量比为3:1，其中所述生物活菌中乙酸钙不动杆菌、产朊假丝酵母和解淀粉芽胞杆菌的质量比例为1:1:1。
[0016]优选地，所述磁载体为粒径< 0.2um的四氧化三铁磁粉。可采用市售商品。
[0017]本发明的磁载体固定化微生物活菌制剂，由磁载体和三种特定的微生物活菌复合而成，磁载体与三种微生物活菌之间、以及三种微生物活菌剂之间在污水生化处理系统中相互促进、彼此协同、共同促进污泥产量的降低，并同时可以提高出水水质。由本发明磁载体固定化微生物活菌制剂调理过的污水生化处理系统，出水COD、NH3-N, TN、TP、SS浓度将比原出水降低10%以上，单位COD产泥量降低30%以上。本发明还提供一种所述磁载体固定化微生物活菌制剂的制备方法，包括以下步骤:
[0018](I)将经斜面活化的乙酸钙不动杆菌、产朊假丝酵母和解淀粉芽胞杆菌分别接种于液体培养基中，控温30-38 °C，通气1:4-6，培养12-24h，得三种液体菌液；
[0019](2)在人工配制污水中加入活性污泥，同时分别按0.5-5g/L添加所述三种液体菌液及磁载体，曝气搅拌培养，控制溶解氧浓度1.5-3mg/L，控温25-35°C ；
[0020](3)培养I?3天后静置沉淀污泥，去除上清液，加入等体积污水，并按步骤(2)添加所述三种液体菌液及磁载体，与步骤(2)相同条件下重新曝气搅拌培养，如此重复若干次，直至污泥浓度达到8000mg/L以上，平板检测污泥中活菌浓度达到108CFU/ml以上，培养完成。
[0021]此处的重复若干次重复的过程是指“同时分别按0.5-5g/L添加所述三种液体菌液及磁载体，曝气搅拌培养，控制溶解氧浓度1.5-3mg/L，控温25-35°C;培养I?3天后静置沉淀污泥，去除上清液，加入等体积污水，并按步骤(2)添加所述三种液体菌液及磁载体，与步骤(2)相同条件下重新曝气搅拌培养”。
[0022]优选地，所述人工配制污水含有葡萄糖0.1?0.3g/L、乙酸钠0.2?0.4g/L、蛋白胨0.1?0.2g/L、硫酸铵0.03?0.07g/L、尿素0.005?0.015g/L、磷酸二氢钾0.02?0.08g/L，磷酸氢二钾 0.005 ?0.015g/Lo
[0023]进一步优选地，所述人工配制污水含有葡萄糖0.2g/L，乙酸钠0.3g/L，蛋白胨0.15g/L，硫酸铵 0.05g/L，尿素 0.01g/L，磷酸二氢钾 0.05g/L，磷酸氢二钾 0.01g/L。
[0024]活性污泥具有絮凝作用，能够将菌种和磁粉聚集成絮体，而且活性污泥本身带有土著菌，能在此条件下同步得到扩培，从而得到高活力菌制剂。优选地，步骤(2)中所述活性污泥的添加量为人工配制污水重量的15?25%。进一步优选地，所述活性污泥的添加量为人工配制污水重量的20 %。所述活性污泥取自污水处理厂。
[0025]步骤(I)中所述液体培养基为LB液体培养基；步骤(I)中控温进一步优选为30?35°C;步骤⑵和(3)中曝气搅拌培养时的搅拌速度为100?200rpm，优选150rpm ;斜面活化过程及LB液体培养基均为本领域常规技术。
[0026]本发明所述制备方法，一种更优选的技术方案为:
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