专利名称：：强成膜菌的制成和强化污水脱氮的方法
技术领域：
：本发明涉及到污水处理技术，特别涉及到生物膜形成能力强的细菌的制成和利用该细菌强化污水脱氮的技术。技术背景序批式反应器集污水处理池与沉淀池于一身，具有占地面积小，投资少，抗冲击负荷能力强，自动化控制程度高、无需专人管理等特点，是分散居民生活污水处理的首选处理方法之一。但常规的序批式反应器存在生物脱氮效率不高的问题，随着我国污水排放标准的不断提高，在尽量不增加投资成本和不将处理工艺复杂化的基础上，强化序批式反应器脱氮除磷功能的方法与技术具有十分重要的意义。向处理系统投加功能菌的生物强化技术可增强处理系统对特定污染物的降解能力，提高降解速率。王建芳等向序批式反应器(SBR)和序批式生物膜反应器(SBBR)中投加由几十种细菌组成的有效微生物(EM)菌液，使生活污水中的CODc"氮、磷等主要污染物均得到较好的去除效果，但由于菌种随出水流失，造成除污效果周期性下降，需向反应器内周期性投菌。定期向处理系统投加功能菌的方法虽然简单易行，并且能得到较好的处理效果，但却增加了处理成本和管理难度。为了减少投加菌体的流失，提高废水处理系统中功能微生物的浓度，增加其在生物处理器中的存留时间。采用海藻酸钙、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)等包埋剂固定微生物细胞的固定化技术被应用于污、废水的生物强化处理，如，Patureau等用包埋于褐藻酸盐球中的好氧脱氮菌进行生物强化脱氮。试验结果显示，埋植于褐藻酸盐球中的好氧脱氮菌提高了好氧脱氮过程和功能菌存留时间，在一定程度上减少了菌体的流失。但由于存在(1)包埋剂强度及稳定性不够，投加一定时间后出现固定化小球破碎；(2)包埋剂内部结构密实、传质性能差，包埋于包埋剂中的功能菌和目标污染物的接触受到阻碍，微生物缺少生长繁殖的空间；(3)固定化成本高等问题，因此该技术在污、废水处理工程中也难以应用。
发明内容本发明要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，利用生物膜形成能力强的细菌在载体表面形成更厚的生物膜，并与其它细菌发生共凝集并将其组合进生物膜。将强成膜菌应用于污水处理以提高脱氮的能力，降低成本和简化管理。本发明是通过以下的技术措施来实现的。从污、废水处理系统和天然水体的生物膜上分离筛选获得强成膜菌。分离筛选与培养方法是第一步，强成膜菌的培养基组分培养基组分蛋白胨5克，酵母粉2.5克，氯化钠5克，水1L，调节pH值为7.07.4。固体培养基加1520克琼脂。第二步，生物膜上细菌的分离将采集的附有生物膜的载体放入无菌三角瓶中，加入无菌生理盐水，在振荡器上振荡20分钟，洗下生物膜上的细菌，菌悬液经系列稀释后涂布未经稀释和稀释10和100倍的上述固体培养基平板，30。C培养l3天，从各种平板上挑取单菌落，经反复纯化后的菌株放-8(TC和4。C保存备用。第三步，强成膜菌的筛选将第二步中分离获得的所有细菌菌株分别接种于上述固体平板，30'C培养24小时进行细菌活化，挑取活化后的菌体再分别转接相同的液体培养基，3(TC培养24小时，得到细菌悬液，在装有l毫升的上述液体培养基的玻璃试管中，分别接种lQwL细菌悬液(OD,-l)，3(TC，100r/min振荡培养24小时，倒去培养液，用去离子水洗去未吸附的细菌，重复2次，加入0.P/。(W/V)结晶紫水溶液2毫升染30分钟，倒出染色液用去离子水洗2次，自然干燥后，加乙醇/丙酮溶液(80:20V/V)2毫升，洗脱吸附于生物膜上的染料，测定乙醇/丙酮溶液在570nm处的吸光值，根据吸光值大小评估生物膜量，从中筛选出成膜能力最强的35株细菌。第四步，强成膜菌的培养将第三步中分离获得的强成膜菌分别接种于100毫升液体培养基中，3(TC，100r/min振荡培养24小时，得到的细菌悬液按110%(菌体湿重/培养液体积)比例接种相同的液体培养基，逐级扩培，最终得到需要的细胞量。分离筛选到的强成膜细菌是假单胞菌属、或气单胞菌属、或丛毛单胞菌属细菌。分离筛选到的强成膜细菌是假单胞菌属细菌和气单胞菌属细菌组合、或气单胞菌属细菌和丛毛单胞菌属细菌组合、或假单胞菌属细菌和丛毛单胞菌属细菌组合。分离筛选到的强成膜细菌是假单胞菌属细菌、气单胞菌属细菌和丛毛单胞菌属细菌组合。利用强成膜菌强化生活污水脱氮的方法是在序批式生物膜污水处理设备中，生活污水经化粪池处理后进入序批式生物膜污水处理设备，在污水处理系统启动调试期，投加生物膜形成能力强的细菌与硝化细菌和反硝化细菌，总投菌量(湿重)为污水体积的0.卜2.0%，各类功能菌投入的重量比为强成膜菌硝化和亚硝化细菌反硝化细菌=13:25:13，通过三种功能菌的投加可使序批式生物膜污水处理系统在较长的时间内(在23个月)保持较高的脱氮效率。本发明采用上述技术措施后，在不将处理技术和设备复杂化、保持序批式处理系统诸多优点的基础上，强成膜菌的投加使载体上形成更厚的生物膜，阻碍溶解氧扩散至生物膜内部，在生物膜内部形成缺氧环境，.、提高了污水处理系统的脱氮效率。功能菌被固定于生物膜，减少了细菌的投加次数，降低了成本，也简化了管理。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步说明。实施例l:强成膜菌的培养方法具体如下第一步，强成膜菌的培养基组分(1)培养基组分:蛋白胨5克，酵母粉2.5克，氯化钠5克，水1L，调节pH值为7.07.4。固体培养基加1520克琼脂。第二步，生物膜上细菌的分离将采集的附有生物膜的载体放入无菌三角瓶中，加入无菌生理盐水，在振荡器上振荡20分钟，洗下生物膜上的细菌，菌悬液经系列稀释后涂布未经稀释和稀释10和100倍的上述固体培养基平板，30。C培养13天，从各种平板上挑取单菌落,经反复纯化后的菌株放-8(TC和4'C保存备用。第三步，强成膜菌的筛选将第二步中分离获得的所有细菌菌株分别接种于上述固体平板，3(TC培养24小时，挑取菌体再分别转接相同的液体培养基，3(TC培养24小时，得到细菌悬液，在装有l毫升的上述液体培养基的玻璃试管中，分别接种10(iL细菌悬液(OD600-1)，30'C,100r/min振荡培养24小沐倒去培养液，用去离子水洗去未吸附的细菌，重复2次，加入0.1Q/。(W/V)结晶紫水溶液2毫升染30分钟，倒出染色液用去离子水洗2次，自然干燥后，加乙醇/丙酮溶液(80:20V/V)2毫升，洗脱吸附于生物膜上的染料，测定乙醇/丙酮溶液在570nm处的吸光值,根据吸光值大小评估生物膜量，从中筛选出成膜能力最强的35株细菌。第四步，强成膜菌的培养将第三步中分离获得的强成膜菌分别接种于100毫升液体培养基中，3(TC，100r/min振荡培养24小时，得到的细菌悬液按110。%(菌体湿重/培养液体积)比例接种相同的液体培养基，逐级扩培，最终得到需要的细胞量。实施例2:在2个有效容积为10L生物接触氧化反应器中加入城市污水处理厂初沉池的污水，反应器中加入由高密度聚乙烯材料制成的多孔球形悬浮填料和玻璃片载体，填料的填充率约为30%。1号反应器中将实施例1中培养出来的强成膜菌、硝化细菌、反硝化细菌三类菌按1:2:1比例混合；2号反应器中将硝化细菌和反硝化细菌两类菌按2:1比例混合，2个反应器中投加的微生物总量(生物量湿重)都为污水体积的1%;反应器底部设曝气系统提供新鲜空气，闷曝24小时，第二天开始以连续流方式进水，水力停留时间(HRT)48小时，运行温度为2230°C，经过714天的运行调试期后进入正常运行阶段，水力停留时间为4小时，反应器污水中的溶解氧含量在0.5~2mg/L，2个反应器的处理效果如下反应器进水的化学需氧量(CODJ在267.7467.9mg/L，总氮在26.3~49.7mg/L，反应器进入正常运行阶段后的20天内，1号反应器的COD去除率在69.5~82.9%，总氮去除率在56.2~69.4%。2号反应器COD去除率在57.8~73.6%，总氮去除率在33.2-57.4%。对投加与未投加强成膜菌的2个反应器中悬浮球形填料上的生物膜厚度进行测定，运行5d时1号反应器中载体上的生物膜厚度为0.31-0.84毫米，2号反应器中载体上的生物膜厚度为0.13-0.46毫米。运行30d时1号反应器中载体上的生物膜厚度为1.71~2.84毫米，2号反应器中载体上的生物膜厚度为0.63-1.46毫米。实施例3:经化粪池预处理的分散居民生活污水进入2个20L的序批式生物膜反应器，反应器中载体为桑德球，桑德球是由聚丙烯制成多孔球形外壳，内部充填塑料填料，载体的填充率为30%。序批式生物膜反应器进水后，1号反应器中将实施例1中培养出来的强成膜菌、硝化细菌、反硝化细菌三类菌按1:2:1比例混合投加；2号反应器中将硝化细菌和反硝化细菌两类菌按2:1比例混合投加，2个反应器中投加的微生物总量(生物量湿重)都为污水体积的1%，同时在2个反应器中再接种生活污水处理厂曝气池活性污泥，接种量(污泥湿重)为污水体积的1%。反应器启动调试期的运行方式为曝气4小时，静置沉淀2小时，以这种循环处理方式处理24小时，然后按反应器设置的运行周期运行，6小时为一个反应周期，其中进水0.5小时，曝气4小时，沉淀1小时，出水静置0.5小时，换水率为20%，待出水稳定后换水率调至35%，曝气阶段溶解氧浓度维持在2.03.0mg/L，温度为1625。C。运行期间的污水处理效果见附表。1号反应器COD去除率在51.5~89.9%，NH4-N去除率在46.281.0X，总氮去除率在48.476.4%，在49天时仍能保持较高的脱氮效率，2号反应器COD去除率在54.5-85.1%，NH4-N去除率在28.6~50.4%，总氮去除率在29.249.7%，在第七天时脱氮效率与1号反应器相近，在14天后脱氮效率始终低于1号反应器，强成膜菌的投加使处理系统保持了较为长久的脱氮效果。附表功能菌投加序批式生物膜反应器后的污水处理效果<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>以上所述的仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护笵围。权利要求1.强成膜菌的制成，其特征在于从污、废水处理系统和天然水体的生物膜上分离筛选获得强成膜菌。分离筛选与培养方法是第一步，强成膜菌的培养基组分培养基组分蛋白胨5克，酵母粉2.5克，氯化钠5克，水1L，调节pH值为7.0～7.4。固体培养基加15～20克琼脂。第二步，生物膜上细菌的分离将采集的附有生物膜的载体放入无菌三角瓶中，加入无菌生理盐水，在振荡器上振荡20分钟，洗下生物膜上的细菌，菌悬液经系列稀释后涂布未经稀释和稀释10和100倍的上述固体培养基平板，30℃培养1～3天，从各种平板上挑取单菌落，经反复纯化后的菌株放-80℃和4℃保存备用。第三步，强成膜菌的筛选将第二步中分离获得的所有细菌菌株分别接种于上述固体平板，30℃培养24小时进行细菌活化，挑取活化的菌体再分别转接相同的液体培养基，30℃培养24小时，得到细菌悬液，在装有1毫升的上述液体培养基的玻璃试管中，分别接种10μL细菌悬液(OD600＝1)，30℃，100r/min振荡培养20～24小时，倒去培养液，用去离子水洗去未吸附的细菌，重复2次，加入0.1％(W/V)结晶紫水溶液2毫升染30分钟，倒出染色液用去离子水洗2次，自然干燥后，加乙醇/丙酮溶液(80∶20V/V)2毫升，洗脱吸附于生物膜上的染料，测定乙醇/丙酮溶液在570nm处的吸光值，根据吸光值大小评估生物膜量，从中筛选出成膜能力最强的3～5株细菌。第四步，强成膜菌的培养将第三步中分离获得的强成膜菌分别接种于100毫升液体培养基中，30℃，100r/min振荡培养24小时，得到的细菌悬液按1～10％(菌体湿重/培养液体积)比例接种相同的液体培养基，逐级扩培，最终得到需要的细胞量。2.根据权利要求l所述的强成膜菌的制成，其特征在于分离筛选到的强成膜细菌是假单胞菌属细菌、或气单胞菌属细菌、或丛毛单胞菌属细菌。3.根据权利要求l所述的强成膜菌的制成，其特征在于分离筛选到的强成膜细菌是假单胞菌属细菌和气单胞菌属细菌组合、或气单胞菌属细菌和丛毛单胞菌属细菌组合、或假单胞菌属细菌和丛毛单胞菌属细菌组合。4.根据权利要求1所述的强成膜菌的制成，其特征在于分离筛选到的强成膜细菌是假单胞菌属细菌、气单胞菌属细菌和丛毛单胞菌属细菌组合。5.强化污水脱氮的方法，其特征在于在序批式生物膜污水处理设备中，在污水处理系统启动调试期，投加生物膜形成能力强的细菌与硝化细菌和反硝化细菌，总投菌量(湿重)为污水体积的0.1~2.0%(菌体湿重)，各类功能菌投入的重量比为强成膜菌硝化和亚硝化细菌反硝化细菌=13:25:13，生活污水经化粪池处理后进入序批式处理设备后即可有效脱氮。全文摘要强成膜菌的制成和强化污水脱氮的方法，涉及到生物膜形成能力强的细菌的制成和利用该细菌强化污水脱氮的技术。从污、废水处理系统和天然水体的生物膜上分离筛选获得强成膜菌。在污水处理系统启动调试期，投加生物膜形成能力强的细菌与硝化细菌和反硝化细菌，总投菌量(湿重)为污水体积的0.1～2.0％(菌体湿重)，各类功能菌投入的重量比为强成膜菌∶硝化和亚硝化细菌∶反硝化细菌＝1～3∶2～5∶1～3，即可有效脱氮。强成膜菌的投加使载体上形成更厚的生物膜，提高了污水处理系统的脱氮效率；功能菌被固定于生物膜，减少了细菌的投加次数，降低了成本，也简化了管理。文档编号C12R1/01GK101265458SQ20081002387公开日2008年9月17日申请日期2008年4月21日优先权日2008年4月21日发明者吴科昌,李蒙英,骏沈申请人:苏州市嘉林科技发展有限公司