本发明属于生物技术领域，具体涉及一种以亚硝酸盐氮作为电子受体的反硝化微生物培养促进剂及其制备方法和应用。
背景技术：
反硝化菌是一类把硝酸盐氮或者亚硝酸盐氮转化为氮气的兼性厌氧微生物。这类微生物一般只有在厌氧的条件下，才能诱导出反硝化作用所需的硝酸盐还原酶A和亚硝酸还原酶，以硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体进行脱氮。由于微生物所需环境的不同，因此在污水处理的整个脱氮过程，即硝化过程和反硝化过程，系统的抗冲击能力比较差，高浓度的氨氮、硝态氮会抑制硝化菌的生长，高浓度的溶解氧和碳源不足会抑制反硝化菌的生长，从而影响脱氮总体效果。但目前没有有效获得反硝化菌的方法，以将得到的反硝化菌用于污水处理进行硝化及反硝化过程脱氮。
近年来，在许多实际运行中的好氧反硝化池中，常常发现有总氮的损失（冯叶成等,同时硝化反硝化的实验研究,上海环境科学,2002,21）。国内外不少研究和报道也证实了好氧反硝化的存在（丁爱中等,好氧生物反硝化反应的实验证据[J]科学通报,2000,45）。因此利用好氧反硝化菌开发脱氮技术，可以使脱氮过程在同一个反应器中进行，大大减少占地面积和建设投资；可以减少调节系统pH的化学物质和碳源的用量，节省药剂费用，降低运转成本；在脱氮的同时还能脱除COD（化学需氧量），增强系统抗冲击能力，处理效果好。
CN200610023388.2公开了一种利用颗粒污泥进行亚硝酸盐脱氮的方法，虽然具有系统内污泥浓度高、反应器效率高、工艺简单等优点，但反硝化颗粒污泥需要在15-30℃条件下培养30-90天后才能获得，所处理废水中的亚硝酸氮浓度为10-200mg/L。CN200910011759.9公开了一种短程反硝化颗粒污泥的培养方法，是通过选择不同的培养基质分三个阶段实现反硝化颗粒污泥的富集培养。CN201010536004.3公开了一种利用亚硝酸盐进行反硝化的脱氮菌剂及其应用，该发明主要是采用特殊组合和配比的菌株实现了反硝化脱氮。如果直接向污水处理系统中投加一种适于反硝化微生物生长的物质，可以大大简化反硝化微生物的富集培养过程，并可以进一步降低反硝化微生物的培养成本。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供了一种反硝化微生物培养促进剂及其制备方法和应用。该促进剂配方简单，制备容易。所培养的反硝化微生物活性高、耐受冲击能力强，能够以亚硝酸盐氮作为电子受体进行脱氮反应；可以用于以亚硝酸盐氮作为电子受体的反硝化微生物的培养过程中，也可以直接投加到污水处理系统中，促进短程硝化反硝化过程的顺利进行。
本发明反硝化微生物培养促进剂，包括金属盐、多胺类物质、有机酸羟胺和有机酸盐，所述金属盐由钙盐、铜盐、镁盐和/或亚铁盐组成。
本发明反硝化微生物培养促进剂中，金属盐为40-100重量份，优选为50-80重量份，多胺类物质为5-30重量份，优选为10-20重量份，有机酸羟胺为0.5-15重量份，优选为2-10重量份，有机酸盐为5-30重量份，优选为10-20重量份。
本发明反硝化微生物培养促进剂中，当所述金属盐是钙盐、镁盐和铜盐时，其中Ca2+、Mg2+和Cu2+的摩尔比为（5-15）:（5-25）:（0.5-5），优选为（8-12）:（10-20）:（1-4）；或者所述金属盐是钙盐、亚铁盐和铜盐时，其中Ca2+、Fe2+和Cu2+的摩尔比为（5-15）:（1-8）:（0.5-5），优选为（8-12）:（2-6）:（1-4）；或者所述金属盐是钙盐、镁盐、亚铁盐和铜盐，其中Ca2+、Mg2+、Fe2+和Cu2+的摩尔比为（5-15）:（5-25）:（1-8）:（0.5-5），优选为（8-12）:（10-20）:（2-6）:（1-4）。
本发明反硝化微生物培养促进剂中，所述的钙盐为CaSO4或CaCl2，优选CaSO4；镁盐为MgSO4或MgCl2，优选为MgSO4；亚铁盐为FeSO4或FeCl2，优选FeSO4；铜盐为CuSO4或CuCl2，优选CuSO4。
本发明反硝化微生物培养促进剂中，所述的多胺类物质为精胺、亚精胺或者两者的混合物。所述的有机酸羟胺为甲酸羟胺、乙酸羟胺或者两者的混合物。所述的有机酸盐为乙酸钠、琥珀酸钠和柠檬酸钠等有机酸盐中的一种或几种，有机酸盐有助于诱导出反硝化作用所需的亚硝酸还原酶，反硝化脱氮效果好。
本发明所述反硝化微生物培养促进剂的制备方法，包括以下步骤：（1）按照以下组成及重量份制备金属盐溶液：金属盐为40-100重量份，优选为50-80重量份，所述金属盐由钙盐、铜盐、镁盐和/或亚铁盐组成；（2）使用前将5-30重量份，优选为10-20重量份的多胺类物质，0.5-15重量份，优选为2-10重量份的有机酸羟胺和5-30重量份，优选为10-20重量份的有机酸盐加入到金属盐溶液中。
本发明步骤（1）所述的金属盐是钙盐、镁盐和铜盐时，其中Ca2+、Mg2+和Cu2+的摩尔比为（5-15）:（5-25）:（0.5-5），优选为（8-12）:（10-20）:（1-4）；或者所述金属盐是钙盐、亚铁盐和铜盐，其中Ca2+、Fe2+和Cu2+的摩尔比为（5-15）:（1-8）:（0.5-5），优选为（8-12）:（2-6）:（1-4）；或者所述金属盐是钙盐、镁盐、亚铁盐和铜盐，其中Ca2+、Mg2+、Fe2+和Cu2+的摩尔比为（5-15）:（5-25）:（1-8）:（0.5-5），优选为（8-12）:（10-20）:（2-6）:（1-4）。
本发明步骤（1）所述的钙盐为CaSO4或CaCl2，优选CaSO4；镁盐为MgSO4或MgCl2，优选为MgSO4；亚铁盐为FeSO4或FeCl2，优选FeSO4；铜盐为CuSO4或CuCl2，优选CuSO4。
本发明步骤（2）所述多胺类物质为精胺、亚精胺或者两者的混合物。所述有机酸羟胺为甲酸羟胺、乙酸羟胺或两者的混合物。所述的有机酸盐为乙酸钠、琥珀酸钠和柠檬酸钠等有机酸盐中的一种或几种。
本发明所述的反硝化微生物生长促进剂的应用，该促进剂可以用于反硝化微生物的培养过程，也可以用于提高现有污水处理系统的总氮去除效果，还可以用于含氨系统脱氮过程的快速启动及受冲击系统的快速恢复。具体需要根据污水性质、处理量和处理效果确定投加量。在使用过程中，首先将促进剂溶解，然后按照污水中促进剂浓度10-100mg/L，优选10-50 mg/L进行投加。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）利用金属盐所提供的金属离子作为反硝化微生物生长所需要的元素，同时作为酶的组份提高酶的活性，可以快速降解底物，加速酶促反应进程。多胺类物质与金属离子共同作用，可以加快细胞增殖，并能够提高所收获菌体的沉降性和稳定性，延长菌体使用寿命。
（2）有机酸羟胺和有机酸盐可以缓慢释放出有机酸，低浓度有机酸的释放有利于反硝化微生物的生长，有利于发挥微生物的群体效应，提高菌群降解污染物的能力。
（3）本发明通过选择反硝化微生物生长促进剂的组成物质和配比，在金属盐、多胺类物质、有机酸羟胺和有机酸盐的共同作用下，实现快速培养反硝化微生物的目的。本发明所获得的反硝化微生物可以在碳源不足的情况下仍然具有较高的脱氮效果，还能很好地解决受冲击的污水处理系统脱氮能力的快速恢复问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明方案进行详细说明。
实施例1-3和比较例1-4的反硝化微生物生长促进剂的配方和比例具体见表1，首先按照表1的配方制备金属盐溶液；使用前将多胺类物质，有机酸羟胺和有机酸盐加入到金属盐溶液中。
表1 促进剂的配方及比例
某企业所产生的废水COD浓度为500mg/L、氨氮浓度为200mg/L，采用短程硝化反硝化工艺进行处理，经过处理后出水COD浓度平均为80mg/L、出水氨氮浓度低于15mg/L，出水总氮浓度高达70mg/L，其中亚硝酸盐氮浓度为50mg/L。利用表1的配比所配置的促进剂，配置浓度为0.5g/L的生长促进剂，每天按照污水中促进剂浓度为10mg/L进行投加，投加10天后，出水总氮浓度低于50mg/L，亚硝态氮浓度低于30mg/L。系统继续运行10天，取样分析出水COD、氨氮、总氮、亚硝酸盐氮浓度，处理效果如表2所示。
表2 采用不同配方促进剂的处理效果
从表2的数据来看，使用促进剂后初始COD进一步降低至小于60mg/L，出水总氮浓度低于25mg/L、亚硝酸盐氮浓度低于1.5mg/L。当促进剂缺少配方中的任何一种时，出水总氮浓度均高于30mg/L，亚硝酸盐氮浓度均高于15mg/L。由此可见，本发明的生长促进剂可以显著提高污水中总氮去除率。