本发明属于微生物技术领域，具体涉及一种完成硝化过程的微生物生长促进剂及其应用。
背景技术：
生物脱氮方法中，无论是传统的硝化-反硝化，还是新型的短程硝化-反硝化及短程硝化-厌氧氨氧化都需经过硝化细菌的硝化作用脱除氨氮。硝化细菌属于化能营养型微生物，生物细胞只能利用以ATP等形态保存的能量，不能直接利用化学反应所释放的自由能。在好氧代谢中，ATP主要通过呼吸链的氧化磷酸化作用合成。氨氧化磷酸化效率很低，所能产生的ATP非常有限，这些能量主要用于电子跃迁到较高能级，这使得硝化细菌生长很缓慢，世代期为8-36h。硝化细菌的细胞壁中肽聚糖含量低，蛋白质和脂肪含量高，因此对环境变化比较敏感，自然界中天然的硝化细菌适应性和耐受性比较差，在很多条件下无法与异养型微生物在生长竞争中取得优势。污水处理系统中，当活性污泥中硝化细菌含量较低时，依靠调节溶解氧和pH等环境条件无法在较短时间内快速生长繁殖，最终导致现有运行的污水处理系统脱除氨氮能力有限，在工业上通常可以采用向污水处理系统中直接投放培养好的高浓度硝化细菌来解决这一问题。无论是直接在污水处理系统中培养硝化细菌还是在污水处理系统外培养硝化细菌，其生长都很缓慢，培养周期较长。从生化水平上看，硝化反应是涉及氨单加氧酶、羟胺氧还酶和亚硝酸盐氧化酶共同催化的代谢途径，并伴随着复杂的物质和能量转化。采用生物促进剂来提高硝化细菌中这些酶的活性，则是解决硝化细菌生长慢的有效途径之一，同时可以加快硝化反应进程。
目前关于生物促进剂的研究很多，中国专利CN200510111874.5、CN200510111876.4、CN200510111877.9和CN200510111875.X分别提出了利用不同的金属盐组合而成的硝化菌生长促进剂，主要成分包括糖蜜、金属盐（铁盐、锰盐、钙盐和镁盐）和吸附剂。使用该促进剂后氨氮去除率可以提高20%以上。但由于吸附剂主要是沸石粉、硅藻土、粉末活性炭或粉煤灰等物质，这些吸附剂的投加势必会增大污泥产量。CN200680027611.9公开了一种生长促进剂及延命剂，其以糖醇为有效成分，主要用于农业方面的饲养动物、培养微生物、栽培植物或蘑菇的生长促进剂及延命剂，当给予动物、植物、微生物、蘑菇等糖醇特别是赤藓醇时，具有生长促进效果、增殖效果、存活率提高效果、延命效果、修复效果等。该发明未涉及废水处理领域的微生物培养，即使适用于废水脱氮领域，由于其广谱性，在促进硝化菌生长的同时也会促进其他微生物及杂菌的生长，促进硝化菌生长的专一性不佳。
中国专利CN201410585418.3、CN201410585417.9、CN201410585482.1和CN201410585430.4等所公开的硝化细菌促进剂，主要包括金属盐和多胺类物质，可以促进硝化微生物的生长，提高处理效果。但是促进剂中金属盐含量较高，长期投加后会造成污水二次污染。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供了一种完成硝化过程的微生物生长促进剂及其应用。该促进剂配方简单，制备容易，用于硝化过程时，可以使生长缓慢的硝化细菌在短时间内快速生长繁殖，所培养的菌体具有活性高、絮凝性好、使用时间长、耐受冲击能力强等特点。
本发明完成硝化过程的微生物生长促进剂，包括海藻糖脂、槐糖脂和鼠李糖脂等中的至少一种糖脂，优选槐糖脂，其中槐糖脂分内酯型和酸型两种，更优选酸型槐糖脂。
进一步地，所述促进剂还包括糖醇，所述糖醇选自甘露醇、木糖醇、乳糖醇、核糖醇、半乳糖醇、肌醇和赤藓醇等中的一种或几种，优选乳糖醇。
本发明促进剂中，糖醇的量为使糖脂与糖醇的质量比为1:1-1:5。
本发明所述微生物生长促进剂的应用，可以用于硝化细菌的培养过程中，也可以直接投加到包括硝化单元的污水处理系统中，用于提高污水处理系统的氨氮去除效果；也可以用于含氨系统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和使用方式。在使用过程中，首先将促进剂溶解，然后每天按照污水中促进剂浓度0.01-1mg/L，优选0.05-0.5mg/L进行投加。控制处理过程中温度20-40℃，pH为6.0-9.0，溶解氧为1.0-5.0mg/L。
本发明所述微生物生长促进剂的应用，在使用过程中同时投加一定量的助剂，助剂可以是多胺类物质、无机酸羟胺中的一种或两种，优选同时投加两种物质。其中多胺类物质为精胺、亚精胺或者两者的混合物，无机酸羟胺为盐酸羟胺、硫酸羟胺或磷酸羟胺等中的一种或几种。所述助剂的投加量为促进剂浓度的0.1-0.5倍。助剂的配合加入，为细菌生长提供所需元素，同时作为酶的组份提高酶的活性，作为羟胺氧还酶的基质直接参与细菌的代谢过程、缩短酶促反应进程，与糖脂、糖醇协同作用进一步提高菌体性能和污水处理效果。
本发明的生长促进剂以糖脂为主要组分，在糖脂、糖醇等的共同作用下，可以实现快速培养硝化微生物的目的。所培养的硝化微生物活性高、絮凝性好、使用时间长、耐受冲击能力强、耐受盐含量高。用于生化处理时，有利于发挥微生物的群体效应，提高微生物对高盐等不良环境的抵御能力，提高降解污染物的能力。
本发明促进剂中糖脂使用槐糖脂，槐糖脂具有良好的环境和生物兼容性，即具有无毒、无害、易降解的特性，可以增加微生物与基质的接触面积，提高传质效率，进而提高生物的生长速率和生物活性，不会造成二次污染。
本发明解决了硝化细菌生长慢的问题，同时还可以加快硝化反应进程，提高废水的处理效果。使用促进剂后硝化细菌的生长速率可以增加10-100倍，含氨废水的氨氮去除率可以提高30%以上，还能很好地解决受冲击的污水处理系统硝化脱氨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和效果进行详细说明，但本发明的保护范围并不仅限于实施例描述的范围，实施例只是为了便于更好地理解本发明。
本发明实施例使用的微生物生长促进剂的配方具体见表1。
表1 促进剂的组成及比例
实施例1
某工厂排放的废水中含有的主要污染物COD浓度为400mg/L左右，氨氮浓度为150mg/L左右，该厂采用批式活性污泥法（SBR工艺）进行处理，经过处理后的出水中COD浓度为小于60mg/L、但是氨氮浓度仍高达50mg/L以上。在处理系统中投加表1配制的促进剂，每天按照污水中促进剂浓度为0.5mg/L进行投加，投加15天后，氨氮去除率提高了10%以上，停止投加，系统继续运行10天，取水样分析出水氨氮浓度并计算氨氮去除率，具体处理效果如表2所示。
表2 采用不同促进剂的处理效果
由表2数据可见，使用促进剂后出水氨氮浓度低于15mg/L，氨氮去除率大于70%。本发明的生长促进剂可以显著提高污水中氨氮的去除效果。
实施例2
处理工艺及操作条件同实施例1，不同之处在于：投加1#促进剂的同时投加一定量助剂，助剂的组成、投加量及效果如表3所示。
表3 同时投加不同助剂的处理效果
由表3可知，助剂的配合加入，氨氮浓度进一步降低至小于10mg/L，去除率大于80%，进一步提高了处理效果。