专利名称：一种污水净化与回用的微生物强化膜生物反应器的制作方法
本技术属于污水处理技术、尤其是污水回用技术范畴。
随着水污染的加剧及需水量的增加，加大污水的处理与回用的工作已显得日益突出和紧迫。在现有水处理技术中，尤其是对有机污水如生活污水、工业有机废水、农牧渔业污水等的处理，目前多采用传统的混凝、沉淀、澄清结合活性污泥法等进行处理。这些技术虽起到了一定的治理作用，但存在处理工艺复杂、占地面积大、操作管理烦琐、污泥流失严重、启动时间长、处理效率低、出水水质差等问题，如常规的活性污泥法很难使生活污水中的氨氮含量降到达标排放水平。最新出现的膜生物反应器(MBR)技术虽然简化了处理工艺，防止了污泥流失，但仍没有解决启动时间长、处理效率不高等问题，其关键原因在于生物反应器内的污泥活性的培养方法采用的是一般的自然训化，没有经过严格的特异性筛选，没有形成高效的种群优势。
本发明的目的在于，通过在膜生物反应器中加入一种或几种经分离培养的高效微生物降解菌株(菌群)，达到简便、高效、快速降解污水中的各种有机物、实现污水回用的目的。
为达到上述目的，本发明是通过以下方案来实现的。首先制备各种特异的培养基，包括分离降解纤维素、蛋白质、脂肪、碳水化合物、洗涤剂、氨氮等的细菌，酵母或放线菌培养基；然后，加入不同的环境样品(包括污水、土壤、污泥等)，经28-30℃培养1-7天，再取1ml培养液分别加入相应的培养基中，28-30℃培养1-7天，重复3-4次，划线接种相应的平板，进行分离培养，得到纯菌落，接下来进行活性检测及保存；第三步，根据待处理污水的类型进行不同菌株及比例的混合，加入到微生物强化膜生物反应器(MBR)中，进行曝气处理。
图1为加入微生物强化的一体式膜生物反应器的结构示意图。
图2为加入微生物强化的分体式膜生物反应器的结构示意图。
图1、图2中，1-生物反应器池体、2-中空纤维膜件、3-污水进水管、4-出水管、5-曝气管、6-由投入池内的微生物所组成的活性污泥、7-回流管、8-循环泵、9-固定化微生物载体、10-排泥管、11-排空管。
在MBR中，被投入生物反应器池体1内的微生物在好氧或兼氧条件下吸收池内污水中的有机物、氨氮等，获得能量，开始繁殖，由于微生物不能通过中空纤维膜件2的微孔而被截留在池中，使池内微生物的浓度开始升高，成为优势菌，形成活性污泥6，约24～48小时后，污水中的有机物、氨氮等被降解成CO2、硝酸盐等，从而得到净化，达到回用的目的。从出水管4流出的水可用于洗车、冲厕、浇灌等。
培养微生物所用培养基的组成与配比分别为A、降解碳水化合物、蛋白质的菌株所用培养基的组成与配比为玉米粉 6-9％豆饼粉 5-9％酵母膏 0.5-0.8％KH2PO42H2O 0.03-0.05％Na2HPO412H2O 0.4-0.6％MgSO47H2O 0.03-0.05％Na2CO30.1-0.3％pH7.5-8.2B、降解纤维素菌株所用培养基的组成与配比为(1)、微晶纤维素 0.1-1.0％蛋白胨1.0-3.0％牛肉粉0.5-1.0％KH2PO42H2O0.5-1.0％MgSO40.02-0.5％NaCl 1.0-2.0％pH7.5-8.2(2)、滤纸粉 0.1-1.0％蛋白胨1.0-3.0％牛肉粉0.5-1.0％KH2PO42H2O0.5-1.0％MgSO40.02-0.5％NaCl 1.0-2.0％pH7.5-8.2(3)、稻草粉 0.1-1.0％蛋白胨1.0-3.0％牛肉粉 0.5-1.0％KH2PO42H2O 0.5-1.0％MgSO40.02-0.5％NaCl 1.0-2.0％pH 7.5-8.2C.降解脂肪菌株所用培养基的组成与配比为大豆粉 1-3％蛋白胨 0.5-1.0％橄榄油 0.5-1.0％葡萄糖 1.0-3.0％柠檬酸钠0.1-0.5％(NH4)2SO40.1-0.5％MgSO40.01-0.1％FeSO40.001-0.05％K2HPO40.2-0.4％pH 7.5-8.2D、降解氨氮的菌株所用培养基的组成与配比为NaCl2.0-3.0％KCl 0.02-0.1％CaCl20.025-0.05％KH2PO40.002-0.05％Na2CO30.2-0.5％NH4Cl 0.02-0.5％FeSO40.001-0.005％KNO30.05-0.1％pH 7.5-8.2E、降解洗涤剂的菌株所用培养基的组成与配比为十二烷基苯磺酸钠 0.25-0.5％KCl0.02-0.5％KH2PO40.002-0.01％NaCl 0.2-0.5％FeSO40.001-0.05％pH 7.5-8.2
本发明中所使用的微生物包括一种巨大芽孢杆菌(保藏日期2002年07月12日，保藏编号CGMCC0767，分离命名巨大芽孢杆菌Bacillusmegaterium，保藏单位名称和地址中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，中国北京中关村100080)，地衣芽孢杆菌(保藏编号CGMCC0766，分离命名地衣芽孢杆菌Bacillus licheniformis，其他同上)，枯草芽孢杆菌(保藏编号CGMCC0765，分离命名枯草芽孢杆菌Bacillussubtilis，其他同上)，球形芽孢杆菌(保藏编号CGMCC0764，分离命名球形芽孢杆菌Bacillus sphaericus，其他同上)，等。
实例1生活污水的净化与回用在二套完全相同的一体式微生物强化膜生物反应器A、B池中(其结构示意图见图1，容积同为1.2m3)，均加入同一污水源地的生活污水(CODcr为600～1200mg/L，氨氮为50～160mg/L)，污水停留时间均为5小时。在A池中按2∶2∶2∶1∶3的比例加入降解纤维素、蛋白质、碳水化合物、洗涤剂、氨氮等特制混合菌液共计10L，在B池中加入该生活污水源地的污泥10L。开启进水泵和鼓风机，连续曝气，运行不同时间后取样分析，其出水水质的CODcr、氨氮变化见表1。从表1可以看出，A池的出水水质在2天内达到“中水”标准，而B池出水水质仍较差，说明加入特制混合菌液不仅能明显缩短启动时间，而且能提高处理效果。
表1启动不同时间后A、B两池的出水效果对比启动时间(天) 0 1 2 4 8 30 60CODcrA池 1010.4 62.0 32.6 21.3 15.6 13.4 21.2(mg/L)B池 1010.4 982.0 682.4 188.6 120.7 187.6 109.8NH4+-N A池 121.6 35.2 5.42.11.23.51.7(mg/L)B池 121.6 87.7 53.2 56.7 34.8 41.3 35.3实例2 厕所污水的净化与回用微生物强化膜生物反应器容积为0.75m3，污水取自公共厕所化粪池上清液，原水COD 1120mg/L，氨氮135mg/L，按1∶3∶2∶1∶4加入降解纤维素、蛋白质、碳水化合物、洗涤剂、氨氮的混合菌液共计10L，曝气2天后，出水水质的COD为26.0mg/L，氨氮为3.8mg/L。该装置目前已运行一个月，效果稳定。
权利要求
1.一种微生物强化的膜生物反应器，由生物降解单元与膜过滤单元构成。其特征在于在生物降解单元中投加了一种或几种高效微生物菌株或菌群，该微生物菌株或菌群用于降解水中的有机污染物、氨氮等。
2.根据专利要求1所述的微生物其特征在于该微生物是从环境或待处理的污水或污泥中，经过人工分离、筛选、训化与培养而成，可高效降解纤维素、碳水化合物、脂肪、蛋白质、洗涤剂、氨氮等污染物，其培养工艺为首先配制各种培养基，然后将不同环境样品接种于培养基中，28-30℃培养1-7天，再取1ml培养液分别加入相应的培养基中，28-30℃培养1-7天，重复3-4次，划线接种相应的平板，进行分离培养，得到纯菌落，最后进行活性检测及保存。
3.根据专利要求1所述的微生物其特征在于该微生物可以是细菌，酵母或放线菌。
4.根据专利要求1所述的微生物其特征在于取降解纤维素、碳水化合物、脂肪、蛋白质、洗涤剂、氨氮的菌株分别培养，然后根据不同的污水类型，将培养物按不同比例混合，制成复合微生物。
5.根据专利要求1所述的微生物所用培养基及其特征A.降解碳水化合物、蛋白质的菌株所用培养基组成与配比为玉米粉 3-9％豆饼粉 3-9％酵母膏 0.5-1％KH2PO42H2O 0.03-0.05％Na2HPO412H2O 0.4-1.0％MgSO47H2O 0.03-0.05％Na2CO30.1-0.3％pH7.5-8.2B.降解纤维素菌株所用培养基的组成与配比为微晶纤维素或滤纸粉或稻草粉 0.1-1.0％蛋白胨 1.0-5.0％牛肉粉 0.5-1.0％KH2PO42H2O 0.5-1.0％MgSO40.02-0.5％NaCl1.0-3.0％pH7.5-8.2C.降解脂肪菌株所用培养基的组成与配比为大豆粉 1-5％蛋白胨 0.5-1.0％橄榄油 0.5-2.0％葡萄糖 1.0-5.0％柠檬酸钠 0.1-0.5％(NH4)2SO40.1-0.5％MgSO40.01-0.1％FeSO40.001-0.05％K2HPO40.2-0.4％pH7.5-8.2D.降解氨氮的菌株所用培养基的组成与配比为NaCl 2.0-5.0％KCl 0.02-0.1％CaCl20.025-0.05％KH2PO40.002-0.05％Na2CO30.2-0.5％NH4Cl0.02-0.5％FeSO40.001-0.005％KNO30.05-0.1％pH7.5-8.2E.降解洗涤剂的菌株所用培养基的组成与配比为十二烷基苯磺酸钠 0.25-0.5％KCl 0.02-0.5％KH2PO40.002-0.01％NaCl 0.2-0.5％FeSO40.001-0.05％pH7.5-8.2
6.根据专利要求1所述的微生物强化膜生物反应器其特征在于膜过滤单元置于生物降解单元水体内。
7.根据专利要求1所述的微生物强化膜生物反应器其特征在于膜过滤单元独立于生物降解单元水体之外。
8.根据专利要求1所述的微生物强化膜生物反应器其特征在于生物降解单元内生物降解反应属好氧型。
9.根据专利要求1所述的微生物强化膜生物反应器其特征在于生物降解单元内生物降解反应属兼氧型。
10.根据专利要求1所述的微生物强化膜生物反应器其特征在于该套技术可用于生活污水、工业有机废水、农牧渔业污水等有机物废水的净化与回用。
11.根据专利要求1所述的膜生物反应器其特征在于膜过滤单元为中空纤维型，其膜孔径为0.01-0.45μm。
全文摘要
本发明公开了一种采用高效降解有机物的微生物菌群和膜反应器相结合、净化回用多种有机废水的生物膜水处理技术。该技术尤其适合城市生活污水、工业有机废水、农牧渔业污水等有机污水的治理与回用。主要通过在生物膜反应装置中加入一种或几种经分离培养的高效微生物降解菌株(菌群)，快速降解污水中的各种有机物，达到简便、高效、快速净化污水并实现污水回用的目的。所用微生物分离自环境样品或污水、污泥，可有效降解纤维素、蛋白质、脂肪、碳水化合物、洗涤剂、氨氮等污染物。可使污水中的COD从100－10000mg/L降解到50mg/L以下，氨氮从50－160mg/L降到10mg/L以下，达到“中水”的标准，可用于洗车、冲厕、浇灌等。
文档编号C02F3/34GK1473775SQ0212542
公开日2004年2月11日 申请日期2002年11月14日 优先权日2002年11月14日
发明者李君文, 龚泰石, 郑金来, 王新为, 古长庆, 宋农, 晁福寰 申请人:中国人民解放军军事医学科学院卫生学环境医学研究所, 中国人民解放军军事医学科学院卫生学