链霉菌和芽孢杆菌在促进好氧颗粒污泥形成中的应用

1.本发明属于废水生物处理技术领域。更具体地，涉及链霉菌和芽孢杆菌在促进好氧颗粒污泥形成中的应用。


背景技术：

2.利用活性污泥来处理净化废水是当前污水处理领域中应用最广泛的一种方法。其中，好氧颗粒污泥(ags)是指在好氧条件下，由微生物自凝聚形成的一种颗粒状活性污泥。好氧颗粒污泥与传统活性污泥法相比，具有总体能耗低，土建费用少，出水水质好的优点。与絮状活性污泥相比，好氧颗粒污泥的微生物含量高，活性强，沉降性能好。而与厌氧颗粒污泥相比，好氧颗粒污泥的形成周期短，培养条件不苛刻，适应范围广。因此，好氧颗粒污泥技术成为了近年来研究较多的城市污水处理技术。但由于好氧颗粒污泥的造粒速度慢且稳定性差，导致好氧颗粒污泥技术的应用目前还受到较大的限制。因此，提供一种能促进好氧颗粒污泥形成的产品或方法，对促进好氧颗粒污泥技术的发展，提高废水处理的效率和质量等具有重要意义。
3.目前，促进好氧颗粒污泥形成的方法包括改良工艺装置、优化培养方法以及在活性污泥中加入特定的菌剂等。例如，中国专利cn113402018a中就公开了一种利用草酸青霉快速培养好氧颗粒污泥的方法，其通过向反应器中投加草酸青霉颗粒菌液，12～16天即可培养获得好氧颗粒污泥，且形成的颗粒污泥规则、密实，具有良好的沉降性能。利用草酸青霉虽能减少好氧颗粒污泥的培养时间，但其培养周期仍相对较长，还有进一步提升的空间。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是克服现有上述技术的缺陷和不足，提供链霉菌和芽孢杆菌在促进好氧颗粒污泥形成中的应用。
5.本发明的第一个目的是提供链霉菌和芽孢杆菌在促进好氧颗粒污泥形成中的应用。
6.本发明的第二个目的是提高链霉菌和芽孢杆菌在制备用于促进好氧颗粒污泥形成的制剂中的应用。
7.本发明的第三个目的是提供一种用于促进好氧颗粒污泥形成的功能性菌剂。
8.本发明的第四个目的是提供一种利用链霉菌和芽孢杆菌促进好氧颗粒污泥形成的方法。
9.本发明上述目的通过以下技术方案实现：
10.本发明前期通过一系列实验发现将链霉菌与芽孢杆菌联用可以促进好氧颗粒污泥的形成。在此基础上，本发明通过将链霉菌和芽孢杆菌分别扩大培养后混合制成功能性菌剂，再利用该功能性菌剂培养好氧颗粒污泥，不仅可以缩短培养好氧颗粒污泥的时间，且形成的好氧颗粒污泥表面光滑、结构密实，表明形成的好氧颗粒污泥的稳定性好。
11.因此，本发明申请保护链霉菌和芽孢杆菌在促进好氧颗粒污泥形成中的应用。
12.具体地，所述链霉菌的保藏编号为cicc 11030，所述芽孢杆菌的保藏编号为cicc 10142。
13.本发明还申请保护链霉菌和芽孢杆菌在制备用于促进好氧颗粒污泥形成的制剂中的应用。
14.具体地，所述链霉菌的保藏编号为cicc 11030，所述芽孢杆菌的保藏编号为cicc 10142。
15.本发明还提供了一种用于促进好氧颗粒污泥形成的功能性菌剂，所述功能性菌剂中包含链霉菌和芽孢杆菌。
16.具体地，所述链霉菌的保藏编号为cicc 11030，所述芽孢杆菌的保藏编号为cicc 10142。
17.具体地，所述功能性菌剂中链霉菌和芽孢杆菌的体积比为10：0～10。
18.优选地，所述功能性菌剂中链霉菌和芽孢杆菌的体积比为10：2.5～5，见实施例4。
19.具体地，所述功能性菌剂中链霉菌的菌落浓度为106～108cfu/ml，芽孢杆菌的菌落浓度为108～10
10
cfu/ml。
20.本发明还提供了一种利用链霉菌和芽孢杆菌促进好氧颗粒污泥形成的方法，其包括以下步骤：
21.s1.链霉菌的培养；无菌条件下培养获得菌落浓度为106～108cfu/ml的链霉菌菌液；
22.s2.芽孢杆菌的培养；无菌条件下培养获得菌落浓度为108～10
10
cfu/ml的芽孢杆菌菌液；
23.s3.好氧颗粒污泥的培养；将步骤s1培养所得链霉菌菌液和步骤s2所得芽孢杆菌菌液以10：0～10的体积比混匀制成功能性菌剂，将所得功能性菌剂投加到活性污泥中培养即可得到好氧颗粒污泥。
24.具体地，步骤s3中若利用含有活性污泥的容器振荡培养好氧颗粒污泥，则培养条件为15～35℃，50～250rpm；若利用内含活性污泥的膜生物反应器培养，则反应器中混合液悬浮固体浓度的初始浓度为2000～4000mg/l，好氧区do为1.0～3.0mg/l，厌氧区do为0～1.0mg/l。
25.具体地，步骤s3中所添加的功能性菌剂与活性污泥的体积比为40：1～20。
26.具体地，所述链霉菌的保藏编号为cicc 11030，所述芽孢杆菌的保藏编号为cicc 10142。
27.具体地，步骤s1中培养链霉菌所用培养基为高氏一号培养基，培养条件为20～40℃，0～300rpm，培养时间为1～5d。
28.具体地，每1l高氏一号培养基中，含可溶性淀粉20g、硝酸钾1g、氯化钠0.5g、磷酸氢二钾0.5g、硫酸镁0.5g、硫酸亚铁0.01g，ph为7.2～7.4。
29.具体地，步骤s2中培养芽孢杆菌所用培养基为lb液体培养基，培养条件为20～40℃，0～300rpm，培养时间为1～5d。
30.具体地，每1l lb液体培养基中，含胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、氯化钠10g，ph为7.0。
31.具体地，步骤s3中活性污泥与链霉菌颗粒菌液和芽孢杆菌菌液三者的体积比为
40：8：4时形成颗粒污泥的效果最佳。
32.本发明具有以下有益效果：
33.本发明通过将链霉菌和芽孢杆菌分别扩大培养后混合制成功能性菌剂，再利用该功能性菌剂培养好氧颗粒污泥，4～14天即可培养获得好氧颗粒污泥，不仅可以缩短培养好氧颗粒污泥的时间，且形成的好氧颗粒污泥的表面光滑、结构密实，表明该功能性菌剂可以有效促进好氧颗粒污泥的形成，且形成的好氧颗粒污泥的稳定性好，适于快速培养好氧颗粒污泥，加快膜生物反应器的启动速度。
34.本发明为好氧颗粒污泥的快速培养提供了新的产品和方法，有助于好氧颗粒污泥的快速培养和应用。
附图说明
35.图1为实施例4制备得到的好氧颗粒污泥的形貌图。
36.图2为实施例5制备得到的好氧颗粒污泥的形貌图。
37.图3为实施例6制备得到的好氧颗粒污泥的形貌图。
38.图4为实施例6制备得到的好氧颗粒污泥的sem图。
具体实施方式
39.以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
40.除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
41.实施例1利用链霉菌-芽孢杆菌功能性菌剂在摇床中培养好氧颗粒污泥
42.本实施例利用内含活性污泥的三角瓶在摇床中培养好氧颗粒污泥，所用菌为保藏编号为cicc 11030的链霉菌和保藏编号为cicc 10142的芽孢杆菌。
43.s1.链霉菌的培养：无菌条件下，将链霉菌接种至高氏一号培养基后置于摇床中37℃、250rpm条件下液体扩大培养4d，得到菌落浓度为1
×
107cfu/ml的链霉菌颗粒菌液；
44.每1l高氏一号培养基中，含可溶性淀粉20g、硝酸钾1g、氯化钠0.5g、磷酸氢二钾0.5g、硫酸镁0.5g、硫酸亚铁0.01g，ph为7.2～7.4。
45.s2.芽孢杆菌的培养：无菌条件下，将芽孢杆菌接种至lb液体培养基后置于摇床中，37℃、250rpm下液体扩大培养2d，得到菌落浓度为3
×
109cfu/ml的芽孢杆菌菌液；
46.每1l lb液体培养基中，含胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、氯化钠10g，ph为7.0。
47.s3.好氧颗粒污泥的培养：将步骤s1培养所得链霉菌颗粒菌液和s2中培养所得芽孢杆菌菌液以8：2的体积比混合均匀制得功能性菌剂，立即投加到内含活性污泥的三角瓶中进行振荡培养；其中，活性污泥和链霉菌-芽孢杆菌功能性菌剂的体积比为40：10，摇床中的培养温度为37℃、转速200rpm，在培养第10天即可获得颜色较浅、形状规则的好氧颗粒污泥。
48.本实施例以相同条件培养了不加菌剂的活性污泥，在培养的第16天开始出现好氧颗粒污泥。由此可见，投加链霉菌-芽孢杆菌功能性菌剂对好氧颗粒污泥的形成有促进作用。
49.实施例2利用不同的链霉菌-芽孢杆菌功能性菌剂在摇床中培养好氧颗粒污泥
50.本实施例与实施例1的区别在于所用的链霉菌和芽孢杆菌不同。本实施例采用与实施例1相同的方法，分别用保藏编号为cicc 11040的链霉菌和保藏编号为cicc 21298的芽孢杆菌，保藏编号为cicc 11030的链霉菌和保藏编号为cicc 21290的芽孢杆菌以及保藏编号为cicc 11056的链霉菌和保藏编号为cicc 21290的芽孢杆菌制成链霉菌-芽孢杆菌功能性菌剂，再将制成的功能性菌剂投加到内含活性污泥的三角瓶中，振荡培养获得好氧颗粒污泥。
51.结果表明，投加保藏编号为cicc 11040的链霉菌和保藏编号为cicc 21298的芽孢杆菌制成的功能性菌剂，在培养的第14天即可获得颜色较浅、形状规则的好氧颗粒污泥；而投加保藏编号为cicc 11030的链霉菌和保藏编号为cicc 21290的芽孢杆菌制成的功能菌剂，在培养第12天即可获得颜色较浅、形状规则的好氧颗粒污泥；投加保藏编号为cicc 11056的链霉菌和保藏编号为cicc 21290的芽孢杆菌制成的功能性菌剂，在培养第14天即可获得颜色较浅、形状规则的好氧颗粒污泥。
52.实施例3利用链霉菌-芽孢杆菌功能性菌剂在摇床中培养好氧颗粒污泥
53.本实施例利用内含活性污泥的三角瓶在摇床中培养好氧颗粒污泥，所用菌为保藏编号为cicc 11030的链霉菌和保藏编号为cicc 10142的芽孢杆菌。
54.s1.链霉菌的培养：无菌条件下，将链霉菌接种至高氏一号培养基后置于摇床中25℃、150rpm条件下液体扩大培养2d，得到菌落浓度为2
×
106cfu/ml的链霉菌颗粒菌液；
55.s2.芽孢杆菌的培养：无菌条件下，将芽孢杆菌接种至lb液体培养基后置于摇床中，25℃、150rpm下液体扩大培养3d，得到菌落浓度为4
×
109cfu/ml的芽孢杆菌菌液；
56.s3.好氧颗粒污泥的培养：将步骤s1培养所得链霉菌颗粒菌液和s2中培养所得芽孢杆菌菌液以8：4的体积比混合均匀制得功能性菌剂，立即投加到内含活性污泥的三角瓶中进行振荡培养，其中，活性污泥和链霉菌-芽孢杆菌功能性菌剂的体积比为40：12，摇床中的培养温度为37℃、转速150rpm，在培养第6天即可获得颜色较浅、形状规则的好氧颗粒污泥。
57.实施例4利用不同比例的链霉菌-芽孢杆菌功能性菌剂培养好氧颗粒污泥
58.本实施例利用内含活性污泥的三角瓶在摇床中培养好氧颗粒污泥，所用菌为保藏编号为cicc 11030的链霉菌和保藏编号为cicc 10142的芽孢杆菌。
59.s1.链霉菌的培养：无菌条件下，将链霉菌接种至高氏一号培养基后置于摇床中30℃、200rpm条件下液体扩大培养5d，得到菌落浓度为8
×
107cfu/ml的链霉菌颗粒菌液；
60.s2.芽孢杆菌的培养：无菌条件下，将芽孢杆菌接种至lb液体培养基后置于摇床中，30℃、200rpm下液体扩大培养5d，得到菌落浓度为7
×
109cfu/ml的芽孢杆菌菌液；
61.s3.好氧颗粒污泥的培养：将步骤s1培养所得链霉菌颗粒菌液和s2中培养所得芽孢杆菌菌液分别以0：5以及10：0、2.5、5、7.5、10、15、20的体积比混合均匀制得功能性菌剂，并分别投加到内含活性污泥的三角瓶中进行振荡培养，其中，活性污泥和所述功能性菌剂的体积比为40：10，摇床中的培养温度为30℃、转速200rpm，记录不同比例的功能性菌剂形成好氧颗粒污泥的时间。结果如表1所示：
62.表1不同比例的链霉菌-芽孢杆菌对好氧颗粒污泥的促进效果
[0063][0064]
本实施例培养所得的好氧颗粒污泥的形貌图如图1所示，由于链霉菌与芽孢杆菌的体积比为10：15和10：20的时候无法形成好氧颗粒污泥，其结果与链霉菌与芽孢杆菌的体积比为0：5时相同，故无附图。而由表1和图1所示结果可知，链霉菌颗粒菌液与芽孢杆菌菌液的体积比为10：2.5或10：5时，对形成好氧颗粒污泥的促进效果最佳。
[0065]
实施例5利用不同比例的活性污泥与功能性菌剂培养好氧颗粒污泥
[0066]
本实施例利用内含活性污泥的三角瓶在摇床中培养好氧颗粒污泥，所用菌为保藏编号为cicc 11030的链霉菌和保藏编号为cicc 10142的芽孢杆菌。
[0067]
s1.链霉菌的培养：无菌条件下，将链霉菌接种至高氏一号培养基后置于摇床中30℃、200rpm条件下液体扩大培养1d，得到菌落浓度为1
×
106cfu/ml的链霉菌颗粒菌液；
[0068]
s2.芽孢杆菌的培养：无菌条件下，将芽孢杆菌接种至lb液体培养基后置于摇床中，30℃、200rpm下液体扩大培养2d，得到菌落浓度为3
×
109cfu/ml的芽孢杆菌菌液；
[0069]
s3.好氧颗粒污泥的培养：将步骤s1培养所得链霉菌颗粒菌液和s2中培养所得芽孢杆菌菌液以2：1的体积比混合均匀制得功能性菌剂，分别投加到内含活性污泥的三角瓶中进行振荡培养，其中，活性污泥和功能性菌剂的体积比分别为40：0、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20，摇床培养温度为30℃、转速200rpm，摇床中的培养温度为30℃、转速200rpm，记录不同比例的活性污泥与功能性菌剂形成好氧颗粒污泥的时间。结果如表2所示：
[0070]
表2不同比例的活性污泥与功能性菌剂对好氧颗粒污泥的促进效果
[0071][0072][0073]
本实施例培养所得的好氧颗粒污泥的形貌图如图2所示。由表2和图2所示结果可知，活性污泥与链霉菌颗粒菌液和芽孢杆菌菌液三者的体积比为40：8：4时形成的颗粒污泥的效果最佳。
[0074]
实施例6利用功能性菌剂在内环流膜生物反应器中培养好氧颗粒污泥
[0075]
本实施例利用内含活性污泥的内环流膜生物反应器培养好氧颗粒污泥，所用菌为保藏编号为cicc 11030的链霉菌和保藏编号为cicc 10142的芽孢杆菌。
[0076]
s1.链霉菌的培养：无菌条件下，将链霉菌接种至高氏一号培养基后置于摇床中30℃、200rpm条件下液体扩大培养1d，得到菌落浓度为1
×
106cfu/ml的链霉菌颗粒菌液；
[0077]
s2.芽孢杆菌的培养：无菌条件下，将芽孢杆菌接种至lb液体培养基后置于摇床中，30℃、200rpm下液体扩大培养2d，得到菌落浓度为3
×
109cfu/ml的芽孢杆菌菌液；
[0078]
s3.好氧颗粒污泥的培养：将步骤s1培养所得链霉菌颗粒菌液和s2中培养所得芽孢杆菌菌液以2：1的体积比混合均匀制得功能性菌剂，投加到内含活性污泥的内环流膜生物反应器中进行好氧颗粒污泥的培养，其中活性污泥和功能性菌剂体积比为40：12，内环流膜生物反应器培养条件为mlss初始浓度2600mg/l、好氧区do为2.0mg/l，厌氧区do为1.0mg/l，可在第7天获得好氧颗粒污泥。
[0079]
本实施例培养获得的好氧颗粒污泥的形貌图如图3所示，sem图如图4所示，由图3和图4可知，所得颗粒污泥的表面光滑、结构密实，说明投加的功能性菌剂发挥了作用，可以有效促进好氧颗粒污泥的形成，且形成的好氧颗粒污泥的稳定性好。
[0080]
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。