一种生物促进剂及其在高盐废水处理中的应用的制作方法

本发明属于废水生物处理，具体涉及一种生物促进剂及其在高盐废水处理中的应用。

背景技术：

1、废水生物促进剂一般定义为能够增加降解微生物多样性、提高降解微生物抗逆性、增强降解微生物活性，从而提高废水处理污染物降解效率、改善污水处理效果、提高系统抗冲击能力的物质。高盐废水环境下，高盐度对微生物细胞具有高渗透压胁迫作用，导致普通微生物细胞质壁分离、代谢酶活受阻、新陈代谢速率下降甚至甚至细胞死亡等问题；高盐工业废水中的毒性物质对细胞具有毒性抑制作用。耐盐菌和嗜盐菌独有的渗透压平衡机制，例如吸k+排na+，产生或积累相容性溶质，合成糖、氨基酸等调节细胞内外渗透压平衡，可以稳定和保护菌剂体细胞的完整性和菌体内酶的活性。

2、中国专利申请201210341306.4公开了一种复配渗透保护剂及其应用，该渗透保护剂组成为甜菜碱、海藻糖和氯化钾按质量比80～120:10～30:1比例混合得到的粉剂，能大幅度增强活性污泥对高浓度盐分的耐受能力和对污染物的降解效果。在nacl浓度高达5％时，添加该渗透保护剂添后生化处理系统对cod降解效率提高1.5倍，出水cod小于100mg/l。该申请所用组分全部为渗透保护剂，功能为提高耐盐能力，不具备提高降解微生物多样性和活性功能；从应用上看，该配方不合理，价格贵、成本高，组分里只有氯化钾相对便宜：甜菜碱和海藻糖虽然已经能够工业化生产，但价格也需要几万到几十万1吨。

3、中国专利申请201510267375.9公开了利用甜菜碱作为添加剂缓解厌氧氨氧化系统盐度冲击的方法。厌氧氨氧化sbr反应器用于处理含盐废水，挥发性悬浮污泥浓度vss维持在6～9g/l；进水nh4+-n浓度为180～220mg/l；通过投加甜菜碱维持反应器内甜菜碱浓度为0.1～5mmol/l，可有效缩短厌sbr反应器在3％盐度进水冲击条件下的活性恢复时间，并实现更高的总氮去除率。该申请只添加了一种渗透保护剂甜菜碱，功能更加单一，且甜菜碱成本比较贵；完全投加甜菜碱吨水费用高。

4、中国专利申请201710290540.1公开了一种高盐低温废水处理用强化剂及方法，所述强化剂由甘露醇、四氢嘧啶、海藻糖、氨基酸、钾盐、肌醇甲酯、果聚糖、二甲基亚砜、甲醇和乙酰胺混合均匀制成，其作用原理是通过添加强化剂5～25千克/吨水来调节微生物细胞的渗透压，使微生物在处理高盐废水时发挥作用。

5、中国专利申请201510110266.6公开了一种利于高盐废水中耐盐硝化菌生长的促进剂，该促进剂的组成包括：每1000ml水中含有氯化钠30-40g、硫酸铵0.2-0.6g、七水合硫酸镁0.01-0.05g、磷酸氢二钾0.8-1.5g、七水合硫酸亚铁0.01-0.05g氯化钙7-8.2g、碳酸氢钠1-1.7g、亚硝酸钠0-0.5g、维生素液1-5ml、微量元素溶液1-5ml、菌液5-10ml、ph＝7.8。该申请的促进剂组分实际为营养剂，且组分复杂；且该促进剂能处理的高盐废水浓度仅为3％，对于更高浓度的高盐废水，则效果有限。

6、中国专利申请201910707346.8公开了这一种微生物促生增效营养剂及其制备方法和应用，该微生物促生营养剂组成为：腐殖酸钠5～15％，混合维生素1.4～1.8％，蛋白胨1～2％，酵母浸粉0.5～1％，三磷酸腺苷二钠0.2～0.3％，其余为水。该申请也实为营养物质，且成本高昂。

7、由上述可知，现有高盐废水生物促进剂主要成分包含渗透保护剂、有机酸、多糖、表面活性剂、氨基酸、毒性缓冲剂、微量元素等其它成分改善高盐废水处理效果。但所述生物促进剂功能存在以下问题：①功能相对单一或以全面营养为目标，提高微生物耐盐能力、解毒或提高活性；②使用成本较高：组分复杂或主要组分生产成本高；③仅针对盐含量不超过3～5％的高盐废水，若用于盐含量超过8％的高盐废水，现有技术促进剂投加成本将非常高昂。

技术实现思路

1、针对高盐废水盐度抑制、毒性抑制微生物活性和高盐废水处理效率低等问题，本发明的目的是提供一种成本低廉的高盐废水处理用生物促进剂及其应用。

2、本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

3、第一方面，本发明提供了一种生物促进剂，用于处理高盐废水，按重量计其组成包含：氯化钾200～500份、矿源黄腐酸钾100～300份、玉米浆干粉100～200份、糖蜜干粉100～200份、耐盐酵母浸粉50～100份、甜菜碱0～100份。

4、优选的，所述耐盐酵母浸粉为耐盐酵母经发酵培养、浓缩、自溶、酶解、灭活、固液分离、真空浓缩、喷雾干燥工序制成。

5、所述耐盐酵母发酵培养的盐浓度为10％～15％nacl。

6、进一步优选的，所述耐盐酵母选自假丝酵母、胶红酵母、球红冬抱酵母、鲁氏酵母中的一种或多种。

7、进一步优选的，所述假丝酵母为假丝酵母(candida prachuapensi)lh-y.0003，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为cgmcc no.19111，保藏日期：2019年12月09日；保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号。

8、进一步优选的，所述胶红酵母为胶红酵母(rhodotorula mucilaginosa)lh-y.0007，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为cgmccno.19113；保藏日期：2019年12月09日；保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号。

9、进一步优选的，所述球红冬孢酵母为球红冬孢酵母(rhodosporidiumsphaerocarpum)lh-y.0008，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为cgmcc no.19114；保藏日期：2019年12月09日；保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号。

10、进一步优选的，所述耐盐鲁氏酵母为高盐酱油发酵用鲁氏酵母。

11、优选的，所述生物促进剂按重量计其组分包含：氯化钾200～500份、矿源黄腐酸钾150～200份、玉米浆干粉100～150份、糖蜜干粉150～200份、耐盐酵母浸粉50～100份、甜菜碱0～200份。

12、优选的，所述生物促进剂按重量计其组成包含：氯化钾200份、矿源黄腐酸钾200份、玉米浆干粉100份、糖蜜干粉200份、耐盐酵母浸粉100份、甜菜碱200份。

13、优选的，所述生物促进剂按重量计其组成包含：氯化钾500份、矿源黄腐酸钾200份、玉米浆干粉100份、糖蜜干粉150份、耐盐酵母浸粉50份、甜菜碱0份。

14、优选的，所述生物促进剂按重量计其组成包含：氯化钾350份、矿源黄腐酸钾150份、玉米浆干粉150份、糖蜜干粉150份、耐盐酵母浸粉100份、甜菜碱50份。

15、进一步优选的：上述生物促进剂制备成液体，而且其配制方式为按配方中的质量配比，加入水中搅拌使各组分溶解后的总质量浓度为10％～20％，并用盐酸调节ph为3.0～4.0，并加入nacl调节溶液的盐度为5％～15％。

16、第二方面，本发明提供了一种上述生物促进剂在高盐废水处理中的应用。

17、可选的，所述高盐废水盐度为1％以上，具体的，所述高盐废水盐度为1～25％，如1％～3％、4％～7％、8％～12％、13％～17％或18％～25％等。

18、可选的，所述高盐废水中无机盐为氯化钠、硫酸钠或氯化钙中的一种或多种。

19、可选的，所述高盐废水具有生化过程，所述生化过程为厌氧、厌氧水解、水解酸化、微氧、好氧、硝化或反硝化。

20、可选的，所述高盐废水生化工艺为活性污泥法或生物膜法；优选的，当废水盐浓度超过3％，所述高盐废水生化工艺优选为生物膜法，例如悬浮生物填料生物膜工艺、悬挂绳填料生物膜工艺和固定床滤料生物膜工艺；进一步优选，所述高盐废水生化工艺为采用生物绳填料的选挂绳填料生物膜。

21、可选的，针对盐度不同、水质不同、工艺不同，所述生物促进剂在高盐废水处理中的投加浓度为1～50mg/l可以是1～5mg/l、5～20mg/l、20～100mg/l、100～200mg/l或200～500mg/l等。

22、可选的，所述高盐废水生化处理池水温为10～50℃，如10～15℃、15～38℃或40～48℃等；更优选的，所述高盐废水生化处理水温为22～35℃。

23、可选的，所述高盐废水生化处理池ph为3.0～5.0、6.0～9.0或9.1～10.5；优选的，所述高盐废水生化处理ph为7.6～8.0、8.1～8.3、8.4～8.6、8.7～9.0。

24、优选的，所述高盐废水生化工艺为采用悬挂生物绳填料的生物膜法，并且满足：

25、(1)所述高盐废水生化处理池水温为22～35℃；

26、(2)所述高盐废水生化处理池ph为8.1～8.3、8.4～8.6或8.7～9.0；

27、(3)所述生物绳填料直径为20～30mm，安装间距为60mm×60mm；

28、(4)所述高盐废水生化池溶氧为缺氧池0.1～0.3mg/l、好氧池为3.0～5.0mg/l；

29、(5)所述生物促进剂采用多点分散投加方式。

30、优选的，所述生物促进剂应用于典型行业高盐废水处理，方法如下：

31、所述生物促进剂用于氯醇法环氧丙烷高盐废水：生化处理工艺为a/o+二沉池+接触氧化+混凝沉淀；所述生物促进剂投加在好氧池、一级接触氧化池，且投加浓度分别为5～20mg/l和1～5mg/l。

32、所述生物促进剂用于氯醇法环氧丙烷高盐废水，优化后的处理方法为：生化处理工艺为“a/o微氧+二沉池+接触氧化+混凝沉淀”，其中a/o微氧池水力停留时间hrt为6～12h，接触氧化停留时间hrt为8～16h；所述生物促进剂投加在a/o微氧池与接触氧化池，且投加浓度分别为10～20mg/l、2～10mg/l。

33、所述生物促进剂用于有机硅高盐高钙废水：生化处理工艺为“厌氧水解+一级接触氧化+臭氧氧化+二级接触氧化”，其中厌氧水解停留时间为16～24h，一级接触氧化停留时间为6～12h，臭氧氧化停留时间为1～2h，二级接触氧化停留时间为2～4h；所述生物促进剂投加在厌氧水解池，且投加浓度为50～100mg/l。

34、所述生物促进剂用于癸二酸生产高盐高硫酸钠废水：硫酸钠含量为6～10％，其生化处理工艺为“微氧曝气+mbr+一级接触氧化+臭氧氧化+二级接触氧化”工艺，其中微氧曝气池停留时间为20～60h，mbr停留时间为2～4h，接触氧化停留时间为12～24h；所述生物促进剂投加在微氧曝气池和一级接触氧化池，且投加浓度分别为20～50mg/l和2～10mg/l。

35、所述生物促进剂用于工业废水生化尾水经膜法回用产生的ro浓盐水：tds为10000～40000mg/l，其生化处理工艺为“反硝化-前臭氧氧化-硝化-后臭氧氧化-后生物膜”并合建，其中反硝化停留时间为2～6h，前臭氧氧化停留时间为40～80min，硝化停留时间为4～8h，后臭氧停留时间为30～60min，后生物膜停留时间为2～4h，且硝化液以回流比100～400％回流至反硝化池；所述生物促进剂投加在反硝化池，且投加浓度为1～5mg/l。

36、所述生物促进剂用于苯酚丙酮生产废水：tds为20000～50000mg/l，cod为3000～10000mg/l，其生化处理工艺为“微氧水解+好氧+mbr+接触氧化+臭氧+生物膜”，其中微氧水解停留时间为24～48h，好氧池停留时间为24～72h，前接触氧化停留时间为12～24h，臭氧氧化停留时间为2～4h，后生物膜停留时间为6～12h；所述生物促进剂投加在微氧水解池、好氧池、接触氧化池，且投加浓度分别为20～50mg/l、10～20mg/l、1～5mg/l。

37、所述生物促进剂用于锂电池拆解生产废水：tds为30000～150000mg/l，cod为200～1200mg/l，nh3-n为40～200mg/l，其生化处理工艺为“缺氧/好氧+二沉池①+臭氧氧化+接触氧化+二沉池②”，且接触氧化出水以回流比100％～300％回流至前端缺氧/好氧池，其中缺氧/好氧池停留时间为12～60h，臭氧氧化停留时间为2～4h，后生物膜停留时间为6～18h；所述生物促进剂投加在缺氧池、接触氧化池，且投加浓度分别为5～20mg/l、2～10mg/l。

38、本发明还保护一种高盐废水的处理方法，通过向高盐废水中添加前文所述的生物促进剂。

39、本发明生物促进剂所用黄腐酸钾，是以风化煤、褐煤、泥炭、植物秸秆、木屑、甘蔗渣、餐厨废弃物为原料提取或生物发酵的黄腐酸，在于氢氧化钾或其它条件下反应结合制成的产品。黄腐酸钾包括源黄腐酸钾和生化黄腐酸钾，矿源黄腐酸钾以风化煤、褐煤、泥炭等矿源为原料，矿源黄腐酸含量可超过50％；生化黄腐酸钾以植物秸秆、木屑、甘蔗渣、餐厨废弃物为原料，生化黄腐酸含量可超过35％。黄腐酸钾中k2o含量可达8％～12％及以上，还含有n、p、氨基酸、维生素、微量元素等。黄腐酸钾主要用于农业和土壤改良，可直接施用，也可用做叶面肥、冲施肥和有机肥、药肥、微肥及水产肥、液态地膜、腐植酸保水剂的主剂或添加剂，还可做有机无机复合肥高塔喷浆造粒的缓释肥包衣原浆。黄腐酸钾是标准的工业品，产量达、价格低。黄腐酸钾原料来源丰富，可大规模生产，成本低廉。

40、本发明生物促进剂所用玉米浆干粉是制备玉米淀粉的副产物，玉米浆干粉主要成分是氨基酸和多肽类，还有丰富的维生素和生长因子，蛋白含量高达42％以上，总氮量约2.5％-4.5％，氨基酸总量≥35％，铵态氮含量0.3％-0.7％，还原糖含量1.2％-11％，乳酸含量10％-15％，醋酸等发挥酸会含量0.1-0.3％。灰分含k、mg、ca、fe、p、微量元素等无机元素，含量10-20％，其中溶解按干物质计，可达到1.5％左右，总磷含量1.0％以上。玉米浆干粉可用于微生物发酵培养基，替代昂贵的有机氮源。玉米浆干粉作为玉米加工的副产物，产量大成本低廉。

41、本发明生物促进剂所用糖蜜干粉，是生化黄腐酸钾的一种，是以甘蔗糖蜜浓缩液为原料制成，含有氮、磷、钾、多种氨基酸、多种酶类及多糖等营养物质，其中有机质含量≥60％，生化黄腐酸≥47％，腐植酸≥4％，总养分≥12％，游离氨基酸≥3％，螯合中微量元素≥5％。糖蜜干粉主要用于农业土壤改良和微生物发酵培养基。糖蜜干粉作为蔗糖生产副产物，产量大成本低。

42、本发明所述酵母浸粉又称酵母抽提物，是以高蛋白面包酵母或啤酒酵母为原料，经自溶、酶解、浓缩、干燥等工艺制成的一种富含蛋白质、氨基酸、肽、多肽、核酸、维生素及微量元素等营养成分的生物培养基产品。

43、本发明生物促进剂所用耐盐酵母浸粉是以耐盐酵母菌经发酵培养、浓缩、自溶、酶解、灭活、固液分离、真空浓缩、喷雾干燥机其它工序制成；所述耐盐酵母菌选自耐盐假丝酵母、耐盐胶红酵母、耐盐红酵母、耐盐球红冬抱酵母、耐盐鲁氏酵母中的一种或多种。所述耐盐酵母能够在5％～20％nacl发酵培养，细胞内氨基酸种类与浓度与低盐条件下的酵母有显著区别，特别是与微生物耐盐有关的渗透保护物质(也称相溶性溶质)，例如海藻糖、氨基酸(谷氨酸、脯氨酸等)、氨基酸衍生物(甜菜碱、四氢嘧啶)和钾离子。

44、本发明生物促进剂耐盐酵母浸粉制备优选的假丝酵母candida prachuapensicgmcc no.19111，胶红酵母rhodotorula mucilaginosa cgmcc no.19113、球红冬孢酵母rhodosporidium sphaerocarpum cgmcc no.19114、鲁氏酵母均能够在盐度10％nacl以上环境进行生长繁殖。

45、本发明所用甜菜碱，又称三甲胺乙内酯或三甲基甘氨酸，与蛋氨酸、胆碱化学结构比较相似。甜菜碱作为一种重要的渗透保护剂，可以调节细胞内外渗透压平衡。本发明所用甜菜碱，是采用化学合成方法，由三甲胺和氯乙酸为原料，在水溶液中反应合成、然后采用重结晶方法分离提纯得到，成本低廉，可以大规模生产。

46、本发明生物促进剂各种原料成分并不是单独发挥作用，而是相互影响发挥协同作用。例如：氯化钾、黄腐酸钾、玉米浆干粉、糖蜜干粉、甜菜碱可以提供耐盐微生物调节渗透压所需的各种相容溶质物质，例如钾离子、氨基酸、多糖、氨基酸衍生物等，共同提高微生物的耐盐能力和抗盐度冲击能力；黄腐酸钾、玉米浆干粉、糖蜜干粉还能够提供相容性溶质以外的n、p、k、微量元素、氨基酸、维生素、生命因子等丰富营养，直接被微生物利用，提高微生物细胞的代谢活性，从而提高其耐盐能力和污染物降解能力。各种原料成分并不是单独发挥作用，而是相互影响发挥协同作用。

47、有益效果

48、本发明提供的一种生物促进剂及其在高盐废水处理中的应用，与现有技术相比，具有如下有益效果：

49、(1)本发明生物促进剂充分考虑了影响高盐废水生化处理耐盐能力、抗盐度冲击能力、污染物降解能力的主要因素，所选用组分既含有种类丰富的相溶性溶质，而且含有种类丰富的营养物质，高盐废水生化处理针对性很强，配方合理。

50、(2)本发明生物促进剂所选组分能够发挥很好的联合作用和协同作用，有效提高高盐废水生化系统中微生物细胞的耐盐能力和新陈代谢活性，从而提升生化系统的抗盐度冲击能力、污染物降解能力。

51、(3)本发明生物促进剂所选组分均选自能够规模化生产的工业产品，各组分成本低廉；并且通过组分配方的优化，进一步降低生物促进剂综合成本；有效降低高盐废水生物处理生物促进剂使用成本。

52、(4)本发明生物促进剂可适用于盐度1％～25％的高盐废水，尤其适用于盐度5％～20％的高盐废水，效果好且成本更低。

53、保藏说明1

54、菌种名称：假丝酵母；

55、拉丁名：candida prachuapensis；

56、菌株编号：lh-y.0003；；

57、保藏机构：中国普通微生物菌种保藏管理中心；

58、保藏机构简称：cgmcc；

59、保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号；

60、保藏日期：2019年12月09日；

61、保藏中心登记入册编号：cgmcc no.19111。

62、保藏说明2

63、菌种名称：胶红酵母；

64、拉丁名：rhodotorula mucilaginosa；

65、菌株编号：lh-y.0007；

66、保藏机构：中国普通微生物菌种保藏管理中心；

67、保藏机构简称：cgmcc；

68、保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号；

69、保藏日期：2019年12月09日；

70、保藏中心登记入册编号：cgmcc no.19113。

71、保藏说明3

72、菌种名称：球红冬孢酵母；

73、拉丁名：rhodosporidium sphaerocarpum；

74、菌株编号：lh-y.0008；

75、保藏机构：中国普通微生物菌种保藏管理中心；

76、保藏机构简称：cgmcc；

77、保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号；

78、保藏日期：2019年12月09日；

79、保藏中心登记入册编号：cgmcc no.19114。