一种快速形成厌氧颗粒污泥的方法与流程

[0001]
本发明属于生物高科技技术领域，具体涉及投加易团聚微生物快速形成颗粒污泥的技术。
技术背景
[0002]
废水生物处理是环境工程与能源工程的一项重要技术，是有机废水重要的处理方法之一。过去由于处理城市生活污水、有机废料及高浓度有机废水使用的构筑物多为普通的消化池，存在水力停留时间长、有机负荷低的缺点，极大地限制了厌氧生物处理在废水处理的应用。近几十年来，各种新型工业和设备的开发，大幅度地提高了厌氧生物处理在水处理领域的应用。与好氧生物处理对比，它主要有能耗低、处理负荷高、剩余污泥少、营养需要量少等方面的优势。
[0003]
厌氧颗粒污泥是该方法的最核心的因素，但是厌氧微生物的世代时间长，比增长速率低、污泥生长慢，因此厌氧发生器启动时间普遍较长，通常在6~8个月。目前工程上通常在厌氧反应器中投加各种絮凝剂来达到促进污泥快速颗粒化。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于针对生产实践中的实际问题和需求，开发出一种快速形成厌氧颗粒污泥的培养方法，缩短了污泥的培养时间、提高了污泥的处理负荷。
[0005]
本发明通过投加表面富含糖被的细菌达到快速促进污泥颗粒化，该菌表面富含糖被，有利于其他菌体附着在该微生物的表面，形成大的颗粒，从而快速沉降。
[0006]
一种快速形成厌氧颗粒污泥的培养方法，在反应器中投加表面富含糖被的菌株，使其他菌体附着在该微生物的表面，形成大的颗粒，从而快速沉降。
[0007]
所述表面富含糖被的菌株为少动鞘氨醇单胞菌（sphingomonas paucimobilis）nzhb-l1，已于2020年10月22日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为cgmcc no.20939。
[0008]
具体包括如下步骤：、向反应器中投加接种污泥并从底部装置输送污水，污水的cod 4000~5000 mg/l,装置内的温度为30~32℃，ph控制在7.0~7.3。
[0009]
、设置停留时间为24h,并加入营养元素及微量元素。
[0010]
所述营养元素的组分及含量为：葡萄糖0~1%，nh4cl 0~1%，kh2po
4 0~1%，mgso
4 0~1%，nacl 0~1%，caco
3 0~1%，酵母膏0~0.1%。
[0011]
优选地营养元素组分及含量为：葡萄糖0.6％，nh4cl 0.2%，kh2po
4 0.1％，mgso
4 0.05％，nacl 0.02％，caco
3 0.3％，酵母膏0.01％。ph维持在7.0~7.3之间。
[0012]
所述的微量元素为：fe、co、ni。
[0013]
微量元素的质量比为：fe 0~20mg/l, co 0~1mg/l, ni 0~1mg/l。
[0014]
优选地微量元素投加量为：fe 10mg/l，co 0.1mg/l，ni 0.2mg/l。
[0015]
、采用一次性投加方式向反应器中添加少动鞘氨醇单胞菌nzhb-l1。所述菌株的投加量与污泥接种的质量比例在0.1~10%。
[0016]
本发明所述少动鞘氨醇单胞菌是发明人从南京某湖底污泥筛选获得的，该菌使用lb培养基培养，培养基的组分为： 5g/l酵母膏、10g/l蛋白胨，ph保持在7.0~7.3之间。
[0017]
本发明菌株的形态特征：粗长杆状，两端钝圆，菌体周围有厚荚膜。芽孢：壁厚，椭圆形，菌落圆形，无色，隆起，胶质粘稠，透明或半透明，边缘整齐。
[0018]
本发明菌株的培养方法为：（1）活化：从固体平板中挑取少动鞘氨醇单胞菌的单菌落，转接至lb液体培养基中，摇床转速为150 rpm，37℃摇床培养3~4 h直至对数期。所述的lb培养基组分为： 5g/l酵母膏、10g/l蛋白胨，ph保持在7.0~7.3之间。
[0019]
（2）转接：将流程1活化处于对数期的少动鞘氨醇单胞菌菌液按照5%的接入量转接至50l种子罐中进行培养，控制种子罐温度维持在30~37℃、转速保持在220~250 rpm，溶氧do控制在3~7 mg/l，培养24h~48h。种子罐的培养基成分为（质量比）：葡萄糖0.6％，nh4cl0.2%，kh2po
4 0.1％，mgso
4 0.05％，nacl 0.02％，caco
3 0.3％，酵母膏0.01％，ph维持在7.0~7.3之间。
[0020]
（3）扩培：将流程2种子罐培养的少动鞘氨醇单胞菌菌液按照2%~5%的接种量转接至1000l发酵罐中扩大培养，发酵罐培养基成分与种子罐的相同，各物化参数指标为：温度37℃、转速250rpm、溶氧8 mg/l、发酵时间48h~60h。发酵结束后，罐体菌液有效活菌数可达300个/ml以上，发酵培养液出罐后用塑料桶包装后便可得到少动鞘氨醇单胞菌菌剂。
[0021]
本发明优选采用以下条件：i、采用内循环的底部进水，顶端出水的混合形式。
[0022]
ii、将fe、co、ni等微量元素直接补充到反应器中。
[0023]
iii、采用武汉恒兆兴实验设备有限公司的生产的反应器，高度和直径比值h/d为4~8。
[0024]
有益效果：本发明一种厌氧颗粒污泥的快速培养方法的优点：投加的少动鞘氨醇单胞菌（nzhb-l1）容易与污泥中微生物细菌结合，形成大颗粒的菌体，有效防止了菌体的流失，大幅度缩短了颗粒污泥的培养时间。
[0025]
本发明通过投加一种表面富含糖被的少动鞘氨醇单胞菌（nzhb-l1）来达到快速促进污泥颗粒化的技术。微生物表面糖是于细胞壁外的一层透明胶状物质，其组分为黄原胶及多肽，基于糖被组分的特殊性更加有利于其他菌体附着在该微生物的表面，形成大的颗粒。厌氧颗粒污泥中主要包括甲烷八叠球菌和甲烷丝菌，甲烷八叠球菌组分多时，处理的负荷更高，降解的速度更快。但是甲烷八叠球菌粒径小，密度小，很容易损失。甲烷八叠球菌很容易负载在本发明投加的微生物细菌表面，从而形成大颗粒的菌体。污泥颗粒培养时间由120天缩短至70天。
[0026]
附图说明：图1为少动鞘氨醇单胞菌（nzhb-l1）菌落图。
[0027]
图2为10%少动鞘氨醇单胞菌（nzhb-l1）添加至接种污泥后形成的厌氧颗粒污泥。
具体实施方式
[0028]
实施例中所述的工业废水处理厂消化污泥来源于：江苏盐城某农药化工厂的二沉池。
[0029]
本发明所述少动鞘氨醇单胞菌是发明人从南京某湖底污泥筛选获得的，本发明菌株的形态特征：粗长杆状，两端钝圆，菌体周围有厚荚膜。芽孢：壁厚，椭圆形，中生或近端生，芽孢囊不膨大或微膨大。菌落圆形，无色，隆起，胶质粘稠，透明或半透明，边缘整齐。
[0030]
少动鞘氨醇单胞菌nzhb-l1的培养方法为：（1）活化：从固体平板中挑取少动鞘氨醇单胞菌的单菌落，转接至lb液体培养基中，摇床转速为150 rpm，37℃摇床培养3~4 h直至对数期。所述的lb培养基组分为： 5g/l酵母膏、10g/l蛋白胨，ph保持在7.0~7.3之间。
[0031]
（2）转接：将流程1活化处于对数期的少动鞘氨醇单胞菌菌液按照5%的接入量转接至50l种子罐中进行培养，控制种子罐温度维持在30~37℃、转速保持在220~250 rpm，溶氧do控制在3~7 mg/l，培养24h~48h。种子罐的培养基成分为（质量比）：葡萄糖0.6％，nh4cl0.2%，kh2po
4 0.1％，mgso
4 0.05％，nacl 0.02％，caco
3 0.3％，酵母膏0.01％，ph维持在7.0~7.3之间。
[0032]
（3）扩培：将流程2种子罐培养的少动鞘氨醇单胞菌菌液按照2%~5%的接种量转接至1000l发酵罐中扩大培养，发酵罐培养基成分与种子罐的相同，各物化参数指标为：温度37℃、转速250rpm、溶氧8 mg/l、发酵时间48h~60h。发酵结束后，罐体菌液有效活菌数可达300个/ml以上，发酵培养液出罐后用塑料桶包装后便可得到少动鞘氨醇单胞菌菌剂。
[0033]
实施例1接种污泥：以工业废水处理厂消化污泥作为接种污泥，废水的初始cod为4500mg/l，反应器温度为31℃，ph控制在7.3，所述的接种污泥的vss为15g/l，ss为35g/l，停留时间为24h。
[0034]
营养元素：葡萄糖0.6％，nh4cl 0.2%，kh2po
4 0.1％，mgso
4 0.05％，nacl 0.02％，caco
3 0.3％，酵母膏0.01％。
[0035]
微量元素：加入的微量元素fe为10mg/l，co为0.1mg/l，ni为0.2mg/l。
[0036]
反应器构型：采用武汉恒兆兴实验设备有限公司的生产的反应器，其反应器高度与直径比值h/d取6。
[0037]
形成颗粒污泥的时间： 120天。
[0038]
实施例2接种污泥：以工业废水处理厂消化污泥作为接种污泥，废水的初始cod为4500mg/l，反应器温度为31℃，ph控制在7.3，所述的接种污泥的vss为15g/l，ss为35g/l，停留时间为24h。
[0039]
投加少动鞘氨醇单胞菌（nzhb-l1）装有接种污泥的反应器中投加少动鞘氨醇单胞菌（nzhb-l1），该菌投加量以污泥接种量估算，两者的质量比为：1%。
[0040]
营养元素：葡萄糖0.6％，nh4cl 0.2%，kh2po
4 0.1％，mgso
4 0.05％，nacl 0.02％，caco
3 0.3％，酵母膏0.01％。
[0041]
微量元素：加入的微量元素fe为10mg/l，co为0.1mg/l，ni为0.2mg/l。
[0042]
反应器构型：采用武汉恒兆兴实验设备有限公司的生产的反应器，其反应器高度
与直径比值h/d取6。
[0043]
形成颗粒污泥的时间： 100天。
[0044]
实施例3接种污泥以工业废水处理厂消化污泥作为接种污泥，废水的初始cod为4500mg/l，反应器温度为31℃，ph控制在7.3，所述的接种污泥的vss为15g/l，ss为35g/l，停留时间为24h。
[0045]
投加少动鞘氨醇单胞菌（nzhb-l1）装有接种污泥的反应器中投加少动鞘氨醇单胞菌（nzhb-l1），该菌投加量以污泥接种量估算，两者的质量比为：5%。
[0046]
营养元素：葡萄糖0.6％，nh4cl 0.2%，kh2po
4 0.1％，mgso
4 0.05％，nacl 0.02％，caco
3 0.3％，酵母膏0.01％。
[0047]
微量元素：加入的微量元素fe为10mg/l, co为0.1mg/l，ni为0.2mg/l。
[0048]
反应器构型：采用武汉恒兆兴实验设备有限公司的生产的反应器，其反应器高度与直径比值h/d取6。
[0049]
形成颗粒污泥的时间： 90天。
[0050]
实施例4接种污泥：以工业废水处理厂消化污泥作为接种污泥，废水的初始cod为4500mg/l，反应器温度为31℃，ph控制在7.3，所述的接种污泥的vss为15g/l，ss为35g/l，停留时间为24h。
[0051]
投加少动鞘氨醇单胞菌（nzhb-l1）装有接种污泥的反应器中投加少动鞘氨醇单胞菌（nzhb-l1），该菌投加量以污泥接种量估算，两者的质量比为：8%。
[0052]
营养元素：葡萄糖0.6％，nh4cl 0.2%，kh2po
4 0.1％，mgso
4 0.05％，nacl 0.02％，caco
3 0.3％，酵母膏0.01％。
[0053]
微量元素：加入的微量元素fe为10mg/l，co为0.1mg/l，ni为0.2mg/l。
[0054]
反应器构型：采用武汉恒兆兴实验设备有限公司的生产的反应器，其反应器高度与直径比值h/d取6。
[0055]
形成颗粒污泥的时间： 85天。
[0056]
实施例5接种污泥：以工业废水处理厂消化污泥作为接种污泥，废水的初始cod为4500mg/l，反应器温度为31℃，ph控制在7.3，所述的接种污泥的vss为15g/l，ss为35g/l，停留时间为24h。
[0057]
投加少动鞘氨醇单胞菌（nzhb-l1）装有接种污泥的反应器中投加少动鞘氨醇单胞菌（nzhb-l1），该菌投加量以污泥接种量估算，两者的质量比为：10%。
[0058]
营养元素：葡萄糖0.6％，nh4cl 0.2%，kh2po
4 0.1％，mgso
4 0.05％，nacl 0.02％，caco
3 0.3％，酵母膏0.01％。
[0059]
微量元素：加入的微量元素fe为10mg/l，co为0.1mg/l，ni为0.2mg/l。
[0060]
反应器构型：采用武汉恒兆兴实验设备有限公司的生产的反应器，其反应器高度与直径比值h/d取6。
[0061]
形成颗粒污泥的时间： 70天。