专利名称：低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂的制备方法。
背景技术：
生物处理以其成本低、效果好、无二次污染而在污水、臭气等污染物治理领域起到越来越重要的作用。生物处理效果受温度影响很大，随着温度的降低，生物的活性变差，低温一直是生物处理的一个瓶颈。水温在10℃以下，大多数中温菌已不能代谢细胞外源物质，此时在污水处理过程中起主要作用的是冷适应微生物。根据Morita的分类定义，低温微生物有两类，一类是其最高生长温度低于20℃的微生物称嗜冷菌，一类是指在0～40℃可以生长的微生物称耐冷菌，耐冷菌在0～5℃时仍可生长繁殖，代谢外源物质。目前已有人报道从低温环境中分离到对污水中COD与BOD、氮磷、石油烃类、氯酚类、芳香烃类、脂肪类、表面活性剂等有机物具有很高生物降解能力的低温菌，但在低温下能够降解恶臭气体的低温菌却没有任何报道。
发明内容
本发明的目的是为了填补低温菌在低温下能够降解恶臭气体这一研究的空白，而首次提出了低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂的制备方法。低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂的制备方法通过以下步骤实现一、驯化2月份，取污水处理厂活性污泥作为菌种来源，在环境温度为3～8℃的条件下，将活性污泥接种到以活性炭为填料的生物滴滤塔中，先向生物滴滤塔中通入浓度为40～60mg/m3的H2S气体，然后在30～90天内提高H2S气体进气浓度到300～500mg/m3，然后开始用H2S检知管检测出气效果，当出气效果保持稳定时，则驯化阶段完成；二、低温菌筛选取经驯化的接种有活性污泥的填料3～5g，取无菌水100～110ml对接种有活性污泥的填料进行稀释后再进行超声波震荡10～30min，制成菌悬液，在无菌室中，用无菌吸管取菌悬液0.3～0.6ml涂布于异养硫氧化培养基平板上，将平板倒置于培养箱内，以4～6℃的恒温培养3～5d，然后挑取异养硫氧化培养基平板上数量占优的菌落进行划线分离，作进一步纯化，重复3～5次，得到低温异养硫氧化菌2株；三、制备生物去除剂将分离到的2株低温异养硫氧化菌分为2组分别在异养硫氧化培养基平板上培养3～5d，然后分别离心分离培养后的2组低温异养硫氧化菌，再将2组低温异养硫氧化菌以重量比1∶1的比例混合，无菌水冲洗后加蒸馏水，制成1g湿菌/40～50ml蒸馏水的异养硫氧化菌菌悬液，得到低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂。本发明中的低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂实质上是低温异养混合菌，本发明中在选择低温菌的菌种来源时，选取2月份这段时间，因为经过整个寒冷冬季的驯化，活性污泥中的低温菌所占的比重较大，可以相应地缩短驯化周期；在0～20℃之间、相同时间内，与中温异养混合菌相比，本发明制备的生物去除剂对硫代硫酸根离子的最大去除率达到62％，而中温异养混合菌对硫代硫酸根离子的最大去除率仅为29.8％，本发明中的生物去除剂在5～8℃之间对硫化氢的最大去除率可达到100％。
图1是低温条件下用本发明中的生物去除剂和中温异养硫氧化菌处理硫代硫酸根离子浓度变化的对比图， 是中温异养硫氧化菌处理硫代硫酸根离子浓度的变化曲线， 是本发明中的生物去除剂处理硫代硫酸根离子浓度的变化曲线。
具体实施例方式
具体实施方式
一本实施方式中低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂的制备方法通过以下步骤实现一、驯化2月份，取污水处理厂活性污泥作为菌种来源，在环境温度为3～8℃的条件下，将活性污泥接种到以活性炭为填料的生物滴滤塔中，先向生物滴滤塔中通入浓度为40～60mg/m3的H2S气体，然后在30～90天内提高H2S气体进气浓度到300～500mg/m3，然后开始用H2S检知管检测出气效果，当出气效果保持稳定时，则驯化阶段完成；二、低温菌筛选取经驯化的接种有活性污泥的填料3～5g，取无菌水100～110ml对接种有活性污泥的填料进行稀释后再进行超声波震荡10～30min，制成菌悬液，在无菌室中，用无菌吸管取菌悬液0.3～0.6ml涂布于异养硫氧化培养基平板上，将平板倒置于培养箱内，以4～6℃的恒温培养3～5d，然后挑取异养硫氧化培养基平板上数量占优的菌落进行划线分离，作进一步纯化，重复3～5次，得到低温异养硫氧化菌2株；三、制备生物去除剂将分离到的2株低温异养硫氧化菌分为2组分别在异养硫氧化培养基平板上培养3～5d，然后分别离心分离培养后的2组低温异养硫氧化菌，再将2组低温异养硫氧化菌以重量比1∶1的比例混合，无菌水冲洗后加蒸馏水，制成1g湿菌/40～50ml蒸馏水的异养硫氧化菌菌悬液，得到低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂。
具体实施方式
二本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于步骤一中在环境温度为4～6℃的条件下，将活性污泥接种到以活性炭为填料的生物滴滤塔中。其它步骤与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于步骤一中在环境温度为5℃的条件下，将活性污泥接种到以活性炭为填料的生物滴滤塔中。其它步骤与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于步骤一中先向生物滴滤塔中通入浓度为42～53mg/m3的H2S气体，然后在45～80天内提高H2S气体进气浓度到485～505mg/m3。其它步骤与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于步骤一中先向生物滴滤塔中通入浓度为50mg/m3的H2S气体，然后在50天内提高H2S气体进气浓度到500mg/m3。其它步骤与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于步骤一中取接种有活性污泥的填料3.5～4.5g。其它步骤与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于步骤二中取无菌水105ml对接种有活性污泥的填料进行稀释后再进行超声波震荡20min。其它步骤与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于步骤二中用无菌吸管取菌悬液0.6ml涂布于异养硫氧化培养基平板上，将平板倒置于培养箱内，以5℃的恒温培养4d。其它步骤与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于步骤三中制成1g湿菌/45ml蒸馏水的异养硫氧化菌菌悬液。其它步骤与具体实施方式
一相同。
将本实施方式中的低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂采用间歇式循环物理吸附法固定化的方式固定到生物滴滤塔中，生物滴滤塔中滤柱尺寸为直径46mm、高750mm，填料总高度为500mm，填料为活性炭。
通入硫化氢气体，硫化氢进气流量为O.1m3/h，经过一段时间的调整适应期，反应器运行稳定后，测定硫化氢的去除率。结果如表1所示。
表1 低温时活性污泥驯化生物反应器的效果(5-8℃)
有上表可见，在温度5～8℃时，低温菌固定化生物反应器能保持一个高的硫化氢去除率，最高可达到100％。
间歇式循环物理吸附法固定化过程如下取低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂，置于高处，利用虹吸使菌液自上而下流入活性炭柱，柱下放另一桶接残余菌液，将菌液反复循环几次直至流出水的细菌数不再降低，这时认为活性炭柱对细菌吸附和截留已达饱和。通入低浓度(50mg/l左右)的硫化氢和氨气混合气进行短期驯化，形成固定化生物活性炭。填料表面生物膜的形成不是简单的对有效菌的吸附，而是经历了一个从吸附、固定、扩增到成熟的完整过程。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于步骤三中异养硫氧化培养基是先将8.0g Na2S2O3·5H2O、3.0g牛肉膏、15.0g蛋白胨、3.0g酵母汁、2.0g Na2HPO4·12H2O、3.0g NaCl和1000ml H2O充分混合，按每升混合液投加15～20g琼脂粉的量向混合液中添加琼脂粉并同时以2N的NaOH调整混合液的pH值为7，然后对混合液以121℃灭菌20min，得到异养硫氧化培养基。其它步骤与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
十一本实施方式中低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂的制备方法通过以下步骤实现一、驯化2月份，取污水处理厂活性污泥作为菌种来源，在环境温度为5℃的条件下，将活性污泥接种到以活性炭为填料的生物滴滤塔中，先向生物滴滤塔中通入浓度为50mg/m3的H2S气体，然后在50天内提高H2S气体进气浓度到500mg/m3，然后开始用H2S检知管检测出气效果，当出气效果保持稳定时，则驯化阶段完成；二、低温菌筛选取经驯化的接种有活性污泥的填料5g，取无菌水100ml对接种有活性污泥的填料进行稀释后再进行超声波震荡30min，制成菌悬液，在无菌室中，用无菌吸管取菌悬液0.5ml涂布于异养硫氧化培养基平板上，将平板倒置于培养箱内，以4℃的恒温培养5d，然后挑取异养硫氧化培养基平板上数量占优的菌落进行划线分离，作进一步纯化，重复3～5次，得到低温异养硫氧化菌2株；三、制备生物去除剂将分离到的2株低温异养硫氧化菌分为2组分别在异养硫氧化培养基平板上培养5d，然后分别离心分离培养后的2组低温异养硫氧化菌，再将2组低温异养硫氧化菌以重量比1∶1的比例混合，无菌水冲洗后加蒸馏水，制成1g湿菌/50ml蒸馏水的异养硫氧化菌菌悬液，得到低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂。
进行对照试验，在4℃的条件下，取本实施方式中的低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂1ml加入到浓度为8400mg/l的异养硫代硫酸钠液体培养基500ml中，在4℃摇床中震荡培养，另取与生物去除剂相同浓度的中温异养硫氧化菌1ml加入到浓度为8400mg/l的异养硫代硫酸钠液体培养基500ml中并同样在4℃摇床中震荡培养，将两者进行比较，结果如图1所示在低温条件下，低温菌群的反应速度快于对应的中温菌群反应速度。由图可知，对异养菌群而言，低温异养混合菌在反应前12h有一个停滞阶段，在反应12～48h对硫代硫酸根离子降解速度快；中温异养混合菌在反应前60h对硫代硫酸根离子降解速度较快，以后趋缓；反应60h时，低温异养混合菌对硫代硫酸根离子的最大去除率达到62％，中温异养混合菌对硫代硫酸根离子的最大去除率仅为29.8％。
权利要求
1.低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂的制备方法，其特征在于低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂的制备方法通过以下步骤实现一、驯化2月份，取污水处理厂活性污泥作为菌种来源，在环境温度为3～8℃的条件下，将活性污泥接种到以活性炭为填料的生物滴滤塔中，先向生物滴滤塔中通入浓度为40～60mg/m3的H2S气体，然后在30～90天内提高H2S气体进气浓度到300～500mg/m3，然后开始用H2S检知管检测出气效果，当出气效果保持稳定时，则驯化阶段完成；二、低温菌筛选取经驯化的接种有活性污泥的填料3～5g，取无菌水100～110ml对接种有活性污泥的填料进行稀释后再进行超声波震荡10～30min，制成菌悬液，在无菌室中，用无菌吸管取菌悬液0.3～0.6ml涂布于异养硫氧化培养基平板上，将平板倒置于培养箱内，以4～6℃的恒温培养3～5d，然后挑取异养硫氧化培养基平板上数量占优的菌落进行划线分离，作进一步纯化，重复3～5次，得到低温异养硫氧化菌2株；三、制备生物去除剂将分离到的2株低温异养硫氧化菌分为2组分别在异养硫氧化培养基平板上培养3～5d，然后分别离心分离培养后的2组低温异养硫氧化菌，再将2组低温异养硫氧化菌以重量比1∶1的比例混合，无菌水冲洗后加蒸馏水，制成1g湿菌/40～50ml蒸馏水的异养硫氧化菌菌悬液，得到低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂。
2.根据权利要求1所述的低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂的制备方法，其特征在于步骤一中在环境温度为4～6℃的条件下，将活性污泥接种到以活性炭为填料的生物滴滤塔中。
3.根据权利要求1所述的低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂的制备方法，其特征在于步骤一中在环境温度为5℃的条件下，将活性污泥接种到以活性炭为填料的生物滴滤塔中。
4.根据权利要求1所述的低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂的制备方法，其特征在于步骤一中先向生物滴滤塔中通入浓度为42～53mg/m3的H2S气体，然后在45～80天内提高H2S气体进气浓度到485～505mg/m3。
5.根据权利要求1所述的低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂的制备方法，其特征在于步骤一中先向生物滴滤塔中通入浓度为50mg/m3的H2S气体，然后在50天内提高H2S气体进气浓度到500mg/m3。
6.根据权利要求1所述的低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂的制备方法，其特征在于步骤二中取接种有活性污泥的填料3.5～4.5g。
7.根据权利要求1所述的低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂的制备方法，其特征在于步骤二中取无菌水105ml对接种有活性污泥的填料进行稀释后再进行超声波震荡20min。
8.根据权利要求1所述的低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂的制备方法，其特征在于步骤二中用无菌吸管取菌悬液0.6ml涂布于异养硫氧化培养基平板上，将平板倒置于培养箱内，以5℃的恒温培养4d。
9.根据权利要求1所述的低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂的制备方法，其特征在于步骤三中制成1g湿菌/45ml蒸馏水的异养硫氧化菌菌悬液。
10.根据权利要求1所述的低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂的制备方法，其特征在于步骤三中异养硫氧化培养基是先将8.0gNa2S2O3·5H2O、3.0g牛肉膏、15.0g蛋白胨、3.0g酵母汁、2.0g Na2HPO4·12H2O、3.0g NaCl和1000ml H2O充分混合成混合液，再按每升混合液投加15～20g琼脂粉的量向混合液中添加琼脂粉并同时以2N的NaOH调整混合液的pH值为7，然后对混合液以121℃灭菌20min，得到异养硫氧化培养基。
全文摘要
低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂的制备方法，本发明涉及一种硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂的制备方法。它是为了填补低温菌在低温下能够降解气体这一研究空白，首次提出低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂的制备方法。低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂的制备方法通过以下步骤实现一、驯化；二、低温菌筛选；三、制备生物去除剂，得到低温下硫代硫酸根离子和硫化氢的生物去除剂。在0～20℃之间、相同时间内，与中温异养混合菌相比，本发明制备的生物去除剂对硫代硫酸根离子最大去除率为62％，而中温异养混合菌对硫代硫酸根离子的最大去除率为29.8％，本发明中的生物去除剂在0～20℃之间对硫化氢的最大去除率可达到100％。
文档编号C02F3/04GK101066810SQ20071007230
公开日2007年11月7日 申请日期2007年6月1日 优先权日2007年6月1日
发明者徐桂芹, 王海燕, 张英民, 姜安玺 申请人:哈尔滨工业大学