申请日2017.09.08
公开(公告)日2017.11.24
IPC分类号C02F3/12; C02F3/34; C12N11/04; C12N11/10
摘要
本发明公开了一种低温条件下加速废水生物膜挂膜的方法，属于废水处理技术领域。本发明提供了一种低温条件下加速废水生物膜挂膜的方法，步骤如下：一、红色鞘氨醇单胞菌纯菌的扩大培养及低温适应性培养;二、耐低温固定化红色鞘氨醇单胞菌小球制备;三、MBBR反应器中加入耐低温固定化红色鞘氨醇单胞菌小球制备、填料、好氧活性污泥和低温废水后曝气处理;四、MBBR反应器中维持相应的曝气量和pH值，直到生物膜挂膜完成。本发明将红色鞘氨醇单胞菌进行低温适应性培养并向反应器中投加来增加细菌胞外聚合物，加速微生物在填料上生长，提高微生物活性，从而加快在低温条件下的废水生物膜挂膜，且形成的生物膜牢固、耐冲击负荷能力强、废水处理效果好。
权利要求书
1.一种低温条件下加速废水生物膜挂膜的方法，步骤如下：
(1)将红色鞘氨醇单胞菌进行扩大培养，之后进行低温适应性培养，低温适应性培养时培养基中加入谷氨酸和葡萄糖，最后制备红色鞘氨醇单胞菌菌悬液;
(2)将所述的步骤(1)中制备得到的红色鞘氨醇单胞菌菌悬液加入到包含海藻酸钠、谷氨酸及葡萄糖三者的混合溶液中混匀并进行培养;培养后加入到氯化钙溶液中进行固定化，制得耐低温固定化红色鞘氨醇单胞菌小球;
(3)MBBR反应器中加入填料和所述步骤(2)制备得到的耐低温固定化红色鞘氨醇单胞菌小球并接种好氧活性污泥，然后向所述的MBBR反应器中通入低温废水，随后进行曝气处理;
(4)维持MBBR反应器中曝气量和pH值，直至生物膜挂膜完成。
2.根据权利要求1所述的一种低温条件下加速废水生物膜挂膜的方法，其特征在于：
步骤(1)中低温适应性培养为放置于10℃-15℃进行适应性驯化;其中低温适应性培养时培养基中加入谷氨酸和葡萄糖，谷氨酸的终浓度为10mg/L-20mg/L，葡萄糖的终浓度为50mg/L-100mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种低温条件下加速废水生物膜挂膜的方法，其特征在于：
步骤(2)中OD值为1.5-3的红色鞘氨醇单胞菌菌悬液加入到包含终浓度分别为1%-3%(质量体积百分比)的海藻酸钠、10mg/L-20mg/L的谷氨酸及50mg/L-100mg/L的葡萄糖三者的混合溶液中混匀并进行培养。
4.根据权利要求2所述的一种低温条件下加速废水生物膜挂膜的方法，其特征在于：
步骤(2)中培养后加入到4%-8%(质量体积百分比)的氯化钙溶液中进行固定化。
5.根据权利要求1所述的一种低温条件下加速废水生物膜挂膜的方法，其特征在于：
步骤(3)中所述的填料选用高密度聚乙烯、聚丙烯圆柱体、聚苯乙烯微球和聚氨酯立方体中的任意一种或几种;步骤(3)中所述的好氧活性污泥的污泥浓度为1000mg/L-8000mg/L;低温废水中COD浓度范围在200mg/L-1000mg/L，氨氮浓度范围在10mg/L-60mg/L，总磷的浓度范围在2mg/L-10mg/L。
6.根据权利要求1或5所述的一种低温条件下加速废水生物膜挂膜的方法，其特征在于：
步骤(3)中所述的好氧活性污泥的污泥浓度为3000mg/L;步骤(3)中所述的低温废水的温度为5℃-15℃。
7.根据权利要求1所述的一种低温条件下加速废水生物膜挂膜的方法，其特征在于：
步骤(3)中曝气处理的时间为24h-36h，其中耐低温固定化红色鞘氨醇单胞菌小球体积占MBBR反应器填充比为2%-5%。
8.根据权利要求1或2所述的一种低温条件下加速废水生物膜挂膜的方法，其特征在于：
在所述的步骤(4)中，通过控制曝气和添加碳酸钠或碳酸氢钠维持MBBR反应器中的DO和pH值分别在2mg/L-9mg/L和7.0-7.9之间。
9.根据权利要求1或2所述的一种低温条件下加速废水生物膜挂膜的方法，其特征在于：
步骤(3)和步骤(4)中持续投加谷氨酸、天冬氨酸、海藻糖或甜菜碱中的任意一种或几种，并维持投加物质的终浓度为5mg/L-20mg/L。
10.根据权利要求1-5任意一项或7所述的一种低温条件下加速废水生物膜挂膜的方法，其特征在于：红色鞘氨醇单胞菌的纯菌从中国普通微生物保藏管理中心获得，其保藏日期为2009年5月4日，其具体保藏号为CGMCC No.1.9113。
说明书
一种低温条件下加速废水生物膜挂膜的方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体地说，是一种低温条件下加速废水生物膜挂膜的方法。
背景技术
随着污水生物处理技术的不断发展，生物膜法得到了广泛的应用，其中“移动床生物膜反应器”(简称MBBR反应器)是生物膜技术中应用最广泛、最高效的处理技术，在生活污水、食品废水、造纸废水、石油废水、制药废水等工业废水都得到了广泛的应用。
MBBR反应器是悬浮生长的活性污泥法与附着生长的生物膜法相结合的一种工艺，该反应器采用轻质细小的悬浮填料为微生物的生长提供载体，以提高反应器中的生物量，从而提高反应器的处理效率，实现去除废水中的污染物的目标。中国专利申请号201611071709.6，公开公告号CN 106430560A，公开了一种废水生物膜快速挂膜装置及方法，具体为一种废水生物膜快速挂膜装置，包括MBBR反应器，MBBR反应器前端通过加药泵连接有进水罐，后端连接有沉淀池，气泵通过该管道为MBBR反应器供气，MBBR反应器底部设置有曝气装置，通过如下步骤：(1)制作带有固定化红色鞘氨醇单胞菌的填料;(2)曝气处理;(3)向经过曝气处理后的MBBR中加入填料，投加填料数与原反应器中;(4)维持曝气速度和相应的pH值，直到获得所需的生物膜。它可以实现挂膜速度快的效果，生物膜牢固、不易脱落。但该发明低温条件下存在以下不足：该方法中在低温条件下固定化红色鞘氨醇单胞菌填料上红色鞘氨醇单胞菌含量较少，投入到反应器中红色鞘氨醇单胞菌酶活性较低，无法维持低温条件下的蛋白平衡，且受到废水中土著菌的影响致使发挥作用较小，低温条件下实现废水生物膜的快速挂膜的效果有限。
低温条件下MBBR反应器中微生物(大多是嗜冷菌)活性明显下降，具体表现在出水水质下降、生物膜呼吸速率降低、细胞膜传质能力下降、脱氢酶活性降低等;其次，生物膜中的硝化菌对温度更为敏感，MBBR反应器中氨和亚硝态氮的氧化速率与温度紧密相连，温度越低，氧化速率越小，当温度低于5℃时，硝化菌将受到严重的抑制;最后，低温会导致生物膜中微生物的生长速率和营养利用率下降并会导致常温下处于优势的微生物难以生存。最终导致在低温条件下MBBR反应器启动时间太长，生物膜挂膜效果差，影响MBBR反应器的正常运行。因此研究一种在低温条件下加快MBBR挂膜的方法具有重大意义。
低温启动生物膜反应器的相关专利包括：中国专利申请号201410855509.4，公开公告号CN 104528927A，公开了一种低温环境中促进生物挂膜的方法。该方法将生物填料置于筛网与生物挂膜支架共同形成网框结构中，风机通过支撑柱以及底层框架向生物处理池底部输入空气流，空气流带动水中的生物填料不停运动。该方法操作简单，但需要额外添加筛网和支架，增加了处理成本，且只局限于养鱼废水的处理，不适合普遍推广使用。中国专利申请号201611046008.7，公开公告号CN 106430528A，公开了一种低温条件下移动床生物膜反应器快速启动的方法。该方法通过培养驯化低温微生物和制备含有微生物附着层的填料来实现低温下移动床生物膜反应器快速启动。该发明操作复杂，低温微生物的驯化培养时间太长，并且需要大量投加，增加了处理成本。因此，对于MBBR反应器工艺处理废水来说，研究一种比较经济地快速挂膜的方法具有重大意义。
发明内容
1、要解决的问题
针对现有低温条件下废水生物膜挂膜周期长和牢固性不高的问题，本发明提出一种在低温条件下加速废水生物膜挂膜的方法。本发明的方法挂膜时间短、生物膜牢固、耐冲击负荷能力强及处理效果好。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种低温条件下加速污水生物膜挂膜的方法，步骤如下：
(1)将红色鞘氨醇单胞菌进行扩大培养，之后进行低温适应性培养，低温适应性培养时培养基中加入谷氨酸和葡萄糖;最后制备红色鞘氨醇单胞菌菌悬液;
(2)将所述的步骤(1)中制备得到的红色鞘氨醇单胞菌菌悬液加入到包含海藻酸钠、谷氨酸及葡萄糖三者的混合溶液中混匀并进行培养;培养后加入到氯化钙溶液中进行固定化，制得耐低温固定化红色鞘氨醇单胞菌小球;
(3)MBBR反应器中加入填料和低温废水并接种好氧活性污泥后曝气处理，然后向所述的MBBR反应器中加入所述步骤(2)制备得到的耐低温固定化红色鞘氨醇单胞菌小球和通入低温废水，随后再进行曝气处理;
(4)维持MBBR反应器中曝气量和pH值，直至生物膜挂膜完成;
生物膜挂膜完成的标准为，MBBR反应器中出水COD和氨氮浓度保持稳定，能镜检出原生和后生动物。
关于反应器的选择，除了MBBR反应器外，还可以选择生物流化床反应器或循环流化床反应器。
优选地：步骤(1)中低温适应性培养为放置于10℃-15℃进行适应性驯化;其中低温适应性培养时培养基中加入谷氨酸和葡萄糖，谷氨酸的终浓度为10mg/L-20mg/L，葡萄糖的终浓度为50mg/L-100mg/L。
优选地：步骤(1)中红色鞘氨醇单胞菌处于真空冷冻干燥状态时，需要预先进行真空冷冻干燥的红色鞘氨醇单胞菌的恢复培养，恢复培养的具体步骤如下：采用75%酒精脱脂棉对含有冻干菌体(即真空冷冻干燥的红色鞘氨醇单胞菌)的安瓿瓶外表面进行消毒后并进行火焰加热，接着锉刀或镊子敲下安瓿顶端;随后无菌吸管吸取0.3mL-0.5mL的液体培养基，滴入顶端已经破裂的安瓿瓶内轻轻震荡，使冻干菌体溶解呈悬浮状，然后吸取全部菌悬液，移植于装有3mL-5mL培养基的试管中恒温培养，恒温培养的条件为：pH为7.0-7.4的胰蛋白胨大豆肉汤培养基，在120r/min-150r/min的转速及28℃-35℃下摇床培养24h-36h。真空冷冻干燥的红色鞘氨醇单胞菌的恢复培养主要针对于处于冻干粉末状态的红色鞘氨醇单胞菌，红色鞘氨醇单胞菌处于其他状态可以直接跳过并进行步骤(1)的操作。
优选地：步骤(2)中OD值为1.5-3的红色鞘氨醇单胞菌菌悬液加入到包含终浓度分别为1%-3%(质量体积百分比)的海藻酸钠、10mg/L-20mg/L的谷氨酸及50mg/L-100mg/L的葡萄糖三者的混合溶液中混匀并进行培养;培养后加入到4-8%(质量体积百分比)的氯化钙溶液中进行固定化。
优选地：步骤(2)中制得耐低温固定化红色鞘氨醇单胞菌小球密度在0.83g/cm3-0.88g/cm3之间，直径为3mm-5mm之间。
优选地：步骤(3)中填料有效比表面积为350m2/m3-500m2/m3，密度0.94g/cm3-0.98g/cm3，能够实现更好的流化效果，从而加速挂膜速率。
优选地：步骤(3)中所述的填料选用高密度聚乙烯、聚丙烯圆柱体、聚苯乙烯微球和聚氨酯立方体中的任意一种或几种;步骤(3)中所述的好氧活性污泥的污泥浓度为1000mg/L-8000mg/L;低温废水中COD浓度范围在200mg/L-1000mg/L，氨氮浓度范围在10mg/L-60mg/L，总磷的浓度范围在2mg/L-10mg/L。
优选地：步骤(3)中所述的好氧活性污泥的污泥浓度为3000mg/L;步骤(3)中所述的低温废水的温度为5℃-15℃。
优选地：步骤(3)中曝气处理的时间为24h-36h，其中耐低温固定化红色鞘氨醇单胞菌小球体积占MBBR反应器填充比为2%-5%。
优选地：步骤(4)中通过控制曝气和添加碳酸钠或碳酸氢钠维持MBBR反应器中的DO和pH值分别在2mg/L-9mg/L和7.0-7.9之间;保持DO和pH值分别在上述的区间范围内的不同取值，均能实现同等的效果，其他取值范围会影响生物膜的挂膜。
优选地：步骤(4)中对MBBR反应器采取间歇流或者连续流进水方式，水力停留时间为11h-24h。
优选地：步骤(3)和步骤(4)中MBBR反应器内持续投加谷氨酸、天冬氨酸、海藻糖或甜菜碱的任意一种或几种(任意一种或几种的组合均能实现维持同等的功能)，并维持投加物质的终浓度为5mg/L-20mg/L，使得MBBR反应器中的红色鞘氨醇单胞菌在低温条件下能够维持相对的蛋白稳定。
优选地：红色鞘氨醇单胞菌的纯菌从中国普通微生物保藏管理中心获得，其保藏日期为2009年5月4日，其具体保藏号为CGMCC No.1.9113。
本发明中所述的低温条件指的是低温废水的温度，所述的低温废水的温度为5℃-15℃。
本发明中红色鞘氨醇单胞菌可以通过群体感应产生信号分子来加快微生物的胞外聚合物(生物膜的组分之一)的分泌，通过向MBBR反应器中投加耐低温固定化红色鞘氨醇单胞菌小球促进MBBR反应器内填料上胞外聚合物的分泌，提高微生物与填料之间、微生物与微生物之间的粘附力，加快微生物在载体填料上初始附着、生长和繁殖，从而可以加快低温条件下废水生物膜的挂膜速度，提高废水有机污染物、氨氮的处理效率，缩短MBBR反应器启动时间。经试验测试，MBBR反应器内投加1%的红色鞘氨醇单胞菌菌液(OD为1-1.5)产生N-酰基高丝氨酸内酯的信号分子相比未投加该菌液的MBBR反应器可提高3%-5%，胞外聚合物提高10%-20%，生物膜的微生物与填料载体间的粘附力提高15%-30%。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明通过控制营养强化剂(谷氨酸等)及培养条件(扩大培养的条件、接种的活性污泥的污泥浓度、低温废水浓度、MBBR反应器水力停留时间、DO浓度及pH值等)在一定范围内，可以使得到的生物膜在低温的极端条件下保持较高的微生物活性和污染物处理效率(COD去除率和氨氮去除率分别相对于传统方法平均提高4%和6%以上;同时单个载体的生物量平均提高63%以上，生物膜挂膜时间平均缩短3天以上)，从而加速低温下废水生物膜挂膜;
(2)本发明中向MBBR反应器中投加谷氨酸、天冬氨酸、海藻糖或甜菜碱，这使得MBBR反应器的营养环境在低温条件下维持相对的蛋白质平衡稳定，MBBR反应器内微生物仍保持较高的微生物活性，从而促进MBBR反应器内微生物及其生物膜的生长发育，这进一步缩短了废水生物膜在低温的极端条件下挂膜时间，也使废水生物膜保持较高的污染物处理能力;
(3)本发明中向MBBR反应器中投加一定量的耐低温固定化红色鞘氨醇单胞菌小球，可使得MBBR反应器在低温的极端条件下，可以利用红色鞘氨醇单胞菌促进分泌胞外聚合物的信号分子，促进种群动态发育，提高MBBR反应器中的微生物浓度，缩短MBBR反应器运行时间，耐冲击负荷能力，保证了整个系统的启动和稳定运行;
(4)本发明中耐低温固定化红色鞘氨醇单胞菌小球制备过程中，控制海藻酸钠、氯化钙溶液浓度，同时额外添加一定量的葡萄糖和谷氨酸，可使得耐低温固定化红色鞘氨醇单胞菌小球在低温的极端条件下，具有较大的机械强度和合适的密度，且也维持低温下所需的蛋白平衡，从而得到更好的固定化效果，使得保持较高的生物活性，起到加快生物膜挂膜的效果;
(5)本发明提供的低温条件下加速废水生物膜挂膜的方法，运行成本低、操作方便，普遍适用于废水处理领域，有很高实际应用价值，易于推广使用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
一种低温条件下加速废水生物膜挂膜的方法，它包括如下步骤：
真空冷冻干燥的红色鞘氨醇单胞菌恢复培养：采用75%酒精脱脂棉对含有冻干菌体的安瓿瓶外表面进行消毒后并进行火焰加热，接着锉刀或镊子敲下安瓿顶端;随后无菌吸管吸取0.5mL的液体培养基，滴入顶端已经破裂的安瓿瓶内轻轻震荡，使冻干菌体溶解呈悬浮状，然后吸取全部菌悬液，移植于装有5mL培养基的试管中恒温培养，恒温培养的条件为：pH为7.4的胰蛋白胨大豆肉汤培养基，在120r/min的转速及30℃下摇床培养36h。
(1)将红色鞘氨醇单胞菌转移到含有灭菌过后的液体培养基的锥形瓶内进行扩大培养，扩大培养的条件为：pH为7.4的胰蛋白胨大豆肉汤培养基，在120r/min的转速及30℃温度条件下摇床培养36h，并采用甘油冷冻管保存法保存少量扩大培养后菌液，以便后续使用。扩大培养后放置于10℃进行适应性驯化(低温适应性培养);其中低温适应性培养时培养基中加入谷氨酸和葡萄糖，谷氨酸的终浓度为15mg/L(谷氨酸的终浓度还可以选择8mg/L、10mg/L、11mg/L、12mg/L、13mg/L及14mg/L，选择这些终浓度范围内也能达到本实施例的同等效果)，葡萄糖的终浓度为50mg/L(葡萄糖的终浓度还可以选择40mg/L、45mg/L、55mg/L、60mg/L和65mg/L，选择这些终浓度范围内也能达到本实施例的同等效果);
(2)耐低温固定化红色鞘氨醇单胞菌小球制备：将OD值为3的红色鞘氨醇单胞菌菌悬液加入包含终浓度分别为2%海藻酸钠(质量体积百分比)、15mg/L谷氨酸和50mg/L葡萄糖的混合溶液中充分混匀，然后用注射器将其滴入6%CaCl2(质量体积百分比)溶液中，将得到的小球浸泡在6%CaCl2(质量体积百分比)中于4℃冰箱内避光交联12h，滤出小球，用无菌0.9%氯化钠溶液或磷酸盐缓冲液冲洗干净后备用，耐低温固定化红色鞘氨醇单胞菌小球密度在0.83-0.88g/cm3之间，直径为3-5mm之间;
(3)随后在10℃下，向含有高密度聚乙烯填料的MBBR反应器中加入好氧活性污泥(接种好氧活性污泥的污泥浓度为3000mg/L)和低温废水(其中低温废水的温度为10℃;其中低温废水COD浓度为300mg/L，碳源选择葡萄糖，使其微生物新陈代谢速率达到最大，氨氮浓度选择15mg/L，总磷的浓度选择3mg/L)后进行曝气处理24h，之后将好氧活性污泥与低温废水排出;
向经过曝气处理后的MBBR反应器中加入耐低温固定化红色鞘氨醇单胞菌小球和所述的低温废水进行曝气处理36h，耐低温固定化红色鞘氨醇单胞菌小球体积占反应器填充比为5%;
(4)继续向MBBR反应器间歇式投加低温废水培养，水力停留时间为12h，维持DO值为7mg/L-9mg/L的曝气量和7.2-7.4的pH值(DO值还可以选择8mg/L;pH值还可以选择7.3)，直到生物膜挂膜完成。
实验表明，与未实施本实施例例的MBBR反应器相比，本案例可以大大的加快10℃的低温条件(低温废水的温度为10℃)下COD浓度为300mg/L的废水生物膜的挂膜速率，缩短MBBR反应器的启动时间5天，大大提高生物膜的活性，从而提高污染物的去除效率，且达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A排放标准;在本实施例的其他条件不变下，设置低温废水温度为5℃，缩短MBBR反应器的启动时间4天，且达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A排放标准。
实施例2
一种低温条件下加速废水生物膜挂膜的方法，它包括如下步骤：
真空冷冻干燥的红色鞘氨醇单胞菌恢复培养：采用75%酒精脱脂棉对含有冻干菌体的安瓿瓶外表面进行消毒后并进行火焰加热，接着锉刀或镊子敲下安瓿顶端;随后无菌吸管吸取0.3mL的液体培养基，滴入顶端已经破裂的安瓿瓶内轻轻震荡，使冻干菌体溶解呈悬浮状，然后吸取全部菌悬液，移植于装有3mL培养基的试管中恒温培养，恒温培养的条件为：pH为7.4的胰蛋白胨大豆肉汤培养基，在150r/min的转速及28℃下摇床培养30h。
(1)将红色鞘氨醇单胞菌转移到含有灭菌过后的液体培养基的锥形瓶内进行扩大培养，扩大培养的条件为：pH为7.4的胰蛋白胨大豆肉汤培养基，在150r/min的转速及28℃温度条件下摇床培养30h，并采用甘油冷冻管保存法保存少量扩大培养后菌液，以便后续使用。扩大培养后放置于10℃进行适应性驯化(低温适应性培养);低温适应性培养时培养基中加入谷氨酸和葡萄糖，谷氨酸的终浓度为20mg/L(谷氨酸的终浓度还可以选择16mg/L、17mg/L、18mg/L和19mg/L，选择这些终浓度范围内也能达到本实施例的同等效果)，葡萄糖的终浓度为70mg/L(葡萄糖的终浓度还可以选择75mg/L、80mg/L、85mg/L、90mg/L、95mg/L和105mg/L，选择这些终浓度范围内也能达到本实施例的同等效果);
(2)耐低温固定化红色鞘氨醇单胞菌小球制备：将OD值为2.5(OD的取值还可以选择2.0和1.5，均能达到本实施例的同等效果)的红色鞘氨醇单胞菌菌悬液加入到包含终浓度分别为3%海藻酸钠(质量体积百分比)、15mg/L谷氨酸和70mg/L葡萄糖的混合溶液(海藻酸钠的质量体积百分比还可以为1%和2%，谷氨酸的浓度还可以选择10mg/L、13mg/L、18mg/L和20mg/L，葡萄糖的浓度还可以选择50mg/L、60mg/L、80mg/L、90mg/L和100mg/L，以上海藻酸钠、谷氨酸和葡萄糖三者浓度范围内的取值，基本上也能达到本实施例的效果)中充分混匀，然后用注射器将其滴入8%CaCl2(质量体积百分比)溶液(氯化钙的浓度还可以取值4%、5%、6%及7%，以上氯化钙浓度范围的取值，基本上也能达到本实施例的效果)中，将得到的小球浸泡在8%CaCl2(质量体积百分比)中于4℃冰箱内避光交联10h，滤出小球，用无菌0.9%氯化钠溶液或磷酸盐缓冲液冲洗干净后备用，耐低温固定化红色鞘氨醇单胞菌小球密度在0.85g/cm3-0.88g/cm3之间，直径为3mm-3.5mm之间;
(3)随后在15℃下，向含有高密度聚乙烯填料的MBBR反应器中加入好氧活性污泥(好氧活性污泥的污泥浓度为5000mg/L，好氧活性污泥的污泥浓度还可以选择1000mg/L、2000mg/L、3000mg/L、4000mg/L、6000mg/L、7000mg/L、8000mg/L，这些污泥浓度范围的取值选择基本上也能达到本实施例的效果)和低温废水(其中低温废水的温度为15℃，低温废水的温度还可以选择5℃和10℃，这些都可以实现本实施例;其中低温废水COD浓度为1000mg/L，低温废水COD浓度还可以选择200mg/L、300mg/L、400mg/L、500mg/L、600mg/L、700mg/L、800mg/L、900mg/L，这些COD浓度范围的取值基本上也能达到本实施例的效果;氨氮浓度选择50mg/L，氨氮浓度还可以选择10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、60mg/L，总磷的浓度选择10mg/L，总磷的浓度还可以选择2mg/L、3mg/L、4mg/L、5mg/L、6mg/L、7mg/L、8mg/L、9mg/L，上述氨氮浓度及总磷浓度范围的取值基本上也能达到本实施例的效果)后进行曝气处理24h，之后将好氧活性污泥与低温废水排出;
向经过曝气处理后的MBBR反应器中加入耐低温固定化红色鞘氨醇单胞菌小球和低温废水进行曝气处理30h(曝气处理的时间还可以选择24h、26h、28h、32h、34h及36h)，耐低温固定化红色鞘氨醇单胞菌小球体积占反应器填充比为4%(填充比还可以选择2%、3%和5%);
(4)继续向MBBR反应器间歇式投加低温废水培养，水力停留时间为12h，维持DO值为7-9的曝气量和7.2-7.4的pH值(DO值还可以选择2mg/L、3mg/L、4mg/L、5mg/L、6mg/L;pH值还可以选择7.0、7.1、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9)，直到生物膜挂膜完成。
其中，步骤(3)和(4)中向MBBR反应器内持续投加15mg/L的天冬氨酸(谷氨酸、天冬氨酸、海藻糖或甜菜碱中的任意一种或几种，这些组合方式在本实施例中都可以实现同等的功能，同时天冬氨酸(或其他组合方式)的浓度可以选择5mg/L、10mg/L及20mg/L，也在本实施例中都可以实现同等的效果)，使得MBBR反应器在低温条件下维持相对的蛋白稳定。本实施例在进行扩大培养后再进行低温适应性培养，红色鞘氨醇单胞菌可适应低温环境，相比未进行低温适应性扩大培养的实施方式，低温下脱氢酶活性可提高10%;与常规的固定化红色鞘氨醇单胞菌小球制备相比，耐低温固定化红色鞘氨醇单胞菌小球制备过程中控制海藻酸钠和氯化钙溶液浓度，可使得耐低温固定化红色鞘氨醇单胞菌小球在低温的极端条件下，机械强度增加5%，密度更接近水从而实现更好的流化，额外添加的葡萄糖和谷氨酸，可维持低温下所需的蛋白平衡，从而得到更好的固定化效果(单个固定化小球中生物量可提高10%，脱氢酶活性提高15%)。
本实施例中向MBBR反应器中投加天冬氨酸，控制接种好氧活性污泥浓度、MBBR反应器水力停留时间、DO浓度及pH值，相比未投加天冬氨酸和未控制到相应范围内环境条件和操作条件的实施方式，MBBR反应器在15℃低温条件下维持相对的蛋白质稳定，MBBR反应器内微生物活性(脱氢酶活性)可提高5%，COD、氨氮去除率可分别提高4%和6%，生物膜挂膜时间缩短3天。