申请日2016.06.23
公开(公告)日2016.09.21
IPC分类号C02F3/28; C02F11/04; C02F11/00
摘要
本发明公开了一种快速培养厌氧颗粒污泥的方法，具体地，根据本发明的方法采用投加微生物制剂的方式，对剩余污泥进行发酵处理，再将处理后的污泥放入厌氧反应器中，同厌氧絮状污泥混合培养，培养过程中投加N、P、Fe、Mn等营养元素，在71‑98天左右，可形成厌氧颗粒污泥，极大地缩短了颗粒污泥形成时间。且用本方法培育的厌氧颗粒污泥可以用于抗生素制药废水的处理，具有较高的COD去除率和抗生素降解效果。
摘要附图
权利要求书
1.一种快速培养厌氧颗粒污泥的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
在剩余污泥中接种红平红球菌(Rhodococcus erythropolis)进行发酵，然后将发酵产物与絮状厌氧污泥混合进行厌氧发酵从而制得所述厌氧颗粒污泥。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
(1)剩余污泥预处理
提供剩余污泥，65-99℃(优选为85-95℃，更优选为90-95℃)高温条件下搅拌处理5-15h(优选为6-10h，更优选为8-9h)，调节剩余污泥的pH至6-10(优选为7.5-9.5;更优选为9);
(2)剩余污泥发酵处理
提供红平红球菌(Rhodococcus erythropolis)菌液，并将所述菌液接种入经步骤(1)预处理过的剩余污泥中进行发酵;
(3)厌氧颗粒污泥的培养
将经过步骤(2)的发酵产物与絮状厌氧污泥混合，接种于上流式厌氧污泥床(UASB)反应器中进行厌氧培养，从而制得所述厌氧颗粒污泥。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，在高温处理之前调节所述剩余污泥的pH为10-11.5(优选为11)。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，剩余污泥的污泥浓度控制在70-150 g/L(优选为80-120 g/L ;更优选为约100g/L)，在25-35℃(优选为30℃)、100-250 r/min(优选为150-200 r/min ;更优选为180r/min)的条件下发酵60-90h(优选为72h)，发酵过程中pH控制在6-10(优选为7.5-9.5;更优选为9)。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述红平红球菌为保藏号为CGMCCNO.0643的红平红球菌菌株。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，发酵处理后的剩余污泥与絮状厌氧污泥混合比例为1-5:50-100;优选为1:30-80;更优选为1:50。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，接种体积为UASB体积的1/3-2/3(优选为1/2)，且剩余体积用抗生素制药废水补满。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，反应器内pH控制在6-8(优选为6.5-7.5;更优选为7)。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，废水补满后向UASB中投加CaCl2，优选地CaCl2终浓度为0.2-1.0 g/L ，更优选地为0.3-0.8 g/L，最优选地为0.5g/L。
10.红平红球菌(Rhodococcus erythropolis)在制备厌氧颗粒污泥中的用途;优选地，所述红平红球菌为保藏号为CGMCCNO.0643的红平红球菌菌株。
说明书
一种快速培养适于制药废水处理的厌氧颗粒污泥的方法
技术领域
本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种快速培养适于制药废水处理的厌氧颗粒污泥的方法。
背景技术
厌氧反应器在生产规模的废水处理中，运行的稳定性和高效性很大程度上取决于能否培养出沉降性能好和产甲烷活性强的厌氧颗粒污泥，如果厌氧反应器内的污泥以松散的絮状体存在，则易出现污泥流失、有机负荷低、处理效果差等问题。成熟的厌氧颗粒污泥属于稀缺、生长慢、难培养、出厂价格高、运输费用大的商品。一般而言，接种厌氧消化污泥可加快反应器的启动和厌氧颗粒污泥的培育过程，但对于工业化厌氧反应器而言，其启动所需要的大量厌氧消化污泥往往缺少足够来源，给工程应用带来了困难，接种好氧剩余污泥则成为常用的替代接种物。好氧剩余污泥量大而易得，但如何在厌氧生物处理系统中将其尽快培育为颗粒化的厌氧活性污泥，是工程应用必须解决的一个技术问题。
关于厌氧颗粒污泥的形成及其机制已有很多报道，但大都是基于以厌氧消化污泥为接种物的研究。在中国专利申请CN103787563A中公开的一种利用好氧剩余污泥培养厌氧颗粒污泥的方法，该方法也是利用剩余污泥进行厌氧颗粒污泥的培养，其主要步骤是：将好氧剩余污泥用啤酒废水厌氧浸泡处理，再将处理后的污泥放入厌氧反应器中进行厌氧颗粒污泥的培养。经过160-175天培养后，可得到厌氧颗粒污泥。该方法主要不足之处是培养时间较长。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种简单、高效的厌氧颗粒污泥培育方法。另外，在抗生素生产过程中会排放大量含有抗生素的废水，给生态环境造成了极大的压力。因此，本领域技术人员致力于开发抗生素制药废水的处理工艺。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种快速培养适于制药废水处理的厌氧颗粒污泥的方法。
根据本发明的方法则采用投加微生物制剂的方式，对剩余污泥进行发酵处理，再将处理后的污泥放入厌氧反应器中，同厌氧絮状污泥混合培养，培养过程中投加N、P、Fe、Mn等营养元素，在71-98天左右，可形成厌氧颗粒污泥，极大地缩短了颗粒污泥形成时间。且用本方法培育的厌氧颗粒污泥可以用于抗生素制药废水的处理，具有较高的COD去除率和抗生素降解效果。本发明以好氧剩余污泥为接种物，通过逐步增加进水量的方法，研究了厌氧反应器中厌氧颗粒污泥的形成过程及其形成机制，从而实现好氧剩余污泥的厌氧颗粒化培育及实现工程化应用。
为实现上述目的，本发明的第一方面，提供了一种快速培养厌氧颗粒污泥的方法，所述方法包括步骤：
在剩余污泥中接种红平红球菌(Rhodococcus erythropolis)进行发酵，然后将发酵产物与絮状厌氧污泥混合进行厌氧发酵从而制得所述厌氧颗粒污泥。
进一步地，所述方法包括步骤：
(1)剩余污泥预处理
提供剩余污泥，65-99℃(优选为85-95℃，更优选为90-95℃)高温条件下搅拌处理5-15h(优选为6-10h，更优选为8-9h)，调节剩余污泥的pH至6-10(优选为7.5-9.5;更优选为9);
(2)剩余污泥发酵处理
提供红平红球菌(Rhodococcus erythropolis)菌液，并将所述菌液接种入经步骤(1)预处理过的剩余污泥中进行发酵;
(3)厌氧颗粒污泥的培养
将经过步骤(2)的发酵产物与絮状厌氧污泥混合，接种于上流式厌氧污泥床(UASB)反应器中进行厌氧培养，从而制得所述厌氧颗粒污泥。
进一步地，步骤(1)中，在高温处理之前调节所述剩余污泥的pH为10-11.5(优选为11)。
进一步地，步骤(2)中，剩余污泥的污泥浓度控制在70-150 g/L(优选为80-120 g/L ;更优选为约100g/L)，在25-35℃(优选为30℃)、100-250 r/min(优选为150-200 r/min ;更优选为180r/min)的条件下发酵60-90h(优选为72h)，发酵过程中pH控制在6-10(优选为7.5-9.5;更优选为9)。
进一步地，步骤(2)中，所述红平红球菌为保藏号为CGMCCNO.0643的红平红球菌菌株。红平红球菌公开于专利名称：红平红球菌及其在脱除含硫化合物中硫元素的应用，专利号：01134805.4。
进一步地，步骤(3)中，发酵处理后的剩余污泥与絮状厌氧污泥混合比例为1-5:50-100;优选为1:30-80;更优选为1:50。
进一步地，步骤(3)中，接种体积为UASB体积的1/3-2/3(优选为1/2)，且剩余体积用抗生素制药废水补满。
进一步地，步骤(3)中，反应器内pH控制在6-8(优选为6.5-7.5;更优选为7)。
进一步地，步骤(3)中，废水补满后向UASB中投加CaCl2，优选地CaCl2终浓度为0.2-1.0 g/L ，更优选地为0.3-0.8 g/L，最优选地为0.5g/L。
进一步地，步骤(3)中，培养方式为连续培养，培养温度为25-40℃，优选地为35℃。
进一步地，步骤(3)中，培养过程中每天向UASB中通入抗生素制药废水，并投加NH4Cl、KH2PO4，同时加入FeCl2 和MnCl2。
进一步地，步骤(3)中，培养过程中控制COD：N：P为500-200:7-3:1，优选为300:5:1。
进一步地，步骤(3)中，FeCl2 和/或MnCl2添加量为2-8mg/L;优选地为5mg/L。
在另一优选例中，所述方法包括步骤：
(1)剩余污泥预处理：
剩余污泥取自污水处理厂，向好氧的剩余污泥中投加NaOH，调节pH=11，于90℃条件下搅拌处理8h，然后加HCl调节pH=9;
(2)剩余污泥发酵处理：
向牛肉膏蛋白胨培养基中接入红平红球菌(Rhodococcus erythropolis)，该菌保藏于“中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心”，其保藏号为CGMCCNO.0643，在30℃、180r/min条件下培养48h，制得菌液的种子液;
将菌液种子液按照5%的接种量，接入经过步骤1预处理过的剩余污泥中，剩余污泥的污泥浓度控制在100g/L，在30℃、180r/min的条件下发酵72h，发酵过程中pH控制在9;
(3)厌氧颗粒污泥的培养：
将经过发酵处理后的剩余污泥与絮状厌氧污泥按照1:50的比例混合，形成接种污泥，将接种污泥放置于上流式厌氧污泥床(UASB)反应器中，接种污泥的体积为UASB体积的1/2，剩余体积用抗生素制药废水补满，废水补满后反应器中污泥浓度为25gSS /L，加盐酸调节反应器内pH=7.5，并向UASB中投加CaCl2，使反应器内CaCl2终浓度为0.5g/L;
启动UASB进行厌氧培养，培养方式为连续培养，培养温度控制在35℃，控制UASB内的pH在7-8。每天向UASB中通入抗生素制药废水，并投加NH4Cl、KH2PO4，控制COD：N：P=300:5:1，同时加入FeCl2 和MnCl2，添加量均为5mg/L。进水COD控制在1500-5000mg/L之间，启动时污泥负荷控制为0.3kgCOD/(kgVSS·d)，稳定20天。当COD去除率达到80%以上后，便开始提升污泥负荷，污泥负荷每次提高幅度为0.1 kgCOD/(kgVSS·d)。当污泥负荷大于0.7kgCOD/(kgVSS·d)时且厌氧颗粒污泥粒径达到0.5-3mm时，可结束颗粒化过程，即可获得适于处理抗生素制药废水的厌氧颗粒污泥。
本发明的第二方面，提供了红平红球菌(Rhodococcus erythropolis)，在制备厌氧颗粒污泥中的用途。
优选地，所述红平红球菌为保藏号为CGMCCNO.0643的红平红球菌菌株。
该菌保藏于“中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心”，其保藏号为CGMCCNO.0643。
与现有方法相比，本发明的优点包括：
1.可以利用剩余污泥生产具有较高降解性能的厌氧颗粒污泥，减少固废排放，且培育时间较短。
2.生产的厌氧颗粒污泥可以有效应用于制药废水的处理，对于高毒性的制药废水具有良好的生物毒性抵抗能力和COD降解能力。
以下将结合附图对本发明的构思及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。