申请日2017.11.08
公开(公告)日2018.03.23
IPC分类号C12N11/14; C12N1/20; C02F3/12
摘要
本发明属于工业废水生化处理领域，具体涉及一种含盐废水处理的活性污泥的驯化剂的制备方法。本发明从腌肉中筛选一种高效嗜盐菌，投加嗜盐的菌种，改善微生物组成，增强反应主体活性污泥的活性，因其特殊的耐盐机理，适于在高盐环境生长并降解有机物，嗜盐菌既可以从环境中直接吸收甜菜碱和四氢嘧啶等，也可以通过吸收其底物在细胞内自行合成，这种机制可使微生物在高盐环境中抵抗渗透压的改变，进而具有较强的适应力，提高抗盐度冲击能力。
权利要求书
1.一种含盐废水处理的活性污泥的驯化剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
取腌肉切块，加入到质量分数为0.9%生理盐水中混合均匀，振荡，静置，取上清液，使用无菌水将上清液稀释至10-5的稀释级，得菌液，取稀释后嗜盐菌菌液接种至嗜盐菌富集液体培养基中培养，重复富集培养2次，得嗜盐菌富集培养液，挑取嗜盐菌富集培养液划线接种至嗜盐菌分离纯化平板培养基，培养，得嗜盐菌培养物，挑取菌径最大的菌落，重复划线培养2~3次，得纯化嗜盐菌菌落，挑取纯化嗜盐菌菌落接种至嗜盐菌富集液体培养基中培养，得纯化嗜盐菌培养液，离心，取菌丝体，干燥，得嗜盐菌粉末;
取污泥加入无菌水，振荡，静置，取上清液，并将上清液加入硝化菌富集培养基中培养，得富集培养菌液，将富集培养菌液用质量分数为0.9%的生理盐水梯度稀释至10-7的稀释级，得稀释液后菌液，取稀释后菌液涂布于硝化菌分离纯化培养基，培养，挑取产生蓝色晕圈的菌落接种至硝化菌分离纯化培养基划线分离2~3次，得纯化硝化菌菌落，挑取纯化硝化菌菌落接种至硝化菌富集培养基中，培养，得纯化硝化菌培养液，离心，取菌丝体，干燥，得硝化菌粉末;
将花生壳基生物质炭烘干，研磨捣碎后过筛，得花生壳基炭粉末，将花生壳基炭粉末加入KOH溶液中，浸泡，得花生壳基炭浸泡物，将花生壳基炭浸泡物置于石英舟中，放入烘箱中，设定温度为600~800℃，恒温活化，得活化花生壳基炭，将活化花生壳基炭用浓度为0.1mol/L的盐酸溶液洗涤，得酸洗花生壳基炭，用去离子水洗涤酸洗花生壳基炭至pH至7.0±0.2，干燥，制得花生壳基多孔炭;
将嗜盐菌粉末、硝化菌粉末、花生壳基多孔炭、海藻糖、甜菜碱按质量比3：5：15：5：2混合均匀，即可用作含盐废水处理的活性污泥的驯化剂。
2.根据权利要求1所述的含盐废水处理的活性污泥的驯化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中嗜盐菌提取原料腌肉购于农贸市场;嗜盐菌分离纯化平板培养基的配方为按质量份数计，取NaCl 40~50份，无水MgSO4 9~11份，柠檬酸钠2~3份，KCl 2~5份，无水CaCl20.2~0.5份，蛋白胨10~15份，酵母抽提物2~5份，琼脂20~25份，水1000份，pH 7.5±0.2，121℃灭菌15 min;嗜盐菌富集液体培养基：去掉嗜盐菌分离纯化平板培养基中琼脂成分，其他组分不变。
3.根据权利要求1所述的含盐废水处理的活性污泥的驯化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中腌肉规格为0.5cm×0.5cm块状，腌肉与质量分数为0.9%生理盐水的质量比为1：10;上清液与无菌水的体积比为1：9;稀释后嗜盐菌菌液按体积比1：8接种至嗜盐菌富集液体培养基中，30~35℃、180r/min培养2~3天;嗜盐菌培养物的培养条件为30~35℃培养2~3天;纯化嗜盐菌培养液的培养条件为30~35℃培养3~5天。
4.根据权利要求1所述的含盐废水处理的活性污泥的驯化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中反硝化菌提取原料取自某泡菜厂附近的高盐废水中沉积污泥;硝化菌富集培养基：按质量分数计，取蛋白胨12~15份，NaCl6~8份，KNO3 1~2份，丁二酸钠2~3份，水1000份，pH 值为7.0±0.5;硝化菌分离纯化培养基：按质量分数计，取Na2HPO4 7~8份，KH2PO42~3份，MgSO4·7H2O0.05~0.1份，KNO31~2份，丁二酸钠9~12份，溴百里酚蓝0.1~0.2份，无水乙醇5~6份，琼脂20~25份，水1000份，pH值7.0±0.3。
5.根据权利要求1所述的含盐废水处理的活性污泥的驯化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中污泥与无菌水的质量比为1：10;上清液按体积比1：9加入硝化菌富集培养基中，28~30 ℃培养18~24h;纯化硝化菌培养液培养条件为30~35℃培养2~3天。
6.根据权利要求1所述的含盐废水处理的活性污泥的驯化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中花生壳生物质炭购买于河南三利公司;花生壳基炭粉末与KOH溶液的质量比为2：1，浸泡24~36h。
7.根据权利要求1所述的含盐废水处理的活性污泥的驯化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中嗜盐菌粉末、硝化菌粉末、花生壳基多孔炭、海藻糖、甜菜碱的质量比为3：5：15：5：2。
说明书
一种含盐废水处理的活性污泥的驯化剂的制备方法
技术领域
本发明属于工业废水生化处理领域，具体涉及一种含盐废水处理的活性污泥的驯化方法。
背景技术
高盐废水是指水中无机盐质量分数大于1%的废水，其来源包括：(1)海水利用：海水加工、海产养殖和海水代用排放产生的废水;(2)工业废水：食品、石油、化工、印染、造纸、皮革、制药、发酵等行业广泛产生高含盐高浓有机废水;(3)其它：船舶压舱水、废水最小化产生的含盐水(垃圾渗滤液、反渗透浓排水)、大型船舰生活污水。在沿海地区，若能将高盐废水中的有机物和营养物质降低到排放标准规定的限值以下，直接排海不会对生态环境造成大的影响;在内陆地区，必须同时除去高盐废水中的无机盐、有机物和营养物才能排放，否则任何偏颇的处理或管理方式都会对生态环境造成严重损害。因此，在沿海地区，若采用生化方法及其组合工艺将高盐废水中的污染物物和营养物处理到排放标准限值以下，可直接排放，可在很大程度上降低高盐废水处理的投资和运行费用;在内陆地区，若采用基于生化及其组合工艺将高盐废水净化处理后，再采用膜法、蒸发或其它工艺进行除盐，，回收得到的无机盐稍作精制或不做精制即可作为较高纯度的工业盐，由此可抵消部分除盐投资和运行费用，而且从根本上避免了固废的产生、污染物的转移和二次污染的可能性。
活性污泥是一种由细菌、真菌、原生动物、后生动物及藻类等微生物和它们所附着的有机物质、无机物质构成的絮状污泥的总称，主要用途为生活污水和工业废水的处理，具有生物活性和一定降解废水能力的絮状污泥。
相对于物化方法，生化处理一般更为经济友好，是生活污水和工业废水处理方法的首要选择;但是，传统观点和工程实践均认为：高盐浓度对普通微生物细胞的生长代谢具有抑制或毒害作用，高盐环境下生化处理效率和稳定性都较差。因此，普通生化法不能直接用于高盐废水处理，必须获得耐盐微生物或提高活性污泥的耐盐能力，才能够适应高盐废水生化处理的需要。目前，高盐废水生化处理的主要方法包括：盐度驯化、稀释生化、选择耐盐度高的生化工艺、接种嗜盐菌强化生物处理。
活性污泥通用的驯化方法按照投加菌种分为(1)投加活性污泥，繁殖到预定沉降比时，加入实际废水鼓风曝气，由少量到全量逐级驯化。(2)投加特定菌种，先放进小型培养箱高营养液繁殖后，然后投入大池再繁殖达到所需的沉降比。按照培养驯化程序分为：(1)同步培养驯化，即用粪便水或生活污水培养活性污泥的同时加入要处理的工业废水。(2)异步培养驯化，即先用粪便水或生活污水培养活性污泥，然后浓度梯度递增的方式投加工业废水，直至活性污泥达到所需的沉降比。
盐度驯化普通活性污泥可以使其获得一定的耐盐能力，但依靠驯化获得的耐盐能力很有限，一般不超过3.5%，最高不超过5%;而且，生化处理系统发挥稳定的处理效果的原因：依赖于活性污泥法中多种微生物种群构成的复杂生态系统及其相互作用，盐度驯化破坏了普通非耐盐微生物形成的高度稳定的微生物群落结构，盐度驯化过程中促使活性污泥中的少数弱嗜盐微生物和耐盐微生物获得竞争优势，但由于种类太少、驯化时间往往不够，而难以形成稳定的种群群落结构，从而导致处理效率不高且效果不稳定。驯化获得的活性污泥耐盐能力不稳定、抗盐度冲击能力差;驯化时间长、在高盐环境下处理效率下降。先稀释再生化可以避免高盐浓度对微生物的抑制和毒害作用，但废水处理投资和运行费用都增加，只适用于水量小且有其它低盐废水来源进行稀释的情况。
因此，针对现有高盐废水生化处理方法的缺陷和局限性，我们有必要提出一种简单易操作的可用于含盐废水处理的活性污泥的培养方法，以此来适应于社会和有关部门的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前普通盐度驯化活性污泥的耐盐能力低，抗盐度冲击能力差，在高盐环境下处理效率低的问题，提供了一种含盐废水处理的活性污泥的驯化剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种含盐废水处理的活性污泥的驯化剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(1)取腌肉切块，加入到质量分数为0.9%生理盐水中混合均匀，振荡，静置，取上清液，使用无菌水将上清液稀释至10-5的稀释级，得菌液，取稀释后嗜盐菌菌液接种至嗜盐菌富集液体培养基中培养，重复富集培养2次，得嗜盐菌富集培养液，挑取嗜盐菌富集培养液划线接种至嗜盐菌分离纯化平板培养基，培养，得嗜盐菌培养物，挑取菌径最大的菌落，重复划线培养2~3次，得纯化嗜盐菌菌落，挑取纯化嗜盐菌菌落接种至嗜盐菌富集液体培养基中培养，得纯化嗜盐菌培养液，离心，取菌丝体，干燥，得嗜盐菌粉末;
(2)取污泥加入无菌水，振荡，静置，取上清液，并将上清液加入硝化菌富集培养基中培养，得富集培养菌液，将富集培养菌液用质量分数为0.9%的生理盐水梯度稀释至10-7的稀释级，得稀释液后菌液，取稀释后菌液涂布于硝化菌分离纯化培养基，培养，挑取产生蓝色晕圈的菌落接种至硝化菌分离纯化培养基划线分离2~3次，得纯化硝化菌菌落，挑取纯化硝化菌菌落接种至硝化菌富集培养基中，培养，得纯化硝化菌培养液，离心，取菌丝体，干燥，得硝化菌粉末;
(3)将花生壳基生物质炭烘干，研磨捣碎后过筛，得花生壳基炭粉末，将花生壳基炭粉末加入KOH溶液中，浸泡，得花生壳基炭浸泡物，将花生壳基炭浸泡物置于石英舟中，放入烘箱中，设定温度为600~800℃，恒温活化，得活化花生壳基炭，将活化花生壳基炭用浓度为0.1mol/L的盐酸溶液洗涤，得酸洗花生壳基炭，用去离子水洗涤酸洗花生壳基炭至pH至7.0±0.2，干燥，制得花生壳基多孔炭;
(4)将嗜盐菌粉末、硝化菌粉末、花生壳基多孔炭、海藻糖、甜菜碱按质量比3：5：15：5：2混合均匀，即可用作含盐废水处理的活性污泥的驯化剂。
所述步骤(1)中嗜盐菌提取原料腌肉购于农贸市场;嗜盐菌分离纯化平板培养基的配方为按质量份数计，取NaCl 40~50份，无水MgSO4 9~11份，柠檬酸钠2~3份，KCl 2~5份，无水CaCl2 0.2~0.5份，蛋白胨10~15份，酵母抽提物2~5份，琼脂20~25份，水1000份，pH 7.5±0.2，121℃灭菌15 min;嗜盐菌富集液体培养基：去掉嗜盐菌分离纯化平板培养基中琼脂成分，其他组分不变。
所述步骤(1)中腌肉规格为0.5cm×0.5cm块状，腌肉与质量分数为0.9%生理盐水的质量比为1：10;上清液与无菌水的体积比为1：9;稀释后嗜盐菌菌液按体积比1：8接种至嗜盐菌富集液体培养基中，30~35℃、180r/min培养2~3天;嗜盐菌培养物的培养条件为30~35℃培养2~3天;纯化嗜盐菌培养液的培养条件为30~35℃培养3~5天。
所述步骤(2)中反硝化菌提取原料取自某泡菜厂附近的高盐废水中沉积污泥;硝化菌富集培养基：按质量分数计，取蛋白胨12~15份，NaCl6~8份，KNO3 1~2份，丁二酸钠2~3份，水1000份，pH 值为7.0±0.5;硝化菌分离纯化培养基：按质量分数计，取Na2HPO4 7~8份，KH2PO42~3份，MgSO4·7H2O0.05~0.1份，KNO31~2份，丁二酸钠9~12份，溴百里酚蓝0.1~0.2份，无水乙醇5~6份，琼脂20~25份，水1000份，pH值7.0±0.3。
所述步骤(2)中污泥与无菌水的质量比为1：10;上清液按体积比1：9加入硝化菌富集培养基中，28~30 ℃培养18~24h;纯化硝化菌培养液培养条件为30~35℃培养2~3天。
所述步骤(3)中花生壳生物质炭购买于河南三利公司;花生壳基炭粉末与KOH溶液的质量比为2：1，浸泡24~36h。
所述步骤(4)中嗜盐菌粉末、硝化菌粉末、花生壳基多孔炭、海藻糖、甜菜碱的质量比为3：5：15：5：2。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
(1)本发明从腌肉中筛选一种高效嗜盐菌，投加嗜盐的菌种，改善微生物组成，增强反应主体活性污泥的活性，因其特殊的耐盐机理，适于在高盐环境生长并降解有机物，嗜盐菌既可以从环境中直接吸收甜菜碱和四氢嘧啶等，也可以通过吸收其底物在细胞内自行合成，这种机制可使微生物在高盐环境中抵抗渗透压的改变，进而具有较强的适应力，提高抗盐度冲击能力;
(2)在高盐废水处理中，盐度高造成脱氮菌种的脱氢酶活性降低、细胞质壁分离、生长代谢受到抑制，这使得常规的生物处理法不但脱氮效率降低，有机物也不能得到很好降解，处理效果不能满足废水排放标准的要求，本发明从高盐废水中沉积污泥中筛选高效的硝化细菌，并将这种特种高效菌投放于高含盐废水的活性污泥中，通过驯化活性污泥，可以降低高盐废水中的氨氮含量，提高对于高盐废水的脱氮效率;
(3)本发明选用花生壳生物质炭制作多孔炭材料作为菌体附载基体，多孔炭结构中的大孔可以当做离子缓冲器，使得盐离子在孔道中的扩散路径大大缩短，从而有利于盐离子快速渗透到多孔炭的内部孔道，使附载于其中的菌体作用于高盐废水，介孔结构使得多孔炭材料具有更高的比表面积，与此同时降低了盐离子在溶液中流动时的内阻消耗;
(4)本发明添加海藻糖和甜菜碱作为外源保护剂，这些小分子物质的特点是高度水溶性、不带静电荷，在细胞内高浓度积累不会影响生物大分子如蛋白质和核酸的正常生理功能，但可以平衡细胞外的渗透压，当菌剂处理高盐废水受到盐分冲击时，活性污泥中微生物细胞可以快速吸收添加的甜菜碱而平衡外界渗透压，从而缩短活性污泥对高盐环境的适应期，减轻盐分对活性污泥的毒害。