处理高浓度叔丁醇废水菌种培养方法

　　申请日2013.03.04

　　公开(公告)日2013.06.26

　　IPC分类号C12N1/36; C12N1/32; C02F101/34; C02F3/34; C12R1/085; C12N1/20

　　摘要

　　本发明公开了一种用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法，以城市污水厂干污泥为原料，经厌氧驯化处理，兼氧驯化处理、筛选后，得到适合处理高浓度叔丁醇废水的菌种。

　　权利要求书

　　1.用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法，其特征在于：包括以下步骤：

　　a、厌氧驯化

　　所述的厌氧驯化包括六个步骤：

　　步骤(a1)为：将COD为1000～1500mg/L的叔丁醇废水与城市污水厂干污泥混合，使污泥浓度在4000～5000mg/L，控制温度在30～35℃范围内，搅拌同时加入营养剂培养基和无机盐培养基，在厌氧条件下驯化10～15天，停止搅拌，静止1小时使污泥沉降，倾去上层水及浮泥;

　　步骤(a2)为：在步骤(a1)的基础上，引入COD为2000～2500mg/L的叔丁醇废水，补充干泥，使污泥浓度在4000～5000mg/L，控制温度在30～35℃范围内，加入营养培养基和无机盐培养基，在厌氧条件下驯化10～15天，停止搅拌，静止1小时使污泥沉降，倾去上层水及浮泥，补充干泥，使污泥浓度在4000～5000mg/L;

　　步骤(a3)为：在步骤(a2)的基础上，引入COD为3000～3500mg/L的叔丁醇废水，补充干泥，使污泥浓度在4000～5000mg/L，控制温度在30～35℃范围内，加入营养培养基和无机盐培养基，在厌氧条件下驯化10～15天，停止搅拌，静止1小时使污泥沉降，倾去上层水及浮泥;

　　步骤(a4)为：在步骤(a3)的基础上，引入COD为4000～4500mg/L的叔丁醇废水，补充干泥，使污泥浓度在4000～5000mg/L，控制温度在30～35℃范围内，加入营养培养基和无机盐培养基，在厌氧条件下驯化10～15天，停止搅拌，静止1小时使污泥沉降，倾去上层水及浮泥;

　　步骤(a5)为：在步骤(a4)的基础上，引入COD为5000～5500mg/L的叔丁醇废水，补充干泥，使污泥浓度在4000～5000mg/L，控制温度在30～35℃范围内，加入营养培养基和无机盐培养基，在厌氧条件下驯化10～15天，停止搅拌，静止1小时使污泥沉降，倾去上层水及浮泥;

　　步骤(a6)为：在步骤(a5)的基础上，引入COD为5500～6000mg/L的叔丁醇废水，补充干泥，使污泥浓度在4000～5000mg/L，控制温度在30～35℃范围内，加入营养培养基和无机盐培养基，在厌氧条件下驯化10～15天，厌氧驯化完成即得兼氧驯化所需的活性污泥;

　　b、兼氧驯化

　　所述的兼氧驯化包括七个步骤：

　　步骤(b1)为：将步骤(a6)得到的活性污泥与COD值为3000mg/L的叔丁醇废水混合，使污泥浓度在3000～4000mg/L，加入营养培养基和无机盐培养基，鼓入空气，控制温度在30～35℃范围内，搅拌24～48小时，静置1小时后，倾析去除上层水及浮泥;

　　步骤(b2)为：在(b1)的基础上加入COD为3500mg/L的叔丁醇废水，补加步骤(a6)中得到的活性污泥，使污泥浓度在3000～4000mg/L，加入营养培养基和无机盐培养基，鼓入空气，控制温度在30～35℃范围内，搅拌24～48小时;静置1小时后，倾析去除上层水及浮泥;

　　步骤(b3)为：在(b2)的基础上加入COD为4000mg/L的叔丁醇废水，补加步骤(a6)中得到的活性污泥，使污泥浓度在3000～4000mg/L，加入营养培养基和无机盐培养基，鼓入空气，控制温度在30～35℃范围内，搅拌24～48小时;静置1小时后，倾析去除上层水及浮泥;

　　步骤(b4)为：在(b3)的基础上加入COD为4500mg/L的叔丁醇废水，补加步骤(a6)中得到的活性污泥，使污泥浓度在3000～4000mg/L，加入营养培养基和无机盐培养基，鼓入空气，控制温度在30～35℃范围内，搅拌24～48小时; 静置1小时后，倾析去除上层水及浮泥;

　　步骤(b5)为：在(b4)的基础上加入COD为5000mg/L的叔丁醇废水，补加步骤(a6)中得到的活性污泥，使污泥浓度在3000～4000mg/L，加入营养培养基和无机盐培养基，鼓入空气，控制温度在30～35℃范围内，搅拌24～48小时;静置1小时后，倾析去除上层水及浮泥;

　　步骤(b6)为：在(b5)的基础上加入COD为5500mg/L的叔丁醇废水，补加步骤(a6)中得到的活性污泥，使污泥浓度在3000～4000mg/L，加入营养培养基和无机盐培养基，鼓入空气，控制温度在30～35℃范围内，搅拌24～48小时;静置1小时后，倾析去除上层水及浮泥;

　　步骤(b7)为：在(b6)的基础上加入COD为6000mg/L的叔丁醇废水，补加步骤(a6)中得到的活性污泥，使污泥浓度在3000～4000mg/L，加入营养培养基和无机盐培养基，鼓入空气，控制温度在30～35℃范围内，搅拌24～48小时;静置1小时后，倾析去上层水及少量浮泥，下层污泥呈棕黑色，颗粒状网状结构，此活性污泥既为处理叔丁醇废水菌种。

　　2.根据权利要求1所述的用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法，其特征在于：所述的污水厂干泥用量为使污泥浓度达到4000～5000mg/L。

　　3.根据权利要求1所述的用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法，，其特征在于：所述的步骤(a)中营养培养基选用：酵母膏、牛奶、葡萄糖、淀粉或氨基酸中的至少一种;其营养培养基每次加入量为泥水总质量的0.05～2%。

　　4.根据权利要求1所述的用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法，其特征在于：步骤(b)中的营养培养基选用：酵母膏、甲醇或乙醇中的至少一种;其营养培养基加入量为泥水总质量的0.01～1%。

　　5.根据权利要求1所述的一种处理高浓度叔丁醇废水的菌种及其培养方法，其特征在于：所述的无机盐营养基选用：磷酸氢钾、磷酸二氢钾、硫酸镁、氯化钙、氯化钠、硝酸铵或硫酸锰中的至少一种;加入量为叔丁醇废水中C︰N︰P重量比为100︰5︰1。

　　6.根据权利要求1所述的用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法，其特征在于：所述步骤(a)中，叔丁醇废水的pH=7.0～8.2。

　　7.根据权利要求1所述的用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法，其特征在于：所述步骤(b)中，含叔丁醇废水pH=6.5～7.5。

　　8.根据权利要求1所述的用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法，，其特征在于：所述的步骤(a)中，每次驯化时间10～15天，总厌氧驯化时间在60～90天。

　　9.根据权利要求1所述的用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法，其特征在于：在上述步骤(b)中，通过吹入控制空气引吹入量，控制废水的溶氧量在0.2～2.0mg/L范围内。

　　说明书

　　用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法

　　技术领域

　　本发明涉及有机污水处理领域，具体地说涉及一种用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法。

　　背景技术

　　高浓度叔丁醇废水是一种可生化性很差的有机废水，其BOD值在0.5以下。鉴于此，国内外一般采用物理化学方法处理该废水。李荣等《上海环境科学》2007年第二期中发表的论文，采用超声波搅拌下，Fenton试剂氧化处理含叔丁醇废水。又如张树德等于《2011中国环境科学学会学术年会论文集》中提出用臭氧技术处理含叔丁醇废水的方法。这些物理化学方法均有处理成本高、设备技术复杂的缺点，难以应用于工业化规模的废水处理中。因此，采用生化方法处理高浓度叔丁醇废水，培养能够用于工业规模生化处理叔丁醇废水的菌种，一直是业界人士高度关注的焦点。

　　发明内容

　　本发明的目的，在于提供一种用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法。本发明以城市污水厂干污泥为原料，经厌氧驯化处理，兼氧驯化处理、筛选后，得到适合处理高浓度叔丁醇废水的菌种。用其处理COD含量为5000～6000mg/L的叔丁醇废水，去除率达到95%以上。

　　为实现上述方案，本发明采用如下技术方案实现：

　　用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法，包括以下步骤：

　　a、厌氧驯化

　　所述的厌氧驯化包括六个步骤：

　　步骤(a6)为：在步骤(a5)的基础上，引入COD为5500～6000mg/L的叔丁醇废水，补充干泥，使污泥浓度在4000～5000mg/L，控制温度在30～35℃ 范围内，加入营养培养基和无机盐培养基，在厌氧条件下驯化10～15天，厌氧驯化完成即得兼氧驯化所需的活性污泥;

　　b、兼氧驯化

　　所述的兼氧驯化包括七个步骤：

　　步骤(b2)为：在(b1)的基础上加入COD为3500mg/L的叔丁醇废水，补加步骤(a6)中得到的活性污泥，使污泥浓度在3000～4000mg/L，补加步骤(a6)中得到的活性污泥，加入营养培养基和无机盐培养基，鼓入空气，控制温度在30～35℃范围内，搅拌24～48小时;静置1小时后，倾析去除上层水及浮泥;

　　所述的污水厂干泥用量为使污泥浓度达到4000～5000mg/L;

　　所述的步骤(a)中营养培养基选用：酵母膏、牛奶、葡萄糖、淀粉或氨基酸中的至少一种;其营养培养基每次加入量为泥水总质量的0.05～2%;

　　步骤(b)中的营养培养基选用：酵母膏、甲醇或乙醇中的至少一种;其营养培养基加入量为泥水总质量的0.01～1%;

　　所述的无机盐营养基选用：磷酸氢钾、磷酸二氢钾、硫酸镁、氯化钙、氯化钠、硝酸铵或硫酸锰中的至少一种;加入量为叔丁醇废水中C︰N︰P重量比为100︰5︰1;

　　所述步骤(a)中，叔丁醇废水的pH=7.0～8.2;

　　所述步骤(b)中，含叔丁醇废水pH=6.5～7.5;

　　所述的步骤(a)中，每次驯化时间10～15天，总厌氧驯化时间在60～90天;

　　在上述步骤(b)中，通过吹入控制空气引吹入量，控制废水的溶氧量在0.2～2.0mg/L范围内。

　　通过上述步骤后，污泥呈深褐色，每一次反应后明显增加，活性污泥呈颗粒状，粒子较步骤(a)处理后的活性污泥明显增大。在显微镜下可观察到团状及丝网菌团，且有小虫存在于菌团表面。此菌株为生物降解叔丁醇废水的高效菌种，经测定其6Sr DNA序列与蜡状芽孢杆菌的菌株同源性在98%以上。初步鉴定其为Bacillus cereus类的菌种系列。

　　由步骤(b)得到的活性污泥，其中所含菌种特别适用于生化处理含叔丁醇废水。其处理能力在叔丁醇废水COD值高达5000～6000mg/L时，去除率可达95%以上。该菌种有活性高、培养过程简单易行，适合于工业化处理含叔丁醇废水的优点。

　　本发明的有益效果在于：以城市污水厂干污泥为原料，经厌氧驯化处理，兼氧驯化处理、筛选后，得到适合处理高浓度叔丁醇废水的菌种。用其处理COD含量为5000～6000mg/L的叔丁醇废水，去除率达到95%以上。

　　具体实施方式

　　下面通过具体的实施例，对本发明做详细的描述：

　　实施例1

　　用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法，包括以下步骤：

　　a、厌氧驯化

　　1000ml反应瓶，带搅拌、温度计。投入城市污水厂干污泥(呈黑色)20克，含叔丁醇废水600ml(COD1200mg/L)。加入酵母膏0.3克，葡萄糖5克。磷酸二氢钾与硫酸镁，硝酸铵，氯化钠混合物，使废水中C︰N︰P达到100︰5︰1左右。水浴控制瓶内温度在33℃，缓慢搅拌7天后，停止搅拌，静置，倾析去上层水及浮泥，再加入COD值为2000mg/L的叔丁醇废水400ml，补充干污泥使污泥浓度在4000～5000mg/L，补充酵母膏0.3克，葡萄糖0.5克，同上无机盐营养基少量，使废水中C︰N︰P约为100︰5︰1，升温至33℃，搅拌反应7天后，停止搅拌，静置，倾析去上层水及浮泥。同上补加干污泥，加入COD2500mg/L的叔丁醇废水，营养剂及无机盐培养基，升至33℃搅拌反应7天。

　　重复上述操作直至70天后，COD为6000mg/L的叔丁醇废水反应完毕。仔细倾去瓶上部水相后，得到活性厌氧污泥，其生物活性良好。

　　b、兼氧驯化

　　1000ml反应瓶，带搅拌、温度计及插入瓶下部的气体鼓泡器。投入COD为3000mg/L含叔丁醇废水500ml，加入厌氧驯化得到的活性厌氧污泥，使污泥浓度在3000～4000mg/L，加入酵母膏营养剂0.2克，由磷酸氢钾，硫酸镁，硫酸锰，硝酸铵，氯化钠，氯化钙组成的无机营养基，使废水中C：N：P达到100：5：1(重量比)，测废水的pH值为7.0。

　　启动搅拌，缓缓搅动，用水浴控制瓶内温度在30～35℃。引入空气，控制流量鼓泡进入瓶内液体下部反应，使溶氧量保持在0.5～1.0之间。连续48小时后，停止搅拌，沉降1小时，仔细倾析去上层水及浮泥，加入COD值为3500mg/L的叔丁醇废水500ml，补充厌氧驯化得到的活性厌氧污泥，使污泥浓度在3000～4000mg/L，补充酵母膏0.2克，少量由磷酸氢钾，硫酸镁，硫酸锰，硝酸铵，氯化钠，氯化钙组成的无机营养基，使废水中元素重量比C：N：P为100：5：1.再次升温至30～35℃，于溶氧量在0.5～1.0mg/L下反应48小时。重复上述操作，直至加入COD值为6000mg/L的叔丁醇废水驯化完成。静置1小时后，倾析去上层水及少量浮泥。下层污泥呈棕黑色，颗粒状网状结构。从显微镜中可见到有团状，丝网状菌团，且有小虫存在于菌团表面。此活性污泥用于处理叔丁醇废水效果良好。

　　在上述重复驯化操作中，若pH值低于6.5，应补充碱使pH值为6.5～7.5.

　　将COD值为5800mg/L的叔丁醇废水500ml投入一个装有机械搅拌，温度计，空气鼓泡装置的1000ml反应瓶中，再加入兼氧驯化中得到的活性污泥，使污泥浓度达到4000-5000mg/L，在缓慢搅拌下，水浴控制内温在30～35℃，引入空气，使瓶内废水中溶氧量为0.5～1.2mg/L。反应72小时后，取样检测，废水中COD值降为1200mg/L。(以上操作为兼氧操作)

　　继续反应，提高空气引入量，使瓶内废水溶氧量达到3～4mg/L，温度30～35℃下搅拌反应48小时。取水样分析，废水COD降至220mg/L，COD去除率达96.2%。(以上为耗氧过程)。