申请日2011.12.14
公开(公告)日2012.06.13
IPC分类号C02F3/34; C12R1/01; C12R1/40; C12N11/14
摘要
本发明公开一种采用在线投菌装置处理废水的方法。主要通过在线培养高效降解菌，诱导高效降解菌降解酶表达和利用载体固定化所培养的高效降解菌，投加到污水处理系统中的技术，利用在线投菌装置实施在线培养技术。本发适合于难降解有机废水处理系统的旁路中。在污水处理系统中，可以提高降解特殊明有机污染物的有效微生物的浓度、迅速有效地降解目标污染物、加快系统启动、并改善污泥性能、缩短系统的启动时间、提高污水处理的效果、提高出水水质。本发明操作简单、制作成本低、实现了功能菌的在线培养、投加和控制，解决了人工投加菌种耗时费力的问题，降低了污水处理成本，可广泛应用于各种废水处理领域。
权利要求书
1.一种采用在线投菌装置处理废水的方法，其特征在于通过在线投菌装置，按照菌种在线培养、菌种诱导、微生物固定化和在线投菌的步骤进行：
一、菌种在线培养：
(1) 菌种：甲苯降解菌假单胞菌(Pseudomonas putida);苯胺降解菌戴尔福特菌属(Delftia tsuruhatensis)或者高效降解菌剂;
(2) 制备一级种子培养液：将上述菌种或者降解菌剂中的微生物，在成分为LB培养基或者蛋白胨牛肉膏培养基内摇瓶活化16-32h，至对数生长期(1×106个/ml-1×1010个/ml)，作为一级种子培养液;
(3) 二级种子培养液：取一级种子培养液按照2-10%(v/v)的接种量接于500升的种子罐中，培养16-32h，至对数生长期(1×106个/ml-1×1010个/ml);
(4) 菌种在线培养：通过菌种培养装置的加药口加入二级种子培养液于在线培养装置中，2-10%(v/v)的接种量;将菌种培养至对数生长期(1×106个/ml-1×1010个/ml);
上述菌种(3)二级种子所需的培养基和(4)在线培养所需的培养基成分均为：(NH4)2SO4 1%，K2HPO4 0.3%，KH2PO4 0.7%，MgSO4 0.05%，酵母抽提物0.5%，蛋白胨0.5%，pH为6-8，NaCl 为 0.75%，微量元素 0.02-0.04g/L;
(5)条件控制：在线菌种培养的条件由在线菌种培养器提供的装置来控制，其中溶氧控制1mg-5mg/L，低于该范围搅拌器转速和曝气量自动提高;pH设置为6-8;温度控制在20-30℃，超过范围，自动调节保温装置的热水和冷水阀门;
二、菌种诱导：
将在线培养的菌种利用自吸泵泵入菌种诱导培养装置中，诱导培养基的成分为：(NH4)2SO41%，K2HPO4 0.3%，KH2PO4 0.7%，MgSO4 0.05%，酵母膏 0.2%，蛋白胨0.2%，微量元素0.02-0.04g/L，同时加入甲苯和苯胺各100mg/L，用以诱导甲苯和苯胺降解菌双加氧酶的表达，设置的条件与在线培养的条件相同;
三、菌种固定化：
在固定化装置中装入粉末活性碳或者硅藻精土填料(0.5g/L)，将诱导后菌种的1/4泵入菌种固定化装置的反应池中，浸泡4h后，隔4h再次将诱导后菌种的1/4投加培养基一次，分4次将菌液泵入固定化装置中;经多次投加菌液和48h的浸泡，填料对菌的吸收量已接近饱和时，完成菌种的固定化;
四、在线投菌：
通过输送装置中的自吸泵，将上述固定于生物填料上的培养液泵入到好养生物池中;投加菌种的监测或者投加周期，通过定期检测投加到好养池中目标污染物的含量变化和DGGE-PCR来实现;其中所述的在线投菌装置包括：菌种培养装置(1)，菌种诱导装置(2)，菌种固定化装置(3)和输送装置(4);菌种培养装置(1)和菌种诱导装置(2)分别与数据分析处理装置(5)连接，数据处理装置(5)与显示屏(6)和打印机(7)相连接;菌种固定化装置(3)包括菌种固定化保温装置、输出口和输送装置(4)包括自吸泵和输送管路，菌种固定化装置上输出口与输送装置的自吸泵连接。
2.根据权利要求1所述的在线菌种培养的投菌装置，其特征在于：数据分析处理装置(5)包括pH电极、溶氧电极、曝气装置、温度电极、保温装置、药剂投加装置和搅拌器，采用智能PID控制器进行控制;温度电极、pH电极和溶氧电极与显示屏相连接。
说明书
一种采用在线投菌装置处理废水的方法
技术领域
本发明属于环境微生物学技术领域，涉及采用在线投菌装置处理废水的方法，更具体的说是一种菌种在线培养方法和安装在污水处理系统旁路的在线投菌装置。
背景技术
随着现代化工业的发展，有害有毒物质不断增加，高浓度难降解有机废水对环境微生物有一定的毒害作用，用一般的生物活性污泥方法治理，启动时间较慢，降解菌需要较长时间来驯化。通过向传统的生物处理系统中投加具有特定功能的微生物的生物强化技术恰好弥补这种不足，通过本发明技术可以有针对性地在线培养、诱导和固定化从自然界中筛选的有特殊作用的优势菌种或通过基因工程技术产生的高效菌种，去除废水中的目标降解物，提高有效微生物的浓度，增强对难降解污染物的降解能力，提高其降解速率，并改善原有生物处理体系对目标污染物的去除效能。
发明内容
本发明是为了解决上述高浓度难降解有机污染物降解的生物强化作用的应用，用于提供高效降解菌在线培养、诱导、固定化和投加的技术。扩大高效降解菌的浓度，提高降解效率。该技术直接应用于难降解废水处理上。本发明的目的主要是可以根据废水中污染物种类和浓度的变化，随时调节菌种的变化，通过在线培养、诱导、固定化进行菌种的投加。避免通过人工投加微生物菌剂，耗时费力，而且增加了污水处理成本。
为实现上述目的，本发明公开了如下的技术内容：
一种采用在线投菌装置处理废水的方法，其特征在于通过在线投菌装置，按照菌种在线培养、菌种诱导、微生物固定化和在线投菌的步骤进行：
一、菌种在线培养：
(1) 菌种：甲苯降解菌假单胞菌(Pseudomonas putida)是从自然界中筛选的(文献《甲苯降解菌的降解特性及生物强化作用的研究》，环境污染与防治，2011(7));苯胺降解菌戴尔福特菌属(Delftia tsuruhatensis NCBI登录号HQ731448)是从自然界中筛选的，高效降解菌剂是OBT?和BZT?微生物菌剂(佛山市碧沃丰生物科技有限公司提供，是自然界中筛选的细菌，经美国环境保护局(EPA)、美国国家食品及药物管理局(FDA)、美国饲料控制协会(AAFCO)认证合格)。
(2) 制备一级种子培养液：将上述菌种或者降解菌剂中的微生物，在成分为LB培养基或者蛋白胨牛肉膏培养基内摇瓶活化16-32h，至对数生长期(1×106个/ml-1×1010个/ml)，作为一级种子培养液;
(3) 二级种子培养液：取一级种子培养液按照2-10%(v/v)的接种量接于500升的种子罐中，培养16-32h，至对数生长期(1×106个/ml-1×1010个/ml);
(4) 菌种在线培养：通过菌种培养装置的加药口加入二级种子培养液于在线培养装置中，2-10%(v/v)的接种量;将菌种培养至对数生长期(1×106个/ml-1×1010个/ml);
上述菌种(3)二级种子所需的培养基和(4)在线培养所需的培养基成分均为：(NH4)2SO4 1%，K2HPO4 0.3%，KH2PO4 0.7%，MgSO4 0.05%，酵母抽提物0.5%，蛋白胨0.5%，pH为6-8。NaCl 为 0.75%，微量元素 0.02-0.04g/L;
(5) 条件控制：在线菌种培养的条件由在线菌种培养器提供的装置来控制，其中溶氧控制1mg-5mg/L，低于该范围搅拌器转速和曝气量自动提高;pH设置为6-8;温度控制在20-30℃，超过范围，自动调节保温装置的热水和冷水阀门。
二、菌种诱导：
将在线培养的菌种利用自吸泵泵入菌种诱导培养装置中，诱导培养基的成分为：(NH4)2SO41%，K2HPO4 0.3%，KH2PO4 0.7%，MgSO4 0.05%，酵母膏 0.2%，蛋白胨0.2%，微量元素0.02-0.04g/L，同时加入甲苯和苯胺各100mg/L，用以诱导甲苯和苯胺降解菌双加氧酶的表达，设置的条件与在线培养的条件相同。
三、菌种固定化：
在固定化装置中装入粉末活性碳或者硅藻精土填料(0.5g/L)，将诱导后菌种的1/4泵入菌种固定化装置的反应池中，浸泡4h后，隔4h再次将诱导后菌种的1/4投加培养基一次，分4次将菌液泵入固定化装置中;经多次投加菌液和48h的浸泡，填料对菌的吸收量已接近饱和时，完成菌种的固定化。
四、在线投菌：
本发明所述的在线投菌：通过输送装置中的自吸泵将上述固定于活性碳或者硅藻精土的培养液泵入到活性污泥池的生物池中。投加菌种的监测或者投加周期通过定期检测投加到好养池中目标污染物的含量。
实施监控是在线投菌技术系统稳定运行的保障。为了保证污水处理厂稳定运行，利用现代分子生物技术DGGE监控机制监控反应池中微生物菌群的变化，实施监控投加进入的特殊污染物降解菌的动向，在系统中是否存在，以及高效降解菌的活性。并与不定期检测典型的难降解污染物相结合，确定在线投加周期，及时在线补充系统所需的高效降解菌，是在线投菌技术稳定运行的保障。
本发明提供了高效降解菌的在线培养方法，菌种诱导方法、菌种固定化方法和在线投菌装置，装置包括设置在污水处理系统旁路的菌种培养装置(1)，菌种诱导装置(2)，菌种固定化装置(3)和输送装置(4);菌种培养装置(1)和菌种诱导装置(2)与分别与数据分析处理装置(5)连接，数据处理装置(5)与显示屏(6)和打印机(7)相连接;菌种固定化装置(3)包括菌种固定化保温装置、曝气装置和输出口，输送装置(4)包括自吸泵和输送管路，菌种固定化装置上输出口与输送装置的自吸泵连接。其中数据分析处理装置(5)包括pH电极、溶氧电极、曝气装置、温度电极、保温装置、药剂投加装置和搅拌器，采用智能PID控制器进行控制;温度电极、pH电极和溶氧电极与显示屏相连接。本发明所述的在线投加技术所涉及的投菌装置见图1。
本发明与现有技术相比所具有的优点和积极效果是：
本发明适合于难降解有机废水处理系统的旁路中，在污水处理系统中，可以提高降解特殊有机污染物的有效微生物的浓度，迅速有效地降解目标污染物，加快系统启动，并改善污泥性能、缩短系统的启动时间、同时还可增强系统的稳定性和耐冲击负荷能力、迅速有效地降解目标污染物、在水力停留时间不变的情况下，能达到较好的去除效果，能够降低处理成本，提高污水处理的效果，提高出水水质。
本发明使得生物强化作用成为一种低成本，高效率的工艺流程，利用原有水处理设施，在污水处理旁路建立在线投菌装置。培养和投加难降解有机污染物的高效菌种于污水处理系统中，该增强技术能明显地提高水处理范围和水处理能力，操作简便，易于管理。
本发明制作成本低，实现了功能菌的在线投加和控制，解决了人工投加菌种耗时费力的问题，降低了污水处理成本，可广泛应用于各种废水处理领域。