申请日2020.02.01
公开(公告)日2020.06.05
IPC分类号C12N1/20; C02F3/34; C12R1/07; C12R1/01; C02F101/38
摘要
本发明提供一种处理聚丙烯酰胺废水的生物菌剂及其制备方法和应用，涉及污水处理技术领域;一种处理聚丙烯酰胺废水的生物菌剂，包括混合比例为1:1～1:3的PAM‑De‑Yan‑1#和PAM‑De‑Yan‑3#。本发明所述的生物菌剂可以提高现有PAM生物处理单元中PAM的降解率、总有机碳和化学需氧量的去除率。通过生物强化后，PAM浓度为100mg/L时PAM降解率为75%～80%，TOC去除率为55%～60%，COD去除率为65%～75%。PAM浓度为400mg/L时，PAM降解率为60%～75%，TOC去除率为45%～55%，COD去除率为65%～75%。
权利要求书
1.一种处理聚丙烯酰胺废水的生物菌剂，其特征在于：包括PAM-De-Yan-1#和PAM-De-Yan-3#，其中，PAM-De-Yan 1#为芽孢杆菌(Bacillussp.)，已在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏，保藏编号为No.16075，保藏日期为2018年7月9日;PAM-De-Yan3#为威尼斯不动杆菌(Acinetobacter venetianus)，已在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏，保藏编号为No.16076，保藏日期为2018年7月9日。
2.根据权利要求1所述的一种处理聚丙烯酰胺废水的生物菌剂，其特征在于：所述PAM-De-Yan-1#和PAM-De-Yan-3#的菌体混合比例为1:1～1:3。
3.一种权利要求1或2所述的一种处理聚丙烯酰胺废水的生物菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将PAM-De-Yan 1#和PAM-De-Yan 3#分别接种到LB液体培养基内，均在30～37℃活化24h，然后离心分离，弃去上清液，用无菌水将离心后的沉淀物分别稀释至1OD，获得PAM-De-Yan 1#的活化菌液和PAM-De-Yan 3#的活化菌液;
步骤二、采用发酵罐分别对上述两株菌进行发酵培养;首先要对发酵罐进行严格灭菌，对PAM-De-Yan 1#的活化菌液和PAM-De-Yan 3#的活化菌液采用LB液体培养基进行培养，控制溶解氧为30%～50%，pH控制为7.0～7.2，温度控制为28～30℃，培养36～48h后，采用离心的方式对获得的菌体进行收获;
步骤三、将获得的两种菌体在40～50℃干燥，获得干粉;将PAM-De-Yan 1#与PAM-De-Yan 3#的菌体干粉进行混合，得到处理聚丙烯酰胺废水的生物菌剂。
4.根据权利要求3所述的一种处理聚丙烯酰胺废水的生物菌剂的制备方法，其特征在于：所述PAM-De-Yan 1#的制备方法包括以下步骤：以长期接触含聚丙烯酰胺PAM的废水的土壤作为微生物筛选的来源，首先通过以PAM为唯一氮源的液体培养基作为筛选及富集培养基Ⅰ，将所述土壤称取5～10g，加入到100mL无菌水中，加入玻璃珠1g，120～150rpm摇床震荡1h，取1mL上清液加入到所述培养基Ⅰ内，30℃培养5d;后再取培养后的菌液1mL，加入到新的100mL培养基Ⅰ内，30℃培养48h，对培养后的菌液进行平板涂布及划线分离，比较不同菌种对PAM的降解效果，选取降解效果最好的菌种，即获得PAM-De-Yan 1#纯菌种。
5.根据权利要求3所述的一种处理聚丙烯酰胺废水的生物菌剂的制备方法，其特征在于：所述PAM-De-Yan 3#的制备方法包括以下步骤：以长期接触处理聚丙烯酰胺PAM废水的生物接触氧化反应器填料表面的生物膜作为微生物筛选的来源，首先通过以聚丙烯酸钠为唯一碳源的液体培养基作为筛选及富集培养基Ⅱ，将生物接触氧化反应器内的生物膜刮取5g，加入到100mL无菌水中，加入玻璃珠1g，120rpm摇床震荡1h，取1mL上清液加入到所述培养基Ⅱ内，30℃培养5d;后再取培养后的菌液1mL，加入到新的100mL培养基Ⅱ内，30℃培养48h，对培养后的菌液进行平板涂布及划线分离，比较不同菌种对聚丙烯酸的降解效果，选取降解效果最好的菌种，即获得PAM-De-Yan 3#纯菌种。
6.根据权利要求4所述的一种处理聚丙烯酰胺废水的生物菌剂的制备方法，其特征在于：所述培养基Ⅰ的成分组成，以1L计，包括2mL液体石蜡，0.3g PAM，0.2g KH2PO4，0.1gCaCl2，0.1g MgCl2，1g NaCl，0.1g FeCl3，0.1g MgSO4及微量元素液1mL，加入去离子水定容至1L，其中微量元素液的配方为：按每L计，包括1.5g N(CH2COOH)3，3.0g MgSO4，1.0g NaCl，0.5g MnSO4，0.1g FeSO4，0.1g CaCl2，0.1gCoCl2，0.1gZnSO4，0.01g H3BO4，0.01g KAl(SO4)2，0.01g CuSO4，0.01g NaMoO4，加入去离子水定容至1L。
7.根据权利要求5所述的一种处理聚丙烯酰胺废水的生物菌剂的制备方法，其特征在于：所述培养基Ⅱ成分组成：以1L计，包括1g聚丙烯酸钠，0.1g NH4Cl，0.2g KH2PO4，0.1gCaCl2，0.1g MgCl2，1g NaCl，0.1g FeCl3，0.1g MgSO4及微量元素液1mL，加入去离子水定容至1L，其中微量元素液的配方为：按每L计，包括1.5g N(CH2COOH)3，3.0g MgSO4，1.0g NaCl，0.5g MnSO4，0.1g FeSO4，0.1g CaCl2，0.1gCoCl2，0.1gZnSO4，0.01g H3BO4，0.01g KAl(SO4)2，0.01g CuSO4，0.01g NaMoO4，加入去离子水定容至1L。
8.一种权利要求1或2所述的一种处理聚丙烯酰胺废水的生物菌剂的应用，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将活性污泥投加至生物接触氧化反应器中，污泥浓度为4000mg/L，进水为生活污水，在生活污水中添加PAM浓度至80mg/L，COD为300～400mg/L;生物接触氧化反应器每运行一个周期24h，PAM浓度上调20mg/L，直至PAM浓度上升至200mg/L，然后持续运行15～30d完成驯化;
步骤2、将处理聚丙烯酰胺废水的生物菌剂按照20～50g/m3添加到生物接触氧化反应器中用于处理聚丙烯酰胺废水。
9.根据权利要求8所述的一种处理聚丙烯酰胺废水的生物菌剂的应用，其特征在于，步骤1中，生物接触氧化反应器体积为75L，全程曝气，生物接触氧化反应器的溶解氧保持在3～4mg/L，运行周期为24h;其中生物接触氧化反应器中填料的投加量占整个反应器体积的40%。
10.根据权利要求8所述的一种处理聚丙烯酰胺废水的生物菌剂的应用，其特征在于：步骤2中，生物菌剂添加到生物接触氧化反应器的次数为两次，添加方式为：①排空生物接触氧化反应器内现有液体，将所述生物菌剂加入到生物接触氧化反应器中;②关闭出水口，进水到反应器最大体积;③采用续批式模式，曝气维持溶解氧在2～3mg/L之间，运行24h;④重复步骤①～③，进行第二次生物菌剂投加。
说明书
一种处理聚丙烯酰胺废水的生物菌剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种处理聚丙烯酰胺废水的生物菌剂及其制备方法和应用。
背景技术
含聚丙烯酰胺的废水主要来自于油田驱采废水、纺织、水处理等领域，国外主要应用领域为水处理、造纸、矿山、冶金等。目前，水处理与造纸领域中聚丙烯酰胺使用量增长最快。含聚丙烯酰胺的废水具有高粘度、高COD、可生化性差等特点，目前针对此类废水国内外有很多不同的处理方法，主要是物化法和生物法。利用微生物自身的生理性质对难降解物质进行处理，已成为环境领域对污染物处理的高效彻底的手段之一。
由于三元复合驱采出水具有含聚量高、黏度大、pH高、可生化性差等特点，目前针对三元复合驱采废水的有效的生物处理方法研究还比较少。三元复合驱采废水生物处理的主要困难在于废水水质复杂、聚合物分子量大难以生物降解，单一菌种的生物强化很难达到预期处理效果。目前国内外学者的研究大多停留在对降解菌的分离培养，并希望通过生物强化提高含聚丙烯酰胺废水的处理效果。但所筛选的降解菌很难在实际处理系统中保持长久有效的处理效果，因此亟需一种经济、长期有效的针对三元复合驱采出水不同污染物成分进行处理的复合生物强化工艺。
发明内容
本发明的第一个目的是为了高效的处理含有聚丙烯酰胺的废水，本发明提供了一种处理聚丙烯酰胺废水的生物菌剂;
本发明的第二个目的是提供一种处理聚丙烯酰胺废水的生物菌剂制备方法;
本发明的第三个目的是提供一种处理聚丙烯酰胺废水的生物菌剂的应用;
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种处理聚丙烯酰胺废水的生物菌剂，包括PAM-De-Yan-1#和PAM-De-Yan-3#，其中，PAM-De-Yan 1#为芽孢杆菌(Bacillus sp.)，已在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏，保藏编号为No.16075，保藏日期为2018年7月9日;PAM-De-Yan 3#为威尼斯不动杆菌(Acinetobacter venetianus)，已在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏，保藏编号为No.16076，保藏日期为2018年7月9日。
一种处理聚丙烯酰胺废水的生物菌剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将PAM-De-Yan 1#和PAM-De-Yan 3#分别接种到LB液体培养基内，均在30℃～37℃活化24h，然后离心分离，弃去上清液，用无菌水将离心后的沉淀物分别稀释至1OD，获得PAM-De-Yan 1#的活化菌液和PAM-De-Yan 3#的活化菌液;
步骤二、采用发酵罐分别对上述两株菌进行发酵培养;首先要对发酵罐进行严格灭菌，对PAM-De-Yan 1#的活化菌液和PAM-De-Yan 3#的活化菌液采用LB液体培养基进行培养，控制溶解氧为30%～50%，pH控制为7.0～7.2，温度控制为28～30℃，培养36～48h后，采用离心的方式对获得的菌体进行收获;
步骤三、将获得的两种菌体在40～50℃干燥，获得干粉;将PAM-De-Yan 1#与PAM-De-Yan 3#的菌体干粉进行混合，得到处理聚丙烯酰胺废水的生物菌剂。
一种处理聚丙烯酰胺废水的生物菌剂的应用，包括以下步骤：
步骤1、将活性污泥投加至生物接触氧化反应器中，污泥浓度为4000mg/L，进水为生活污水，在生活污水中添加PAM浓度至80mg/L，COD为300～400mg/L;生物接触氧化反应器每运行一个周期24h，PAM浓度上调20mg/L，直至PAM浓度上升至200mg/L，然后持续运行15～30d完成驯化;
步骤2、将处理聚丙烯酰胺废水的生物菌剂按照20～50g/m3添加到生物接触氧化反应器中用于处理聚丙烯酰胺废水。
本发明的有益效果在于：本发明利用微生物作为聚丙烯胺的生物降解剂，在现有的废水处理装置下，通过投加外源生物菌剂，达到快速启动、高效处理、降低运行成本的效果。可以提高现有PAM生物处理单元中PAM的降解率、总有机碳(TOC)和化学需氧量(COD)的去除率。对于PAM浓度100mg/L至400mg/L均有效果。通过生物强化后，PAM浓度为100mg/L时PAM降解率为75%～80%，TOC去除率为55%～60%，COD去除率为65%～75%。PAM浓度为400mg/L时，PAM降解率为60%～75%，TOC去除率为45%～55%，COD去除率为65%～75%。（发明人张慧超;安众一;刘志伟;李欣）