一種快速培養(yǎng)亞硝酸細(xì)菌的組合物及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種快速培養(yǎng)亞硝酸細(xì)菌的組合物及其應(yīng) 用。
【背景技術(shù)】
[0002] 生物脫氮主要是通過硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌來完成。硝化細(xì)菌屬于化能營養(yǎng)型微 生物。生物細(xì)胞只能利用以ATP等形態(tài)保存的能量，不能直接利用化學(xué)反應(yīng)所釋放的自由 能。在好氧代謝中，ATP主要通過呼吸鏈的氧化磷酸化作用合成。氨氧化磷酸化效率很低， 所能產(chǎn)生的ATP非常有限，這些能量主要用于電子躍遷到較高能級(jí)，這使得硝化細(xì)菌生長 很緩慢，世代期為8~36h。硝化細(xì)菌的細(xì)胞壁中肽聚糖含量低，蛋白質(zhì)和脂肪含量高，因此對(duì) 環(huán)境變化比較敏感，自然界中天然的硝化細(xì)菌適應(yīng)性和耐受性比較差，在很多條件下無法 與異養(yǎng)型微生物在生長競爭中取得優(yōu)勢。污水處理系統(tǒng)中，當(dāng)活性污泥中硝化細(xì)菌含量較 低時(shí)，依靠調(diào)節(jié)溶解氧和pH等環(huán)境條件無法在較短時(shí)間內(nèi)快速生長繁殖，最終導(dǎo)致現(xiàn)有運(yùn) 行的污水處理系統(tǒng)脫除氨氮能力有限。
[0003] 硝化細(xì)菌又分為氨氧化細(xì)菌(亞硝酸細(xì)菌）和亞硝酸鹽氧化細(xì)菌(硝酸細(xì)菌)，近年 來發(fā)展的新型生物脫氮技術(shù)如短程硝化-反硝化及短程硝化-厭氧氨氧化都需要將硝化反 應(yīng)進(jìn)行到亞硝酸階段而終止，希望氨氮被氨氧化細(xì)菌轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮后不再繼續(xù)被氧化 而直接進(jìn)行反硝化脫氮。因此氨氧化細(xì)菌的富集培養(yǎng)非常關(guān)鍵。從生化水平上看，硝化反 應(yīng)是涉及氨單加氧酶、羥胺氧還酶和亞硝酸鹽氧化酶共同催化的代謝途徑，并伴隨著復(fù)雜 的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化。采用生物促進(jìn)劑來提高硝化細(xì)菌中氨單加氧酶、羥胺氧還酶的活性、抑 制亞硝酸鹽氧化酶的活性，可以控制硝化反應(yīng)進(jìn)程，是解決硝化反應(yīng)進(jìn)行到亞硝酸階段而 終止的有效途徑之一。
[0004] 目前關(guān)于生物促進(jìn)劑的研究很多，CN200510111874.5、CN200510111876.4、 CN200510111877. 9和CN200510111875. X分別提出了利用不同的金屬鹽組合而成的硝化菌 生長促進(jìn)劑，主要成分包括糖蜜、金屬鹽(鐵鹽、錳鹽、鈣鹽和鎂鹽)和吸附劑。使用該促進(jìn)劑 后氨氮去除率可以提高20%以上。但由于吸附劑主要是沸石粉、硅藻土、粉末活性炭或粉煤 灰等物質(zhì)，這些吸附劑的投加勢必會(huì)增大污泥產(chǎn)量。CN201110315549. 6公開了一種短程硝 化反硝化顆粒污泥的培養(yǎng)方法，其特征是定期投加5~15mg/L羥胺；CN201010168453. 7公開 了一種快速啟動(dòng)缺氧氨氧化生物濾池的方法，其特征是步驟（2)中投加羥胺，誘導(dǎo)接種污泥 向缺氧氨氧化生物膜轉(zhuǎn)變，以上發(fā)明主要是利用羥胺對(duì)亞硝酸鹽氧化菌的抑制作用，促進(jìn) 短程硝化作用，但是對(duì)生長緩慢的亞硝酸細(xì)菌自身生長沒有促進(jìn)作用。CN201410141638. 7 公開了一種亞硝化細(xì)菌的培養(yǎng)液及制備和培養(yǎng)方法，其培養(yǎng)液配方比較復(fù)雜，除了涉及鐵、 鈣、鉀、鎂等提供細(xì)胞生長的元素，還涉及鈷、鑰、錳、鋅等促進(jìn)酶合成的元素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種快速培養(yǎng)亞硝酸細(xì)菌的組合物及其應(yīng) 用。該組合物配方簡單，制備容易，所培養(yǎng)的亞硝酸細(xì)菌活性高、耐受沖擊能力強(qiáng)；可以用于 亞硝酸細(xì)菌的培養(yǎng)過程中，也可以直接投加到污水處理系統(tǒng)中，使亞硝酸細(xì)菌能在短時(shí)間 內(nèi)快速生長繁殖，加速短程硝化-反硝化及短程硝化-厭氧氨氧化工藝的啟動(dòng)并可實(shí)現(xiàn)穩(wěn) 定運(yùn)行。
[0006] 本發(fā)明快速培養(yǎng)亞硝酸細(xì)菌的組合物，包括金屬鹽、多胺類物質(zhì)、有機(jī)酸羥胺和 Na2S03，以重量份計(jì)，金屬鹽為40~100重量份，優(yōu)選為50~80重量份；多胺類物質(zhì)為5~30重 量份，優(yōu)選為ΚΓ20重量份；有機(jī)酸羥胺為0. 05~1. 5重量份，優(yōu)選為0. 1~1. 0重量份；Na2S03 為10-40重量份，優(yōu)選為20~30重量份；所述的金屬鹽為鈣鹽、鎂鹽和銅鹽，Ca2+、Mg2+和Cu 2+ 的摩爾比為（5~15): (5~25): (0.5~5)，優(yōu)選為（8~12): (10-20):(1~4)。
[0007] 本發(fā)明所述的鈣鹽為CaS04或者CaCl2，優(yōu)選CaCl 2 ;鎂鹽為MgS04或者M(jìn)gCl2，優(yōu)選 MgCl2 ;銅鹽為 CuS04 或者 CuCl2，優(yōu)選 CuCl2。
[0008] 本發(fā)明所述的多胺類物質(zhì)為精胺、亞精胺或者兩者的混合物。
[0009] 本發(fā)明所述有機(jī)酸羥胺為甲酸羥胺、乙酸羥胺或者兩者的混合物。
[0010] 本發(fā)明所述的快速培養(yǎng)硝化細(xì)菌組合物的制備方法，包括如下內(nèi)容：（1)按照以 下組成及重量份制備金屬鹽溶液：金屬鹽為40~100重量份，優(yōu)選為50~80重量份，所述的金 屬鹽為鈣鹽、鎂鹽和銅鹽，金屬鹽中Ca 2+、Mg2+和Cu2+的摩爾比為（5~15): (5~25): (0. 5~5)， 優(yōu)選為（8~12): (ΚΓ20): (1~4);(2)將ΚΓ40重量份，優(yōu)選為20~30重量份NaS03加入到 金屬鹽溶液中；（3)使用前將5~30重量份，優(yōu)選為ΚΓ20重量份的多胺類物質(zhì)和0. 05~1. 5 重量份，優(yōu)選為〇. 1~1. 〇重量份的有機(jī)酸羥胺加入到金屬鹽溶液中。
[0011] 本發(fā)明步驟（1)所述的鈣鹽為CaS04或者CaCl2，優(yōu)選CaCl 2 ;鎂鹽為MgS04或者 MgCl2，優(yōu)選 MgCl2 ;銅鹽為 CuS04 或者 CuCl2，優(yōu)選 CuCl2。
[0012] 本發(fā)明步驟（3)所述的多胺類物質(zhì)為精胺、亞精胺或者兩者的混合物。
[0013] 本發(fā)明步驟（3)所述羥胺類物質(zhì)為甲酸羥胺、乙酸羥胺或者兩者的混合物。
[0014] 本發(fā)明所述的快速培養(yǎng)亞硝酸細(xì)菌的組合物的應(yīng)用，可以用于亞硝酸細(xì)菌的培養(yǎng) 過程，可以用于提高污水處理系統(tǒng)的氨氮去除效果，還可以用于短程硝化反硝化及短程硝 化-厭氧氨氧化系統(tǒng)的快速啟動(dòng)及受沖擊系統(tǒng)的快速恢復(fù)。具體需要根據(jù)污水性質(zhì)、處理 量和處理效果確定投加量。在使用過程中，首先將組合物溶解，然后按照污水中組合物濃度 0· 5~50mg/L進(jìn)行投加。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果： 1、利用金屬鹽所提供的金屬離子作為硝化細(xì)菌生長所需要的元素，同時(shí)作為酶的組份 提高酶的活性，可以快速降解底物，加速酶促反應(yīng)進(jìn)程。多胺類物質(zhì)與金屬離子共同作用， 可以加快細(xì)胞增殖，并能夠提高所收獲菌體的沉降性和穩(wěn)定性，延長菌體使用壽命。
[0016] 2、有機(jī)酸羥胺的加入可以使羥胺作為底物直接參與氨氧化細(xì)菌的代謝過程、縮短 酶促反應(yīng)進(jìn)程，而且可以作為羥胺氧還酶的激活劑加速細(xì)胞生長。此外，有機(jī)酸羥胺可以釋 放出有機(jī)酸，有利于增強(qiáng)羥胺在低氧環(huán)境下的還原性，提高亞硝化率。
[0017] 3、有機(jī)酸羥胺和Na2S03的配合加入，有助于控制體系的溶解氧，由于在厭氧或缺 氧條件下羥胺可以抑制亞硝酸鹽氧化酶的活性，因此二者的配合加入有助于抑制亞硝酸鹽 氮進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成硝酸鹽氮。
[0018] 4、本發(fā)明通過選擇亞硝酸細(xì)菌生長促進(jìn)劑的組成物質(zhì)和配比，在金屬鹽、多胺類 物質(zhì)、有機(jī)酸羥胺及Na2S03的共同作用下，實(shí)現(xiàn)快速培養(yǎng)亞硝酸細(xì)菌的目的。本發(fā)明解決了 亞硝酸細(xì)菌生長慢的問題，同時(shí)還可以控制硝化反應(yīng)進(jìn)程，提高廢水的處理效果。使用組合 物后亞硝酸細(xì)菌的生長速率可以增加 ΚΓ100倍，硝化反應(yīng)過程中亞硝化率可達(dá)70%以上。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0020] 實(shí)施例1飛和比較例1-7所需快速培養(yǎng)亞硝酸細(xì)菌的組合物配方見表1。
[0021] 表1組合物的配方及比例
以某污水處理廠的活性污泥作為接種物啟動(dòng)短程硝化工藝，啟動(dòng)過程中按照表1的配 方配置一定濃度的溶液后分別向?qū)嵤├?飛和比較例1~7投加，每次投加后使得富集培養(yǎng) 液中組合物濃度為15mg/L，啟動(dòng)20天后，采樣鏡檢活性污泥中亞硝酸細(xì)菌的數(shù)量(細(xì)菌計(jì) 數(shù)板計(jì)數(shù))，并取水樣分析亞硝化率，具體結(jié)果見表2。
[0022] 表2采用不同配方組合物的處理效果
從表2的數(shù)據(jù)來看，投加本發(fā)明的組合物后亞硝酸細(xì)菌的數(shù)量提高了 ΚΓ30倍；亞硝化 率大于70%。當(dāng)組合物含有的配方不全時(shí)，與不加組合物相比，亞硝酸細(xì)菌的數(shù)量增加較小， 亞硝化率也沒有明顯提高。由此可見，投加本發(fā)明組合物后明顯促進(jìn)亞硝酸細(xì)菌的生長，亞 硝化率可達(dá)70%以上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種快速培養(yǎng)亞硝酸細(xì)菌的組合物，其特征在于包括金屬鹽、多胺類物質(zhì)、有機(jī)酸羥 胺和Na 2S03，以重量份計(jì)，金屬鹽為40~100重量份，多胺類物質(zhì)為5~30重量份，有機(jī)酸羥胺 為0. 05~1. 5重量份，Na2S03為ΚΓ40重量份；所述的金屬鹽為鈣鹽、鎂鹽和銅鹽，Ca2+、Mg 2+ 和 Cu2+的摩爾比為（5~15): (5~25): (0. 5~5)。2. 按照權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于：金屬鹽為50~80重量份，多胺類物質(zhì)為 10~20重量份，有機(jī)酸羥胺為0. 1~1. 0重量份，Na2S03為20~30重量份；所述Ca2+、Mg 2+和Cu2+ 的摩爾比為（8~12): (10-20): (1~4)。3. 按照權(quán)利要求1或2所述的組合物，其特征在于：鈣鹽為CaS04或者CaCl2，鎂鹽為 MgS04 或者 MgCl2，銅鹽為 CuS04 或者 CuCl2。4. 按照權(quán)利要求1或2所述的組合物，其特征在于：鈣鹽為CaCl2，鎂鹽為MgCl2，銅鹽 為 CuCl2〇5. 按照權(quán)利要求1或2所述的組合物，其特征在于：多胺類物質(zhì)為精胺、亞精胺或者兩 者的混合物。6. 按照權(quán)利要求1或2所述的組合物，其特征在于：有機(jī)酸羥胺為甲酸羥胺、乙酸羥胺 或者兩者的混合物。7. -種快速培養(yǎng)亞硝酸細(xì)菌組合物的制備方法，其特征在于包括如下內(nèi)容：（1)按照 以下組成及重量份制備金屬鹽溶液：金屬鹽為40~100重量份，優(yōu)選為50~80重量份，所述 的金屬鹽為鈣鹽、鎂鹽和銅鹽，金屬鹽中Ca 2+、Mg2+和Cu2+的摩爾比為（5~15) : (5~25): (0. 5~5)，優(yōu)選為（8~12): (ΚΓ20): (1~4);(2)將 ΚΓ40 重量份，優(yōu)選為 20~30 重量份 Na2S03W入到金屬鹽溶液中；（3)使用前將5~30重量份，優(yōu)選為ΚΓ20重量份的多胺類物 質(zhì)和0. 05~1. 5重量份，優(yōu)選為0. 1~1. 0重量份的有機(jī)酸羥胺加入到金屬鹽溶液中。8. 按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于：所述的鈣鹽為CaS04或者CaCl2，優(yōu)選 CaCl2 ;鐵鹽為FeS04或者FeCl2，優(yōu)選FeCl2 ;銅鹽為CuS04或者CuCl2，優(yōu)選CuCl2。9. 按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于：所述多胺類物質(zhì)為精胺、亞精胺或者兩者 的混合物；有機(jī)酸羥胺為甲酸羥胺、乙酸羥胺或者兩者的混合物。10. 權(quán)利要求1至9任一所述的亞硝酸細(xì)菌組合物的應(yīng)用，其特征在于：在使用過程 中，首先將組合物溶解，然后按照污水中組合物濃度〇. 5~50mg/L進(jìn)行投加。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種快速培養(yǎng)亞硝酸細(xì)菌的組合物，包括金屬鹽、多胺類物質(zhì)、有機(jī)酸羥胺和Na2SO3，以重量份計(jì)，金屬鹽為40~100重量份，優(yōu)選為50~80重量份；多胺類物質(zhì)為5~30重量份，優(yōu)選為10~20重量份；有機(jī)酸羥胺為0.05~1.5重量份，優(yōu)選為0.1~1.0重量份；Na2SO3為10~40重量份，優(yōu)選為20~30重量份；所述的金屬鹽為鈣鹽、鎂鹽和銅鹽，Ca2+、Mg2+和Cu2+的摩爾比為（5~15）:（5~25）:（0.5~5），優(yōu)選為（8~12）:（10~20）:（1~4）。該組合物配方簡單，制備容易，可以用于亞硝酸細(xì)菌的培養(yǎng)過程中，也可以直接投加到污水處理系統(tǒng)中，加速短程硝化-反硝化及短程硝化-厭氧氨氧化工藝的啟動(dòng)并可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。
【IPC分類】C12N1/38, C02F3/30, C02F3/34
【公開號(hào)】CN105624092
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410585481
【發(fā)明人】高會(huì)杰, 郭志華, 孫丹鳳, 趙勝楠
【申請(qǐng)人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2014年10月28日