[發明專利]一種自養硝化細菌聚生體的高密度富集方法

有效

• 申請號: 201811228794.1
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN109055285B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 楊德玉;安鵬;趙彭年;方廣君;王加友;朱婧涵;丁一凡
• 申請（專利權）人: 沈陽化工研究院有限公司;沈陽化工研究院設計工程有限公司
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C02F3/34
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 李穎;何薇

本發明屬于微生物發酵領域，具體的說是涉及一種自養硝化細菌聚生體的高密度富集方法以及獲得的高密度自養硝化細菌聚生體用于污水處理的應用。將菌體接種于自養硝化細菌初始培養基中，于28℃?32℃、pH在7.5?8.0，溶解氧(DO)控制在20％?40％，攪拌條件下培養，由培養過程中NO₃?N累積量與無機碳源消耗量的關系，通過pH電極監控培養過程中pH值的變化，實現對培養體系中補加無機氮源和無機碳源，使培養過程中氨氮濃度控制在150?300mg/L，并通過補加的碳源使體系pH在7.5?8.0，進而實現自養硝化細菌聚生體的高密度自動化擴培。本發明有效解決該類聚生體在氨氮廢水處理應用過程中因菌種適應能力差，投加菌種流失，投加菌種數量不夠成本高等原因造成的氨氮處理效果差的問題。

技術領域

本發明屬于微生物發酵領域，具體的說是涉及一種自養硝化細菌聚生體的高密度富集方法以及獲得的高密度自養硝化細菌聚生體用于污水處理的應用。

背景技術

自養硝化細菌是亞硝化細菌和硝化細菌聚生體的統稱，這類微生物可以將氨氮轉化為亞硝氮在轉化成硝氮，在自然界N元素循環中充當著重要角色。隨著微生物分離技術的發展，這類微生物被應用于各種領域，如專利CN101039692A公開了一種由Nitrosomonaseutropea和維氏硝化桿菌組成的聚生體在水產養殖方面的應用。隨后這類聚生體被廣泛的應用到氨氮廢水處理中，但這污水處理領域這類微生物的應用效果并不是十分理想，主要原因在于污水處理過程，各類不同廢水的水質情況對這類微生物產生一定的影響；污水處理與水產養殖相比屬于流體生態系統，因此菌種投加后流失問題也影響處理效果；此外污水處理過程中溶解氧、溫度、pH等因素的波動都會導致該類微生物的死亡。目前相關領域的專利主要分為三個方面。第一，菌種富集篩選方面，如專利CN106350471A、CN106396132A、CN108102952A等都公開了硝化細菌的富集或篩選方法，這類專利是希望能夠篩選出一種可以適應廢水實際環境的微生物從而提升處理效果，但在污水處理領域廢水種類不盡相同，獲得一種廣譜性的微生物并不現實；第二，硝化細菌擴培方法，如專利CN106520610A、CN102070251A、CN106396132A等公開了如何擴培自養硝化細菌的方法。其中CN106396132A公開了一種間歇式、氨氮流加-間歇式運行交替的硝化細菌培養方法，是現有技術中與本發明技術最接近的方案，該專利利用細菌發酵罐接種含有硝化細菌的活性污泥，采用白天間歇補加氨氮，并根據白天氨氮的消耗速度計算出夜間流加氨氮的速度，這類專利希望通過提高自養硝化細菌的發酵效率從而增加污水處理過程中的菌體投加數量來實現處理效果的提升；第三，硝化細菌擴培設備，如CN207596864U、CN207452089U、CN206467042U、CN206173357U等公開了硝化細菌擴培設備，這類專利的目同樣在于提高硝化細菌的發酵效率。

現有技術方案中，從菌屬方面可以分為自養硝化細菌和異養硝化細菌，異養微生物容易分離和擴培，但培養過程對于氨氮的降解大部分情況都是同化作用，并沒有將其轉化為硝氮，這樣不利于總氮的去除。此外異養硝化細菌氨氮不是其代謝的唯一氮源，在實際環境中對氮源的選擇存在多元性。自養硝化細菌聚生體在實際環境中不會受到有機碳源和其它異養微生物的影響，而且氨氮也是這類微生物的唯一氮源，這類微生物是生物脫氮過程中的優勢菌群，該菌群的數量決定了該系統的脫氮能力，現有發酵技術中對自養硝化細菌聚生體的擴培效率太低；選擇直接從污泥中直接富集自養硝化細菌，富集產物中硝化細菌的數量不能夠滿足污水處理所需的投加量。同時自養型硝化細菌聚生體對生長環境的要求比較苛刻，因此在實際環境中，不僅需要高密度的自養硝化細菌接種液而且需要多次的連續接種才能使體系中擁有穩定的自養硝化細菌菌群，連續接種的前提就是高效率、自動化的擴培工藝。而在現有技術中沒有很好的解決這類問題尤其是在無機碳源補加過程中，沒有很好的解決補加碳源對體系pH的影響，在無機氮源補加過程中，沒有實現自動化補加。自養硝化細菌的擴培不同于其它微生物，所需補充的無機碳源和無機氮源都會引起體系的pH的變化，體系pH影響菌體生長速度，如何調整三者的關系是提升自養硝化細菌擴培效率的關鍵。如何利用發酵罐現有信號或外加信號控制蠕動泵實現無機碳源和無機氮源的自動化補加，是實現自養硝化細菌自動化培養的關鍵因素。

發明內容