本發(fā)明屬環(huán)保微生物及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于廢水處理的高密度耐鹽反硝化菌劑制備方法。

背景技術(shù)：

高鹽廢水一般是指總含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)至少1% 的廢水，海水代用等眾多的工業(yè)實踐過程中，含鹽量有時甚至高達15~30%，目前高鹽廢水產(chǎn)出途徑和產(chǎn)量不斷增加，廢水水量以3％的年增長速率逐年增長，高含鹽廢水如果不能達標(biāo)排放，則會污染地表、土壤、沿海和河口等，引發(fā)諸如富營養(yǎng)化等各種環(huán)境問題和生態(tài)問題。在對高鹽廢水的生物脫氮性能研究中，多數(shù)是針對于氨氮的去除，但對總氮的去除研究較少，在很多的污水處理廠及實際工程應(yīng)用中，往往是氨氮達標(biāo)，而硝酸鹽和亞硝酸鹽由于反硝化細(xì)菌活性低、水力停留時間不足或是內(nèi)回流不夠等種種原因不能夠有效去除，從而總氮不達標(biāo)，而隨著廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，總氮指標(biāo)已進入標(biāo)準(zhǔn)，并且要求越來越嚴(yán)，硝酸鹽和亞硝酸鹽的有效去除成為亟待解決的問題。

傳統(tǒng)的反硝化細(xì)菌是一種能引起反硝化作用的細(xì)菌。多為異養(yǎng)、兼性厭氧細(xì)菌，如反硝化桿菌、斯氏桿菌、螢氣極毛桿菌等。以硝酸根或二氧化氮代替氧氣作為最終電子受體，在厭氧條件下進行呼吸代謝產(chǎn)生一氧化二氮和氮氣的細(xì)菌。由于對氧要求苛刻，厭氧反硝化菌是脫氮效率低的主要影響因素之一。20世紀(jì)80年代，Robertson等人報道了好氧反硝化細(xì)菌和好氧反硝化酶系的存在，并證實了泛養(yǎng)硫球菌在生長過程中，O₂和NO₃共同存在時，其生長速率比兩者單獨存在時都高。越來越多的研究證明細(xì)菌好氧反硝化的存在，并發(fā)現(xiàn)了一些在有氧條件下有較高反硝化率的細(xì)菌。同時嗜（耐）鹽微生物的存在為高含鹽廢水生物反硝化處理提供了可能性。

近年來，篩選出不同種屬的微生物菌株，在耐鹽脫氮廢水治理方面取得了一定的成果。如中國公開專利文獻CN 102703350 B 公開一株高鹽兼具異養(yǎng)硝化- 好氧反硝化與除磷功能的高地芽孢桿菌（Bacillus alitudinis），可以利用有機碳為唯一碳源，氨氮為唯一氮源進行新陳代謝，通過異養(yǎng)硝化-好氧反硝化作用把氨氮直接轉(zhuǎn)為氣體產(chǎn)物，達到脫氮的目的。中國公開專利文獻CN 102747014 A、中國公開專利文獻CN 102703349 A 分別公開了能夠在高鹽條件下進行生物脫氮的鹽水弧菌菌株、小短桿菌菌株及其應(yīng)用，兩株菌均能在溶解氧為2-6mg/L 的含氮廢水中即可生物脫氮。但對于高鹽條件下反硝化脫氮研究較少，高鹽廢水環(huán)境中反硝化脫除硝態(tài)氮及亞硝氮的微生物菌株研究未有文獻報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對含鹽廢水生物脫氮系統(tǒng)后端出水硝酸鹽和亞硝酸鹽高、總氮不達標(biāo)等缺陷，提供一種適用于廢水處理的高密度耐鹽反硝化菌劑制備方法。該菌劑能夠在好氧條件下有效降解高鹽廢水中的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮，保證出水總氮達標(biāo)排放。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的。本發(fā)明是一種適用于廢水處理的高密度耐鹽反硝化菌劑制備方法，其特征點是：該制備方法是通過在添加生物填料的反應(yīng)器內(nèi)，接種耐鹽反硝化菌，按照接種、富集培養(yǎng)、實際廢水淘洗反復(fù)循環(huán)運行方式制備高密度耐鹽反硝化菌劑。

本發(fā)明所述的制備方法，具體包括如下工藝步驟：

（1）接種階段：將耐鹽反硝化菌種子液接種到添加生物填料的SBR反應(yīng)器內(nèi)，菌體懸浮物的濃度在100~500mg/L；

（2）富集培養(yǎng)階段：待反應(yīng)器內(nèi)的耐鹽反硝化菌逐漸適應(yīng)周圍環(huán)境后，維持鹽濃度（以NaCl 計）為1%~10%，控制適當(dāng)?shù)娜芙庋酰―O）、溫度（T），投加一定濃度的營養(yǎng)物質(zhì)，使耐鹽反硝化菌快速生長，反硝化反應(yīng)產(chǎn)生的堿度通過投加酸液中和，使系統(tǒng)的pH維持在6.5~8.5之間。期間菌體懸浮物在生物填料表面附著或生長形成微生物聚集體，并被填料截留，最終可使系統(tǒng)內(nèi)的生物量達到7000~8000mg/L：

（3）實際廢水淘洗階段。加入實際含鹽化工廢水，初始NO_x-N進水負(fù)荷為0.05kgNO_x-N/m³·d，當(dāng)出水NO_x-N^-≤1.0mg/L時，并梯次增大0.2~0.4kgNO_x-N/m³·d的進水負(fù)荷，直至最終進水NO_x-N負(fù)荷為1.0~2.0kgNO_x-N/m³·d。此階段將不能進行反硝化、固著性差的微生物淘洗掉，獲得高密度耐鹽反硝化菌劑。 所述的NO_x-N主要是指硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮。X＝2或3。

生物填料包括但不限于：懸浮填料、軟性填料、組合填料、辮帶式填料或碳纖維填料等。

耐鹽反硝化菌來源于但不局限于專利（公布號CN104611279A）中公開的紅城紅球菌（Rhodococcus erythropolis）LH-N13，菌種保藏編號CGMCC No. 6974。

營養(yǎng)物質(zhì)主要包括NaNO₂（0.5~10g/L）、NaNO₃（0.5~10g/L）、KH₂PO₄或K₂HPO₄（0.5~10g/L）、MgCl₂（0.5~10g/L）、 Na₂CO₃（0.5~10g/L）、葡萄糖或者甲醇（0.5~10g/L），NaCl（質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤10%）、微量元素液。其中微量元素液的成分如下：CoCl₂·6H₂O（50~150mg/L）、CaCl₂（50~150mg/L）、CuSO₄·5H₂O（10~50mg/L）、ZnSO₄·7H₂O（50~150mg/L）、FeSO₄·7H₂O（50~150mg/L）、MnSO₄·2H₂O（50~150mg/L）。

富集培養(yǎng)階段，溶解氧（DO）控制在0~3.5mg/L、溫度（T）控制在10~40℃。

實際廢水淘洗階段，實際含鹽化工廢水中鹽濃度（以NaCl 計）為1%~10%。所述的實際含鹽化工廢水為現(xiàn)有技術(shù)中任何一種含鹽的化工廢水。

本發(fā)明的菌劑制備方法，特別適用于含鹽廢水生化系統(tǒng)末端的處理，保證出水總氮的達標(biāo)排放。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：該菌劑耐受高滲透壓及高鹽環(huán)境，1%~10% 的鹽濃度不影響其脫氮效果，能夠有效脫除含鹽廢水中的硝態(tài)氮及亞硝氮，實現(xiàn)高鹽含氮廢水的同步硝化反硝化，能夠解決高鹽條件下總氮難達標(biāo)的問題。本發(fā)明制備的高密度耐鹽反硝化菌劑可用于食品加工、生物釀造、農(nóng)藥、皮革等高鹽含氨氮廢水的生物處理。

具體實施方式

以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明并不限于以下實施例。

實施例1，一種適用于廢水處理的高密度耐鹽反硝化菌劑制備方法，其該制備方法是通過在添加生物填料的反應(yīng)器內(nèi)，接種耐鹽反硝化菌，按照接種、富集培養(yǎng)、實際廢水淘洗反復(fù)循環(huán)運行方式制備高密度耐鹽反硝化菌劑。

實施例2，實施例1所述的一種適用于廢水處理的高密度耐鹽反硝化菌劑制備方法，其具體包括如下步驟：

（1）接種階段：將耐鹽反硝化菌種子液接種到添加生物填料的SBR反應(yīng)器內(nèi)，菌體懸浮物的濃度在100mg/L；

（2）富集培養(yǎng)階段：待反應(yīng)器內(nèi)的耐鹽反硝化菌逐漸適應(yīng)周圍環(huán)境后，維持以NaCl 計的鹽濃度為1~5%，控制適當(dāng)?shù)娜芙庋?、溫度，投加一定濃度的營養(yǎng)物質(zhì)，使耐鹽反硝化菌快速生長，反硝化反應(yīng)產(chǎn)生的堿度通過投加酸液中和，使系統(tǒng)的pH維持在6.5~7.5之間；期間菌體懸浮物在生物填料表面附著或生長形成微生物聚集體，并被填料截留，最終可使系統(tǒng)內(nèi)的生物量達到7000mg/L；

（3）實際廢水淘洗階段：加入實際含鹽化工廢水，初始NO_x-N進水負(fù)荷為0.05kgNO_x-N/m³·d，當(dāng)出水NO_x-N^-≤1.0mg/L時，并梯次增大0.2~0.4kgNO_x-N/m³·d的進水負(fù)荷，直至最終進水NO_x-N負(fù)荷為1.0~2.0kgNO_x-N/m³·d；淘洗掉不能進行反硝化、固著性差的微生物，獲得高密度耐鹽反硝化菌劑； 所述的NO_x-N主要是指硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮，X＝2或3。

生物填料包括但不限于：懸浮填料、軟性填料、組合填料、辮帶式填料或碳纖維填料。耐鹽反硝化菌為紅城紅球菌（Rhodococcus erythropolis）LH-N13，菌種保藏編號CGMCC No. 6974。所述的營養(yǎng)物質(zhì)主要包括0.5~10g/L NaNO₂、0.5~10g/L NaNO₃、0.5~10g/L KH₂PO₄或K₂HPO₄，0.5~10g/L MgCl₂， 0.5~10g/L Na₂CO₃，0.5~10g/L葡萄糖或者甲醇，質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤10% NaCl，微量元素液。所述微量元素液的成分如下：50~150mg/L CoCl₂·6H₂O、50~150mg/L CaCl₂、10~50mg/L CuSO₄·5H₂O、50~150mg/L ZnSO₄·7H₂O、50~150mg/L FeSO₄·7H₂O、50~150mg/L MnSO₄·2H₂O。在富集培養(yǎng)階段，溶解氧控制在0.1~1.5mg/L、溫度控制在10~20℃。在實際廢水淘洗階段，實際含鹽化工廢水中鹽濃度以NaCl 計為1%~10%。

實施例3，實施例1所述的一種適用于廢水處理的高密度耐鹽反硝化菌劑制備方法，其具體包括如下步驟：

（1）接種階段：將耐鹽反硝化菌種子液接種到添加生物填料的SBR反應(yīng)器內(nèi)，菌體懸浮物的濃度在500mg/L；

（2）富集培養(yǎng)階段：待反應(yīng)器內(nèi)的耐鹽反硝化菌逐漸適應(yīng)周圍環(huán)境后，維持以NaCl 計的鹽濃度為5%~10%，控制適當(dāng)?shù)娜芙庋酢囟?，投加一定濃度的營養(yǎng)物質(zhì)，使耐鹽反硝化菌快速生長，反硝化反應(yīng)產(chǎn)生的堿度通過投加酸液中和，使系統(tǒng)的pH維持在7.5~8.5之間；期間菌體懸浮物在生物填料表面附著或生長形成微生物聚集體，并被填料截留，最終可使系統(tǒng)內(nèi)的生物量達到8000mg/L；

（3）實際廢水淘洗階段：加入實際含鹽化工廢水，初始NO_x-N進水負(fù)荷為0.05kgNO_x-N/m³·d，當(dāng)出水NO_x-N^-≤1.0mg/L時，并梯次增大0.2~0.4kgNO_x-N/m³·d的進水負(fù)荷，直至最終進水NO_x-N負(fù)荷為1.0~2.0kgNO_x-N/m³·d；淘洗掉不能進行反硝化、固著性差的微生物，獲得高密度耐鹽反硝化菌劑； 所述的NO_x-N主要是指硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮，X＝2或3。

生物填料包括但不限于：懸浮填料、軟性填料、組合填料、辮帶式填料或碳纖維填料。耐鹽反硝化菌為紅城紅球菌（Rhodococcus erythropolis）LH-N13，菌種保藏編號CGMCC No. 6974。所述的營養(yǎng)物質(zhì)主要包括0.5~10g/L NaNO₂、0.5~10g/L NaNO₃、0.5~10g/L KH₂PO₄或K₂HPO₄，0.5~10g/L MgCl₂， 0.5~10g/L Na₂CO₃，0.5~10g/L葡萄糖或者甲醇，質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤10% NaCl，微量元素液。所述微量元素液的成分如下：50~150mg/L CoCl₂·6H₂O、50~150mg/L CaCl₂、10~50mg/L CuSO₄·5H₂O、50~150mg/L ZnSO₄·7H₂O、50~150mg/L FeSO₄·7H₂O、50~150mg/L MnSO₄·2H₂O。在富集培養(yǎng)階段，溶解氧控制在1.5~3.5mg/L、溫度控制在20~35℃。在實際廢水淘洗階段，實際含鹽化工廢水中鹽濃度以NaCl 計為1%~10%。

實施例4，實施例1所述的一種適用于廢水處理的高密度耐鹽反硝化菌劑制備方法，其具體包括如下步驟：

（1）接種階段：將耐鹽反硝化菌種子液接種到添加生物填料的SBR反應(yīng)器內(nèi)，菌體懸浮物的濃度在300mg/L；

（2）富集培養(yǎng)階段：待反應(yīng)器內(nèi)的耐鹽反硝化菌逐漸適應(yīng)周圍環(huán)境后，維持以NaCl 計的鹽濃度為5%~8%，控制適當(dāng)?shù)娜芙庋?、溫度，投加一定濃度的營養(yǎng)物質(zhì)，使耐鹽反硝化菌快速生長，反硝化反應(yīng)產(chǎn)生的堿度通過投加酸液中和，使系統(tǒng)的pH維持在7.5~8.0之間；期間菌體懸浮物在生物填料表面附著或生長形成微生物聚集體，并被填料截留，最終可使系統(tǒng)內(nèi)的生物量達到7500mg/L；

（3）實際廢水淘洗階段：加入實際含鹽化工廢水，初始NO_x-N進水負(fù)荷為0.05kgNO_x-N/m³·d，當(dāng)出水NO_x-N^-≤1.0mg/L時，并梯次增大0.2~0.4kgNO_x-N/m³·d的進水負(fù)荷，直至最終進水NO_x-N負(fù)荷為1.0~2.0kgNO_x-N/m³·d；淘洗掉不能進行反硝化、固著性差的微生物，獲得高密度耐鹽反硝化菌劑； 所述的NO_x-N主要是指硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮，X＝2或3。

生物填料包括但不限于：懸浮填料、軟性填料、組合填料、辮帶式填料或碳纖維填料。耐鹽反硝化菌為紅城紅球菌（Rhodococcus erythropolis）LH-N13，菌種保藏編號CGMCC No. 6974。所述的營養(yǎng)物質(zhì)主要包括5g/L NaNO₂、10g/L NaNO₃、3g/L KH₂PO₄或K₂HPO₄，4g/L MgCl₂， 6g/L Na₂CO₃，5g/L葡萄糖或者甲醇，質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤10% NaCl，微量元素液。所述微量元素液的成分如下：100mg/L CoCl₂·6H₂O、150mg/L CaCl₂、30mg/L CuSO₄·5H₂O、100mg/L ZnSO₄·7H₂O、120mg/L FeSO₄·7H₂O、1100mg/L MnSO₄·2H₂O。在富集培養(yǎng)階段，溶解氧控制在2.5mg/L、溫度控制在25℃。在實際廢水淘洗階段，實際含鹽化工廢水中鹽濃度以NaCl 計為10%。