[发明专利]一种同步培养硝化菌与好氧反硝化菌的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境微生物领域，具体地说涉及一种同步培养硝化菌与好氧反硝化菌的方法。

背景技术

生物强化技术是指通过向传统的生物处理系统中引入具有特定功能的微生物，提高有效微生物的浓度，增强其对难降解有机物的降解能力，提高降解速率，并改善原有生物处理体系对难降解有机物的去除效能。近年来，生物强化技术在环境治理中的应用受到越来越多的关注。生物强化技术应用最为普遍的方式之一是直接投加特定功能的微生物，特定功能的微生物是指从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种，主要用于以去除某一种或某一类有害物质。另一种方式是引入生物强化菌剂，将从自然界中筛选出来的、有特定功能的细菌制成菌液制剂或将其附着在麦麸上制成干粉制剂被称为生物强化菌剂。但是，无论采取何种方式，都需要对筛选获得的特定功能的微生物菌体进行扩大培养，以期大量获得具有工业应用价值的微生物。

生物脱氮是解决氮素污染较为经济有效的方法之一，一般包括硝化过程和反硝化过程。硝化过程是由硝化菌，将氨氮转化为NO₂^－和NO₃^－的反应过程。反硝化过程是在无氧或低氧条件下，NO₃^－和NO₂^－被微生物还原转化为气体的过程，反应过程中需要以有机碳作为碳源和能源。不管是传统脱氮工艺还是新型脱氮工艺，负责脱氮的微生物主要是硝化菌和反硝化菌。在实际应用中，由于两种菌体的生长环境的差异，一般是将硝化过程和反硝化过程分离开，如传统的A/O，A²/O工艺，存在工艺冗长，污水处理构筑物占地面积大，投资和运行费用高等诸多弊端。同步硝化反硝化脱氮是指硝化反应和反硝化反应在同一反应器内同时进行的新型工艺，不仅克服了传统工艺硝化和反硝化过程在两个不同的反应器内进行或者在同一反应器内顺次进行的不足，而且在降低能耗和物耗等方面具有突出的优势。例如，可以减少反硝化反应设备、节省基建费用；反硝化过程产生的碱可部分中和硝化过程产生的酸，减少碱液的消耗，能有效地保持反应器中pH稳定。因此，同步硝化反硝化脱氮过程，已经成为水处理领域的研究热点。耿金菊等利用好氧反硝化菌群和自养硝化菌群组合脱氮（应用与环境生物学报,2002,8(1):78-82），虽然具有较好的氨氮脱除能力，但抗冲击能力较弱，高于300mg/L的高浓度氨氮能抑制菌体的生长，并且氨氮浓度高于200mg/L时，脱氮后氨氮残余量较多，同步不耐受高浓度有机碳，500mg/L的有机碳浓度抑制菌体生长并降低脱氮效果；这种组合菌群中的各类细菌培养与生长条件不一致，一种发挥功能时另一种却被处于抑制状态，导致彼此不协调，生物脱氮时间延长，成本增大，脱氮效率受到影响。

生物强化菌剂通常是多种菌株按照一定比例复配而成的，不同菌株的生长环境一般是不同的。如果采取单独放大培养菌体，然后将收集的菌体按比例混和为菌剂，则需要多个反应器，投资和运行费用大；如果单独培养种子液，然后将各种菌的种子液按比例混合后进行放大培养并收集得到菌剂，则不能保证不同菌体在各自适宜的条件下生长，培养的效率不高，培养后的比例也不能够保证。因此，如果将硝化菌和反硝化菌直接混合培养，除非筛选获得生长环境相同的菌体，否则不能保证两种菌体在各自适宜的环境生长，就不能保证同步硝化反硝化的高效进行，影响硝化菌和反硝化菌的活性和收获量。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种同步培养硝化菌与好氧反硝化菌的方法。本发明利用膜分离组件将硝化菌与好氧反硝化菌隔离开进行半混合培养，菌体在各自单独的生长空间，培养基则是共混与互通的，实现了两种菌的共同培养和分别收获，减少了设备投资，提高了菌体的培养效率。

本发明同步培养硝化菌与好氧反硝化菌的方法，包括如下内容：（1）培养硝化菌种子液和好氧反硝化菌种子液；（2）将上述种子液分别接入具有内置膜分离组件的生物反应器内进行半混合培养，好氧反硝化菌在膜分离组件内部进行反硝化反应，硝化菌在膜分离组件外部的反应器内进行硝化反应，膜分离组件内外的培养基组成则是共混与互通的。

本发明中，膜分离组件的材质可以采用各种具有分离特性的膜，优选采用陶瓷分离膜，膜孔直径为0.05～0.5μm。根据实际情况，设计膜分离组件与生物反应器的体积比为1:2～1:6。膜分离组件内部设搅拌器，搅拌转速为50～200rpm，实现内部的高效返混。