技术领域
[0001] 本
发明属于
污水处理技术领域,具体的说是一种应用于生活污水处理的高效去除总氮生物菌剂。
背景技术
[0002] 生活污水是居民日常生活中排出的
废水,主要来源于居住建筑和公共建筑,如住宅、机关、学校、医院、商店、公共场所及工业企业卫生间等,生活污水所含的污染物主要是有机物(如
蛋白质、
碳水化合物、脂肪、尿素、
氨氮等)和大量病原
微生物(如寄生虫卵和肠道传染病毒等),存在于生活污水中的有机物极不稳定,容易腐化而产生恶臭,细菌和病原体以生活污水中有机物为营养而大量繁殖,可导致传染病蔓延流行,因此,生活污水排放前必须进行处理。
[0003] 1990年以来,全球污水处理表观消费量以年均6%的速度增长,而九十年代的十年间,我国污水处理表观消费量年均增长率达到17.73%,是世界年均增长率的2.9倍。进入二十一世纪,我国污水处理产业高速增长。2000年—2004年,我国污水处理消费量从188万吨增长到447万吨,增加了2.3倍,年平均增长率在27%以上。其中,2001年,我国污水处理表观消费量达到225万吨,超过美国成为世界第一污水处理消费大国。同时,污水处理进口也大幅度增加。1998年,我国污水处理进口100万吨,由此成为世界上最大的污水处理进口国。2004年与1998年比,污水处理进口增长幅度年均达到27.14%。预计2005 年,中国污水处理表观消费量将达到500万吨,进口仍将保持在300万吨左右。
[0004] 伴随着污水处理市场的快速发展,我国污水处理产量也结束了长期徘徊的局面,实现了高速增长。我国污水处理产量从2000年的46万吨增长到2004年的236万吨,年平均增长率在82.6%,占国内市场需求的比重也由2000年的24.47%提高到2004年的52.80%。而同期,世界污水处理产量则仅以6%左右的速度增长。
[0005] 从总体上看,我国污水处理正在经历由规模小、水平低、品种单一、严重不能满足需求到具有相当规模和水平、品种
质量显著提高和初步满足国民经济发展要求的深刻转变,污水处理需求将逐步实现自给,生活污水在处理时中遇到的难题主要有:
[0006] 一:人口增加,污水增多
[0007] 在我国,随着城市人口的增加和工农业生产的发展,污水
排放量也日益增加,
水体污染相当严重,而且几乎遍及全国各地,到2000年底,全国设市的663个城市中有310个建有污水处理设施,建设污水处理厂427座,年污水处理量113.6亿立方米,污水处理率只有34.23%。
[0008] 二:加快发展,急需资金
[0009] 由上可知,目前,我国大部分的生活污水还是处于直接排放的阶段,而生活污水直接排放后,因为生活污水中含有大量的氮、磷等元素,会造成水藻疯长,特别是对于一些污水无法流动的区域,例如污水沟等区域,这无疑增大了生物污水处理的难度,同时,水藻新陈代谢死亡后,在生活污水中难以溶解,特别是生物污水无法流动的区域,会进一步加大生活污水的污染程度,这是目前生活污水在处理过程中所遇到的问题。
发明内容
[0010] 为了弥补
现有技术的不足,以解决上述现有技术中生活污水处理时遇到的问题,本发明提出了一种应用于生活污水处理的高效去除总氮生物菌剂。
[0011] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:本发明所述的一种应用于生活污水处理的高效去除总氮生物菌剂,按照重量份数包括:脱氮硫杆菌10-40份、短小芽孢杆菌20-30 份、鞘氨醇单孢菌20-30份、亚
硝酸盐
氧化菌5-25份、多元
有机酸15-35份、杀藻因子 10-
15份、离子除藻剂10-45份、黄孢原毛平革菌粉15-30份;
[0012] 脱氮硫杆菌是专性无机化能自养型细菌,在氧化硫化物的过程获得
能量,并以硝酸盐为
电子受体生成氮气,因此,利用脱氮硫杆菌可将生活污水中大量的氮离子转化为氮气,从而实现对生活污水的
净化;
[0013] 短小芽孢杆菌可以产生多种外源性消化酶,如木聚糖酶、
纤维素酶等,而芽孢杆菌可利用其丰富的酶,强烈分解氮系、硫系污染物,净化生活污水;
[0014] 鞘氨醇单孢菌能产生过氧化氢酶,对氮系污染物进行分解,除开菊粉外,鞘氨醇单胞菌可将戊糖、己糖及
二糖转变成酸,菌体内主要的呼吸链为泛醌Q-10,DNA的G+C含量在 61.6%-67.8%之间,细胞膜内的糖鞘脂成分是鞘氨醇单胞菌,这是区别于其它典型革兰氏阴性菌的重要特征;
[0015] 亚硝酸盐氧化菌NOB将亚硝酸盐进一步氧
化成硝酸盐,且与脱氮硫杆菌配合将氮离子转化为氮气,亚硝酸氧化还原酶(Nor)在硝化反应过程中可以将亚硝态氮氧化成硝态氮,在反硝化过程中还可以将一氧化氮还原成氮气,亚硝酸氧化还原酶(Nor)可以分为两种,一种是异源二聚体寡聚酶,该酶有两个亚基,NorB和NorC,NorB是具有催化活性的亚基,可以将释放出的电子通过细胞色素c
氧化酶,传递给氧气,并产生ATP,这种酶在硝化过程中发挥作用;另一种是
单体酶,但是它的电子供体是对苯二酚,也不能氧化细胞色素c,消耗ATP,产生NAD(P)H,这种酶在反硝化过程中发挥作用。也就是说,在硝化过程中,亚硝酸盐氧化菌获取
能源的方式为通过NorB基因编码的亚硝酸氧化还原酶(Nor)将亚硝态氮氧化成硝态氮,在好氧段中投加
膨润土和柿子
单宁,其重量比为1~3:0.5~1.8,可以分解NorB,起到灭活异源二聚体寡聚酶活性的作用,通过切断亚硝酸盐氧化菌生长繁殖所需能量的获取路径,使得亚硝酸盐无法进一步氧化为硝酸盐,而进入反硝化过程时,亚硝酸盐氮可
直接还原成氮气,有效缩短了脱氮时间,另外,膨润土和柿子单宁的添加又不会影响单体酶的活性,即不会影响反硝化过程中一氧化氮还原成氮气;而生活污水与硫粉和脱氮硫杆菌一起反应后,产生最终产物水及氮气;
[0016] 多元有机酸用于蓝藻、甲藻、金藻等藻类生产过程或死亡后产生的毒素的降解;
[0017] 杀藻因子和离子除藻剂用于对生活污水中的藻类进行消灭;
[0018] 黄孢原毛平革菌粉是白腐
真菌的一种,具有极强的酵解木质素的作用,这种真菌的最主要作用就是具有降解木质素的功能,它们侵入木质细胞腔内,释放降解木质素和其它木质组分(
纤维素、半纤维素、果胶质)的酶,导致木质腐烂成白色海绵状团体,正是在白腐菌的帮助下,自然界中才不会存在大量有机垃圾,比如各种木屑、
农作物秸秆,
枯枝落叶等等,因此,黄孢原毛平革菌粉可对生物污水中死去的水藻进行快速降解,有利于生物污水中死去的水藻快速转化为活性
污泥的有效成分(
活性污泥是微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总称,活性污泥可分为好氧活性污泥和厌氧颗粒活性污泥,活性污泥主要用来处理污废水),而活性污泥能去除生活污水中溶解性的和胶体状态的可生化有机物,且活性污泥可以
吸附悬浮固体和其他一些物质,同时也能去除一部分磷素和氮素;
[0019] 且白腐菌除了具有能降解木质素和变性木质素的活酶系统,还能将漂白废水中的有机氯化物转变成无机氯和二氧化碳,并破坏发色基团组织和结构,降低漂白废水中的总有机氯化物、BOD、COD和
色度;
[0020] 所述脱氮硫杆菌、短小芽孢杆菌、鞘氨醇单孢菌和亚硝酸盐氧化菌采用一号载体(1) 进行储存和使用;所述多元有机酸、杀藻因子、离子除藻剂和黄孢原毛平革菌粉采用二号载体进行储存和使用。
[0021] 优选的,所述一号载体包括盖体和含有存放盒的存放体;所述存放体和盖体由食用级明胶在模具上制作而成,具体步骤为:首先在存放体和盖体的模具上形成一层食用级明胶膜,待食用级明胶膜硬化
风干后,再将其从模具上取下,即得到存放体和盖体,存放体和盖体的厚度控制在0.5-1cm;所述存放盒用于存放二号载体;所述存放体和存放盒的外表面均涂有移动层,移动层由
蔗糖、小苏打、
柠檬酸组成;所述二号载体为
水溶性非食用
薄膜制成的带有开口的气球,水溶性非食用薄膜制成的气球与普通
橡胶气球制作的工序相同,气球的厚度控制在0.2-0.5cm。
[0022] 优选的,所述移动层的制作方法为将蔗糖、小苏打和柠檬酸放入乳化锅中,对蔗糖、小苏打和柠檬酸进行搅拌并加热,直至小苏打和柠檬酸完全融入蔗糖中形成糖浆,最后将糖浆均匀涂抹在存放体和存放盒的外表面,自然风干,形成移动层。
[0023] 当存放体将脱氮硫杆菌、短小芽孢杆菌、鞘氨醇单孢菌和亚硝酸盐氧化菌,存放盒中的二号载体将多元有机酸、杀藻因子、离子除藻剂和黄孢原毛平革菌粉进行储存后,将盖体与存放体进行盖合,待使用时,将存放着二号载体的一号载体放入生活污水中,由于移动层中含有柠檬酸,与生活污水
接触后,产生大量的二氧化碳气体,二氧化碳气体气体在产生的过程中带动一号载体和二号载体在水中或者水面移动,有利于一号载体和二号载体内部的去除总氮生物菌剂均匀散开,从而更好的对生活污水进行处理,提高生活污水处理的效率和处理的范围,当移动层完全溶解后,存放体和盖体与水接触,食用级明胶制成的存放体和盖体与水接触溶解,脱氮硫杆菌、短小芽孢杆菌、鞘氨醇单孢菌和亚硝酸盐氧化菌进入生活污水中对其进行去氮处理,同时,存放盒中的气球进入水中,当水溶性非食用薄膜制成的气球溶解后,多元有机酸、杀藻因子、离子除藻剂对水中的水藻进行消灭,而黄孢原毛平革菌对水中死去的水藻进行降解,并迅速转化为活性污泥的有效成分,有助于加快水中活性污泥的含量,从而加快对生活污水的净化处理。
[0024] 一种去除总氮生物菌剂制备方法,用于制备上述的去除总氮生物菌剂;
[0025] 步骤一,将脱氮硫杆菌、短小芽孢杆菌、鞘氨醇单孢菌、亚硝酸盐氧化菌的菌种分别进行活化、扩大培养;
[0026] 步骤二,将活化、扩大培养后的各菌种接到混合菌种培养基中混合培养,各菌种混合培养的时间控制在10-14h,混合培养的
温度控制在35-47摄氏度,得到混合菌种,然后装入一号载体内;
[0027] 步骤三,将多元有机酸、杀藻因子和离子除藻剂放入离心机中,采用离心机将多元有机酸、杀藻因子和离子除藻剂搅拌混合均匀,离心机的转速控制在120rpm,直至上述物质混合均匀;
[0028] 步骤四,将混合均匀的多元有机酸、杀藻因子和离子除藻剂中通入黄孢原毛平革菌粉,然后利用离心机对黄孢原毛平革菌粉、多元有机酸、杀藻因子和离子除藻剂进行搅拌混合,离心机的转速控制在50rpm,搅拌混合的时间为5分钟,得到黄孢原毛平革菌粉、多元有机酸、杀藻因子和离子除藻剂的混合物,然后将混合物放入二号载体中进行封口储存。
[0029] 优选的,所述脱氮硫杆菌菌种活化扩大培养的PH控制在5.1-6.5,短小芽孢杆菌菌种活化、扩大培养的PH控制在5.4-6.3,鞘氨醇单孢菌菌种活化、扩大培养的PH控制在5-6.2,亚硝酸盐氧化菌菌种活化、扩大培养的PH控制在5.2-6.4。
[0030] 优选的,所述混合菌种培养基按质量份数包括:
酵母膏15-30份、蛋白胨25-30份、
葡萄糖15-40份和NH4Cl25-10份。
[0031] 优选的,所述去除总氮生物菌剂包括一种选自分散剂和抗
氧化剂中的添加剂;分散剂有助于去除总氮生物菌剂在水中四散,抗氧化剂提高了去除总氮生物菌剂的抗氧化能
力,提高其使用时的效果。
[0032] 本发明的有益效果如下:
[0033] 1.本发明所述的一种应用于生活污水处理的高效去除总氮生物菌剂,该去总氮生物菌剂中的脱氮硫杆菌和亚硝酸盐氧化菌可以相互配伍,将氮离子转化为氮气,有效降低生活污水中氮离子的含量,从而实现对生活污水的净化。
[0034] 2.本发明所述的一种应用于生活污水处理的高效去除总氮生物菌剂,该去总氮生物菌剂中的多元有机酸、杀藻因子和离子除藻剂可对生活污水中的藻类进行消灭,且黄孢原毛平革菌粉可对生物污水中死去的水藻进行快速降解,有利于生物污水中死去的水藻快速转化为活性污泥的有效成分,而活性污泥能去除生活污水中溶解性的和胶体状态的可生化有机物,且活性污泥可以吸附悬浮固体和其他一些物质,同时也能去除一部分磷素和氮素。
[0035] 3.本发明所述的一种应用于生活污水处理的高效去除总氮生物菌剂,该去总氮生物菌剂中的一号载体和二号载体有利于生物菌剂均匀散开,从而更好的对生活污水进行处理,提高生活污水处理的效率和处理的范围。
附图说明
[0036] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0038] 图2为实验组6中显微镜下的观察图;
[0039] 图3是本发明中一号载体的立体结构示意图;
[0040] 图4是本发明中一号载体的剖视图;
[0041] 图中:一号载体1、盖体11、存放盒12、存放体2、移动层3、气球4。
具体实施方式
[0042] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。
[0043] 当需要对无法流动的生活污水进行处理时,处理的方式为:
[0044] 将存放着二号载体的一号载体1放入生活污水中,由于移动层3中含有柠檬酸,与生活污水接触后,产生大量的二氧化碳气体,二氧化碳气体在产生的过程中带动一号载体1 和二号载体在水中或者水面移动,有利于一号载体1和二号载体内部的生物菌剂均匀散开,从而更好的对生活污水进行处理,提高生活污水处理的效率和处理的范围,当移动层3完全溶解后,存放体2和盖体11与水接触,食用级明胶制成的存放体2和盖体11与水接触溶解,脱氮硫杆菌、短小芽孢杆菌、鞘氨醇单孢菌和亚硝酸盐氧化菌进入生活污水中对其进行去氮处理,同时,存放盒12中的气球4进入水中,当水溶性非食用薄膜制成的气球4 溶解后,多元有机酸、杀藻因子、离子除藻剂对水中的水藻进行消灭,而黄孢原毛平革菌对水中死去的水藻进行降解,并迅速转化为活性污泥的有效成分,有助于加快水中活性污泥的含量,从而加快对生活污水的净化处理。
[0045] 为验证本发明具体的使用效果,本发明相关
申请人员进行了如下一至三
实施例的实验操作:
[0046] 实验场所:任意寻找含有水藻的污水沟;
[0047] 实施例一:(1)选择三个含有水藻污水沟,并标记为实验组1、实验组2和实验组3,实测实验组1的体积约为4立方米,实验组2的体积约为6.5立方米,实验组3的体积约为5.4立方米;
[0048] (2)按重量份数选择脱氮硫杆菌20份、短小芽孢杆菌15份、鞘氨醇单孢菌30份、亚硝酸盐氧化菌25份、多元有机酸15份、杀藻因子10份、离子除藻剂15份、黄孢原毛平革菌粉20份,按照上述去除总氮生物菌剂制备方法,将制得的菌剂放入一号载体和二号载体内,按照上述对无法流动的生活污水的处理方式,对实验组1中的生活污水进行处理,因为实验组
1的体积为4立方米,按照1立方米生活污水中投放1.2千克的去总氮生物菌剂计算,可向实验组1中投入4.8千克的去总氮生物菌剂;
[0049] (3)按重量份数选择脱氮硫杆菌30份、短小芽孢杆菌25份、鞘氨醇单孢菌20份、亚硝酸盐氧化菌20份、多元有机酸25份、杀藻因子15份、离子除藻剂10份、黄孢原毛平革菌粉30份,按照上述去除总氮生物菌剂制备方法,将制得的菌剂放入一号载体和二号载体内,按照上述对无法流动的生活污水的处理方式,对实验组2中的生活污水进行处理,因为实验组
2的体积为6.5立方米,按照1立方米生活污水中投放1.2千克的去总氮生物菌剂计算,可向实验组2中投入7.8千克的去总氮生物菌剂;
[0050] (4)按重量份数选择脱氮硫杆菌40份、短小芽孢杆菌25份、鞘氨醇单孢菌15份、亚硝酸盐氧化菌20份、多元有机酸35份、杀藻因子12份、离子除藻剂28份、黄孢原毛平革菌粉30份,按照上述去除总氮生物菌剂制备方法,将制得的菌剂放入一号载体和二号载体内,按照上述对无法流动的生活污水的处理方式,对实验组1中的生活污水进行处理,因为实验组
3的体积为5.4立方米,按照1立方米生活污水中投放1.2克的去总氮生物菌剂计算,可向实验组3中投入6.48千克的去总氮生物菌剂;
[0051] (5)实验组1、实验组2和实验组3实验的时间为24h,实验完成后,从实验组1、实验组2和实验组3的污水沟中各取4杯质量相同的处理后的生活污水,对生活污水中含的物质进行检测,实验组1对应的4杯处理后的生活污水标记为1A、2A、3A、4A,实验组2 对应的4杯处理后的生活污水标记为1B、2B、3B、4B,实验组3对应的4杯处理后的生活污水标记为1C、2C、3C、4C,得到表1-3:
[0052] 表1
[0053]
[0054] 表2
[0055]
[0056] 表3
[0057]
[0058] 由上述表1-3可知,脱氮硫杆菌、短小芽孢杆菌、鞘氨醇单孢菌、亚硝酸盐氧化菌、多元有机酸、杀藻因子、离子除藻剂、黄孢原毛平革菌粉在不同质量份数下制备的生物菌剂,均能对生活污水进行良好的处理,且处理的时间迅速,处理后生活污水中氮离子的含量大大减少,且水藻处理的效果也非常显著。
[0059] 实施例二:(1)任意选择2个含有水藻的污水沟,并标记为实验组4和对照组4,实测实验组4的体积约为2.7立方米,对照组4的体积约为3.2立方米;
[0060] (2)按重量份数选择脱氮硫杆菌30份、短小芽孢杆菌25份、鞘氨醇单孢菌20份、亚硝酸盐氧化菌20份、多元有机酸25份、杀藻因子15份、离子除藻剂10份、黄孢原毛平革菌粉30份,按照上述去除总氮生物菌剂制备方法,将制得的菌剂放入一号载体和二号载体内,按照上述对无法流动的生活污水的处理方式,对实验组4中的生活污水进行处理,因为实验组
4的体积为2.7立方米,按照1立方米生活污水中投放1.2千克的去总氮生物菌剂计算,可向实验组4中投入3.24千克的去总氮生物菌剂;
[0061] (3)按重量份数选择脱氮硫杆菌30份、短小芽孢杆菌25份、鞘氨醇单孢菌20份、亚硝酸盐氧化菌20份、多元有机酸25份、杀藻因子15份、离子除藻剂10份、黄孢原毛平革菌粉30份,按照上述去除总氮生物菌剂制备方法,将制得的菌剂不放入一号载体和二号载体内,直接倒入污水沟内,对对照组4中的生活污水进行处理,因为对照组4的体积为3.2立方米,按照1立方米生活污水中投放1.2千克的去总氮生物菌剂计算,可向对照 4中投入3.84千克的去总氮生物菌剂;
[0062] (4)实验组4和对照组4实验的时间为24h,待时间达到后,从实验组4和对照组4的污水沟不同
位置处各取4杯质量相同的处理后的生活污水,对生活污水中含的物质进行检测,实验组4对应的4杯处理后的生活污水标记为1D、2D、3D、4D,对照组4对应的4杯处理后的生活污水标记为1E、2E、3E、4E,得到表4-5:
[0063] 表4
[0064]
[0065]
[0066] 表5
[0067]
[0068] 由表4-5可知,本发明中的去总氮生物菌剂在单独使用的情况下,效果良好,但处理生活污水的范围有限,不能对污水沟内各个位置的生活污水进行良好的处理,但和一号载体和二号载体配合使用的情况下,可以对污水沟内各个位置的生活污水进行良好的处理,因此一号载体和二号载体的使用可以加快去总氮生物菌剂对生活污水处理的效率和加大对生活污水处理的范围。
[0069] 实施例三:(1)任意选择2个含有水藻的污水沟,并标记为实验组5和实验组6,实测实验组5的体积约为1.7立方米,实验组6的体积约为2.3立方米;
[0070] (2)实验前,在实验组5中取一杯生活污水,取一滴生活污水放置于观察皿上,观察显微镜下生活污水的样貌;
[0071] 且按重量份数选择脱氮硫杆菌30份、短小芽孢杆菌25份、鞘氨醇单孢菌20份、亚硝酸盐氧化菌20份、多元有机酸25份、杀藻因子15份、离子除藻剂10份、黄孢原毛平革菌粉30份,按照上述去除总氮生物菌剂制备方法,将制得的菌剂放入一号载体和二号载体内,按照上述对无法流动的生活污水的处理方式,对实验组4中的生活污水进行处理,因为实验组5的体积为1.7立方米,按照1立方米生活污水中投放1.2千克的去总氮生物菌剂计算,可向实验组5中投入2.04千克的去总氮生物菌剂;
[0072] (3)实验组5实验的时间为24h,待时间达到后,从实验组5中取一杯生活污水,取一滴生活污水放置于观察皿上,观察显微镜下生活污水的样貌;
[0073] (4)由
说明书附图3可知,实验前,生活污水浑浊,试验后,生活污水的水质明显改善,生活污水的透明度明显增加,说明生活污水中氮、磷的含量明显减少。
[0074] (5)实验前,在实验组6中取一杯生活污水,取一滴生活污水放置于观察皿上,观察显微镜下生活污水的样貌;
[0075] 且按重量份数选择脱氮硫杆菌30份、短小芽孢杆菌25份、鞘氨醇单孢菌20份、亚硝酸盐氧化菌20份、多元有机酸25份、杀藻因子15份、离子除藻剂10份、黄孢原毛平革菌粉30份,按照上述去除总氮生物菌剂制备方法,将制得的菌剂放入一号载体和二号载体内,按照上述对无法流动的生活污水的处理方式,对实验组4中的生活污水进行处理,因为实验组6的体积为2.3立方米,按照1立方米生活污水中投放1.2千克的去总氮生物菌剂计算,可向实验组6中投入2.76千克的去总氮生物菌剂;
[0076] (6)实验组6实验的时间为24h,待时间达到后,从实验组6中取一杯生活污水,取一滴生活污水放置于观察皿上,观察显微镜下生活污水的样貌;
[0077] (7)由说明书附图4可知,实验前,生活污水浑浊,试验后,生活污水的水质明显改善,生活污水的透明度明显增加,说明生活污水中氮、磷的含量明显减少。
[0078] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的
权利要求书及其等效物界定。