一种厌氧微生物促生剂及其应用

技术领域

本发明涉及一种复配的厌氧微生物促生剂，尤其涉及一种能够促进水解酸化菌和产甲烷菌在厌氧反应器中增殖、结聚成粒的复配促生剂及其应用，属于环境保护技术领域。

背景技术

上流式厌氧污泥床(UASB)反应器是通过厌氧微生物的聚集促进污泥滞留的，微生物聚集的颗粒污泥导致UASB反应器的高生物量和体积转化率，尤其是产甲烷菌的存在促进了UASB反应器的化学需氧量(COD)去除和甲烷生产能力。此外，与絮状物相比，颗粒污泥具有更高的沉降性和强度，使反应器能够承受高流量并产生更少的碎屑。因此，污泥颗粒的培养决定了UASB反应器的启动和进一步运行。

微生物是通过可逆吸附和不可逆粘附的方式与惰性化合物、无机物质或其他物质相结合形成聚集体的，进而诱导污泥颗粒化。这些初始聚集体将在适合微生物生存的条件下逐渐生长并形成致密颗粒，许多物理、化学和生物因素影响了形成致密颗粒的过程，如有机基质的组成和浓度、营养物质的供应、接种污泥、pH值、温度以及絮凝成分的诱导等。在污水处理过程中，有机基质的组成和浓度、温度等条件需视现场情况决定。

现有的促生剂通常采用蛭石粉、白土等矿物成份作为污泥吸附成粒的载体，这些无机载体本身的吸附能力有限，只能通过络合、絮凝等作用使微生物积聚成粒，其无法增加厌氧微生物的活性，且只能针对特定的某一种废水起作用。

发明内容

本发明针对现有的厌氧微生物促生剂所存在的不足，提供一种复合的厌氧微生物促生剂，其具有投加简便，适用废水类型广泛的特点，能够解决厌氧系统进水负荷波动、运行不稳定的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种厌氧微生物促生剂，按重量份计，包含载体10-20份、污泥颗粒晶核1-5份、生物絮凝剂30-80份、增稠剂50-100份和微量元素(1-10)×10

所述载体选自蛭石、白土、硅藻土、膨润土、沸石粉、麦饭石粉、蒙脱石粉中的一种或多种的复配；

所述污泥颗粒晶核选自铁粉、碳粉和电气石粉中的一种或多种的复配；

所述生物絮凝剂为包含不解糖假苍白杆菌(Pseudochrobactrumasaccharolyticum)的微生物菌剂，其中不解糖假苍白杆菌的活菌量为100-500亿CFU/g，所述不解糖假苍白杆菌保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，保藏编号为：CGMCC No.28059，保藏日期为：2023年7月28日，其16S rDNA序列如SEQ ID No:1所示；

所述微量元素包含Fe

优选的，所述增稠剂选自淀粉、壳聚糖中的一种或二者的复配。

优选的，所述微量元素还包含Cu

本发明还要求保护使用上述厌氧微生物促生剂促进厌氧颗粒污泥再生的方法，包括向污泥或水体中施加该厌氧微生物促进剂的步骤。

优选的，所述厌氧微生物促生剂的施加量为50ppm以上，更优选50-800ppm，进一步优选100-500ppm，最优选100-200ppm。

优选的，所述厌氧颗粒污泥再生过程中控制温度为20-60℃，优选25-40℃，最优选30-35℃。

优选的，所述水体的盐度为3％以下，优选2.5％以下，更优选1％以下。

本发明还要求保护上述的厌氧微生物促生剂在水净化领域的应用，优选的，所述厌氧微生物促生剂用于加速降解厌氧系统水中的COD，优选的，所述COD为有机酸。

本发明的技术方案能够解决污泥颗粒化缓慢问题的作用机理如下：

污泥成粒的机理主要有两种学说，无机物作用说和粘结聚合说。无机物作用说指的是钙、铁、硅等无机离子或沉积物通过电荷吸引、络合、絮凝等作用使微生物积聚成粒，絮凝成分中的无机部分便是通过这种方式加速颗粒形成，如铁粉碳粉等本身也可作为污泥晶核。粘结聚合说是微生物自身的胞外聚合物或者荚膜通过氢键、极性键、多糖蛋白质链接等形式相互结合形成稳定的颗粒。

本发明提供的厌氧微生物促生剂具有如下有益效果：

1)促进絮体结聚，加速实现污泥颗粒化；

2)提高污泥沉降性能，降低厌氧反应器出水的浊度，并可成倍提高厌氧反应器的容积负荷；

3)促进厌氧反应器中产甲烷菌的生长和繁殖，提高产甲烷菌的活性。

附图说明

图1为不解糖假苍白杆菌对高岭土的絮凝效果；

图2为实施例4中第1、2、5天的污泥性状对比；

图3为实施例5中促生剂絮凝效果的对比；

图1-3中，左侧为空白组；右侧为实验组。

具体实施方式

以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例中使用的厌氧微生物促生剂的组成及各组分的用量如表1所示。

表1实施例中厌氧微生物促生剂的组成及各组分的用量

实施例1.不解糖假苍白杆菌的分离纯化与鉴定

(1)菌株的筛选与分离：

采集某化工厂的污泥及泥悬液，取泥水混合液10mL接种至含有100mL富集培养基(酵母粉5g，蛋白胨10g，氯化钠10g，蒸馏水1L，pH＝7.0，121℃灭菌20min)的250mL顶空瓶中，在30℃、200r/min的恒温摇床上振荡培养一个星期，得富集液。

取富集液逐级稀释至10

按照上述方法，共分离得到6株菌株，分别命名为BC-1,BC-2,BC-3,BC-4,BC-5和BC-6。

(2)菌株的评价

将得到的6株菌株分别接种至活化培养基中(酵母粉5g，蛋白胨10g，氯化钠10g，蒸馏水1L，pH＝7.0)，在摇床200r/min，30℃的条件下培养48小时后得活化液，后准备盛有100mL液体选择培养基(KH

表2筛选所得的各菌株对硫化物的降解情况

由表1中的数据可以看出，BC-1菌株与其他菌株相比，针对硫化物的去除起效快、效果好，评价培养基中约270ppm的硫化物浓度，72h即可完全去除，重新接种该菌株至LB培养基中制作活化液，后进行甘油管-80℃保藏。

(3)检测鉴定

菌种斜面经过16S rDNA基因序列检测鉴定，鉴定结果为不解糖假苍白杆菌(Pseudochrobactrum asaccharolyticum)。该菌株的16S rDNA基因序列测定结果如SEQ IDNo:1所示。

实施例2：不解糖假苍白杆菌的絮凝效果

高岭土1.2g、纯水100mL配制成高岭土的泥水混合液，设置空白组和实验组，实验组中加入1mL的不解糖假苍白杆菌发酵液，空白组中加入1mL的纯水，后摇匀静置，观察瓶中物质的变化。

24h后空白组和实验组的状态如图1所示，可见不解糖假苍白杆菌可作为生物絮凝剂使用，有很好的絮凝效果。

实施例3：不解糖假苍白杆菌的发酵过程

1)一级摇瓶活化

无菌环境中，挑取1环不解糖假苍白杆菌BC-1菌种接入装有100mL富集培养基(酵母粉5g，蛋白胨10g，氯化钠10g，pH＝7.0，121℃灭菌20min)的250mL三角瓶中，置于30℃、180r/min条件下培养24h，得到一级活化液。

2)二级摇瓶培养

无菌环境中，将一级活化液分别转接10mL至四个装有500mL富集培养基(酵母粉5g，蛋白胨10g，氯化钠10g，蒸馏水1L，pH＝7.0，121℃灭菌20min)的1L三角瓶中，置于30℃、180r/min条件下培养24h，得到二级活化液。

3)20L罐发酵培养

将发酵培养基置于121℃下灭菌20min，发酵培养基的配方为：葡萄糖10g/L，酵母粉5g/L，MgSO

实施例4：厌氧微生物促生剂抗冲击负荷的探究

在升高COD进水浓度的条件下，测试发生部分酸罐现象下产甲烷菌的活性与促生剂的关系。

实验进水为葡萄糖与自来水配制成的模拟废水，COD浓度为13000mg/L，颗粒污泥取自齐鲁石化EGSB厌氧塔，实验分为两组，空白组未加任何药剂，实验组按照水的体积加入了计算量的厌氧微生物促生剂。实验过程中持续观察污泥性状，在第1、2、5天分别观察污泥性状且测量COD下降水平，1、2、5天污泥性状分别如图2所示，结果发现不加促生剂的污泥颗粒明显解体破碎，COD数据如表3所示。

表3 COD数据随时间的变化

从表3中可以看出，在纯葡萄糖底物的情况下，随着时间的推进，COD下降缓慢，说明颗粒污泥并不适应高浓度COD且开始破碎。综合5天的实验情况来看，加入促生剂可提高18％的COD去除率，且在酸罐情况下可尽量维持污泥性状不发生改变。

实施例5：促生剂絮凝效果小试实验

将取自齐鲁石化EGSB厌氧塔的颗粒污泥碾碎，选用相同体积的破碎颗粒污泥与水的泥水混合物，分别置于1、2号250mL瓶中，左侧为空白组，右侧为实验组，实验组中加入了计算量的本发明的微生物促生剂，起始COD浓度均为4500mg/L。后将空白组和实验组瓶均置于30℃摇床中，24小时后观察污泥性状，对比图片如图3所示。

由图3可以看出，右侧实验组污泥的沉降性能远优于左侧的空白组，抗剪切力也更佳。24h后测量污泥粒径，用筛网过滤粒径大于0.5mm的污泥絮体，测量并计算其污泥浓度，见表4所示。

表4空白组和实验组的污泥浓度

由表4可以看出，实验组中大于0.5mm的污泥絮体浓度为空白组的2.2倍，说明本发明的促生剂可把大量污泥碎屑变为污泥絮体。

实施例6：与同类产品的对比实验

为了测试加入不同种类的微生物促生剂后污泥的沉降性，选取了市场上两款同类产品进行对比实验，产品1为购自江阴华东水处理公司的生物促生剂，产品2为购自潍坊凡星生物科技有限公司的厌氧污泥颗粒王，在相同上升流速的条件下，通过卡尺测量确定污泥泥位。

工程上设计UASB系统的上升流速普遍小于0.8m/h，因此选取0.8m/h作为上升流速进行实验。此外，考虑到EGSB系统可能的较高回流流量，额外检测2.0m/h上升流速下的污泥泥位，实验进行至污泥泥位稳定30分钟不变后停止，比较污泥泥位在反应器中的高低，可一定程度反映污泥的沉降性。产品1、产品2和本发明的微生物促生剂添加量相等，以未加任何产品的实验组作为空白对照，结果如表5所示。

表5不同产品的污泥泥位

由表5中结果可知，本发明的厌氧微生物促生剂不论在较低上升流速下还是较高上升流速下，均能保证泥位稳定，减少出水中悬浮的絮体颗粒。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。