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CN108410768A - 一种发酵产氢菌及预防活性污泥钙化的方法 - Google Patents

一种发酵产氢菌及预防活性污泥钙化的方法 Download PDF

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CN108410768A CN201810225415.7A CN201810225415A CN108410768A CN 108410768 A CN108410768 A CN 108410768A CN 201810225415 A CN201810225415 A CN 201810225415A CN 108410768 A CN108410768 A CN 108410768A
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calcification
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王雪青
房玉婷
张安龙
罗清
陈朵
赵呈馨
董婷婷
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Abstract

本发明提供了一种发酵产氢菌和预防活性污泥钙化的方法，该发酵产氢菌保藏编号为(CCTCC M 2018077)。本发明通过向活性污泥存在的废水厌氧发酵处理体系中，加入本发明的发酵产氢菌，进而增强活性污泥，提高活性污泥的产气能力，达成酸化活性污泥、预防活性污泥钙化的目的。实验证实，通过发酵产氢菌增强了活性污泥的反应体系中，产气量提高了15.2％，最高日产气量提高了47％，这表明本发明提供的发酵产氢菌(DW01菌株)对于强化稳定期的厌氧颗粒污泥产沼气有积极的影响，进而达成积极的预防活性污泥钙化的目的。

Description

一种发酵产氢菌及预防活性污泥钙化的方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，涉及一种发酵产氢菌及预防活性污泥钙化 的方法。
背景技术
厌氧发酵被应用于各行业的废水处理中，但由于废水的水质之间相差较 大，对应的处理效果不尽相同。IC内循环反应器作为第三代反应器的代表被广 泛应用于各行业废水处理中，Ca2+在微生物絮凝过程中伴随着重要作用，由于 微生物分泌的胞外多聚物使微生物呈电负性，微生物之间不断团聚絮凝，最终 以厌氧颗粒污泥形式存在。但是原料中的钙含量高，会导致废水中钙离子浓度 高,厌氧污泥钙化。多年来的实践证明，颗粒污泥钙化是上述行业普遍存在的难 题，其主要原因是废水中含有的高Ca2+浓度和厌氧的高碱度特征。
目前已知有很多颗粒污泥钙化的防治措施，如控制厌氧进出水pH、控制 Ca2+、SO4 2-来源、维持厌氧颗粒泥适中的颗粒度、控制厌氧反应器的进水流量、 定期适量的排放颗粒泥等。但是这些建议没有从根本上解决污泥钙化的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发酵产氢菌,其能够应用于废水处理中增强活 性污泥，提高产气量进而酸化活性污泥。
本发明的目的还在于提供一种预防活性污泥钙化的方法，其通过增强活性 污泥，提高产气量进而酸化活性污泥，达到预防活性污泥钙化的目的。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种保藏编号为CCTCC M 2018077的发酵产氢菌。
所述的发酵产氢菌在废水处理中的应用。
一种预防活性污泥钙化的方法，所述活性污泥在待处理废水中对待处理废 水进行厌氧发酵处理，向待处理废水中加入权利要求1所述的发酵产氢菌。
优选地，向待处理废水中加入发酵产氢菌的方法为：将发酵产氢菌配置成 菌浊OD600为0.38～0.42的菌液后加入到待处理废水中，菌液的体积为待处理 废水体积的10％～20％。
优选地，待处理废水中初始pH为5.5～6。
优选地，待处理废水中初始L-谷氨酸的浓度为4～4.5g/L。
优选地，待处理废水中初始加入的厌氧颗粒污泥的量为0.06～0.1g/mL。
优选地，所述待处理废水为造纸废水。
优选地，所述厌氧发酵处理在IC内循环反应器中进行。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的发酵产氢菌，其能够应用于废水处理中增强活性污泥，提高 产气量进而酸化活性污泥。在验证试验中证实，通过发酵产氢菌增强了活性污 泥的反应体系中，产气量提高了15.2％，最高日产气量提高了47％，这表明本 发明提供的发酵产氢菌(DW01菌株)对于强化稳定期的厌氧颗粒污泥产沼气 有积极的影响。
本发明提供的预防活性污泥钙化的方法，其通过添加发酵产氢菌来增强活 性污泥，提高产气量进而酸化活性污泥，达到预防活性污泥钙化的目的。试验 证实，通过发酵产氢菌增强了活性污泥的反应体系中，产气量提高了15.2％， 最高日产气量提高了47％，这表明本发明提供的发酵产氢菌(DW01菌株)对于 强化稳定期的厌氧颗粒污泥产沼气有积极的影响，进而达成积极的预防活性污 泥钙化的目的。
附图说明
图1为累计沼气产量图。
图2为单日产气量图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的 解释而不是限定。
为了克服IC厌氧反应器处理废水(尤其是造纸废水)中出现的污泥钙化的 问题。本发明的目的是提供一种强化厌氧颗粒污泥活性预防污泥钙化的方法， 通过从厌氧颗粒污泥中分离出高效的发酵产氢菌，优化其发酵产氢条件，使得 在实际运行中能通过控制外界因素来强化污泥中的产氢产酸菌生长，利用细菌 代谢的挥发性脂肪酸破坏CaCO3沉积坏境，从而达到预防污泥“钙化”，强化污 泥活性的目的。
本发明从造纸废纸厂的IC内循环厌氧反应器内取厌氧颗粒污泥，取10g 厌氧颗粒污泥经过富集、初选、复选然后进行筛选，得到产氢气能力较强的菌 株为实验菌株并对其进行冷冻保存(-20℃)；具体方法为：产氢菌经过富集、 初选、复选然后进行筛选，分别接种至盛有50mL发酵液的注射器中，至于 30℃、100r/min的条件下，进行发酵产气实验，用气相色谱法检测产气中是否 含有H2，选择产气能力较强、氢气产量波动值在10％范围内的菌株为实验菌 株并对其进行冷冻保存(-20℃)。将所提取的产氢气能力较强的菌株命名为DW01菌株，并进行菌株保藏，保藏单位为中国典藏培养物保藏中心，保藏单 位地址：中国武汉，武汉大学，保藏日期为2018年2月1日，保藏编号为CCTCC M 2018077，将筛选出的DW01菌株进行16S rDNA基因序列测定分析。可以 看出DW01菌株与Raoultella处于同一分支，表明DW01菌为Raoultella属的 一株新的菌株，分类命名为Raoultella sp；在200mL的厌氧反应器中进行发酵 实验，调节厌氧反应器的初始PH为5.5～6，L-谷氨酸的浓度为4～4.5g/L，将8g厌氧颗粒污泥(污泥龄为330～335天)投加至菌浊OD600为0.4的100mL 的模拟废水中，进行14天的发酵产沼气实验；实验证明在DW01菌株对于处 于稳定期的厌氧颗粒污泥有较强的产沼气强化作用，累计产产沼气量为2700～ 2760mL/L,相比未投加DW01菌株的累计产沼气量提高了13％～15％。
与现有技术的相比，本发明能够降低由于颗粒污泥钙化造成的废水处理成 本，并且操作比较简便，从筛选菌到菌的应用，这是一种新的思路的提出。 为预防厌氧颗粒污泥“钙化”提供指导。
本实施例中厌氧颗粒污泥取自废纸造纸厂IC内循环厌氧反应器。
在200mL的厌氧反应器中进行序批式发酵实验，调节厌氧反应器中的模 拟废水的初始pH为5.5～6，L-谷氨酸的浓度为4～4.5g/L。
在未加入DW01菌株的实验中，将8g的含水率为95％厌氧颗粒污泥(污 泥龄为330～335天)接种到100mL的模拟废水中；
在加入DW01菌株的实验中，先向100mL的模拟废水中加入15mL的菌 悬液，菌悬液的菌浊OD600为0.4，然后按照0.08g/mL的量接种含水率为95％ 厌氧颗粒污泥(污泥龄为330～335天)。
分别将接种了厌氧颗粒污泥的模拟废水充分混匀，将反应器密封，用N2置换反应器内的O2，使发酵反应在无氧条件下进行14天的累计发酵产沼气实 验，在反应器的后端连接有洗气装置，使产生的气体经过浓度为2moL/L的 NaOH溶液，从而除去气体中的酸性气体CO2、H2S等，通过排水集气法读取 生成的沼气体积。
在其他的可行的方案中，菌悬液的菌浊OD600为0.38～0.42，均可达成接种 DW01菌株的目的。向废水中接种的菌悬液的体积，可以为待处理废水(模拟 废水)体积的10％～20％。本领域人员也可以调整厌氧颗粒污泥的加入量，加 入量为0.06g/mL～0.10g/mL待处理废水。
该实施方案条件下累计沼气产量见图1，单日产气量见图2。如图1所示， 通过对比未投加和投加DW01菌株后污泥产沼气量，泥龄为335d污泥由于 DW01产氢产酸菌的添加，厌氧颗粒污泥的产沼气量上升为2759.8mL/L，与 给出的未添加组比较，产气量提高了15.2％。这一方面是由于处于稳定期的厌 氧颗粒污泥能够充分利用微生物代谢产物，引入DW01菌株后发酵产生的氢气 为嗜氢产甲烷菌提供了充足的H2分子来源，使产甲烷过程正向移动，同时也 协同产酸菌产氢对有机物分解正向移动；另一方面，由于污泥中的CaCO3在产 酸产氢微生物代谢产物挥发性酸的作用下，能够释放出HCO3 -及CO3 2-，对pH 形成缓冲体系使得甲烷菌对小分子有机酸分解能力增强。
该实施方案条件下单日产气量见图2。在未投加DW01菌株前，泥龄为335 d的污泥属于平衡阶段，在长期运行过程中，污泥自身构建微环境的平衡相对 稳定，耐缓冲能力较强，但是长期处于硬度较高的废水中，污泥中的无机成分 含量高，使得污泥对有机物理分解能力降低，污泥日产沼气量相对平缓。投加 DW01菌株后，泥龄为335d的污泥在第5天日产气量达到高峰，对比未接种 DW01菌株产气高峰期延迟了1d，但日产气量提高了47％，说明DW01菌株 的引入对于强化稳定期的厌氧颗粒污泥产沼气有一定的影响。
从以上两个实验结果可以看出DW01菌株对于处于稳定期的厌氧颗粒污 泥有较强的产沼气强化作用。因此，对于采用IC内循环厌氧反应器处理高硬 度废纸造纸废水的过程中，面对厌氧颗粒污泥在运行后期出现污泥“钙化”而导 致污泥活性降低的情况，可以通过在运行稳定期强化产氢产酸菌，利用产氢产 酸菌的代谢特点来提高污泥活性，同时使沉积于颗粒污泥中的CaCO3逐渐溶出 或将削弱CaCO3的沉积环境，为预防厌氧颗粒污泥“钙化”提供指导。

Claims (9)

1.一种保藏编号为CCTCC M 2018077的发酵产氢菌。
2.权利要求1所述的发酵产氢菌在废水处理中的应用。
3.一种预防活性污泥钙化的方法，所述活性污泥在待处理废水中对待处理废水进行厌氧发酵处理，其特征在于，向待处理废水中加入权利要求1所述的发酵产氢菌。
4.如权利要求3所述的预防活性污泥钙化的方法，其特征在于，向待处理废水中加入发酵产氢菌的方法为：将发酵产氢菌配置成菌浊OD600为0.38～0.42的菌液后加入到待处理废水中，菌液的体积为待处理废水体积的10％～20％。
5.如权利要求3所述的预防活性污泥钙化的方法，其特征在于，待处理废水中初始pH为5.5～6。
6.如权利要求3所述的预防活性污泥钙化的方法，其特征在于，待处理废水中初始L-谷氨酸的浓度为4～4.5g/L。
7.如权利要求3所述的预防活性污泥钙化的方法，其特征在于，待处理废水中初始加入的厌氧颗粒污泥的量为0.06～0.1g/mL。
8.如权利要求3所述的预防活性污泥钙化的方法，其特征在于，所述待处理废水为造纸废水。
9.如权利要求3所述的预防活性污泥钙化的方法，其特征在于，所述厌氧发酵处理在IC内循环反应器中进行。
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