[发明专利]一种自养异养共生氨氧化菌剂、其培养方法及用途

说明书

技术领域

本发明属于环境生物技术领域，具体涉及一种处理氨氮废水的自养异养共生氨氧化菌剂及其用途。

背景技术

随着全球经济的发展，环境问题逐渐成为人们关注的焦点，保护生态环境、提高人们的生活质量已成为许多国家及国际组织的共识。

氨氮是污水中的重要污染物，氨氮含量也是衡量污水排放的重要指标。随着我国城市化进程的加快，排入城市内河和干渠的污水量急剧增加，特别是近年来印染、化工、制药、造纸等工业废水在城市污水中的比例不断增加，对水体中具有环境净化作用的微生物(如硝化菌等)有一定毒害作用，使其净化能力下降，造成氨氮超标。这些氨氮随支流汇入河流、湖泊后可引起水体的富营养化。同时，农业上化肥的大量使用，使进入水体的氨氮不断增加，进一步加剧了水体的富营养化，使水质不断恶化，从而对生态平衡，农业、渔业和旅游业等诸多行业产生不利影响，并引发一系列的环境和健康问题。因此，消除氮污染是近年来环境科学研究的重要课题。

此外，除了城市生活污水及工业废水外，一些高浓度氨氮废水，如垃圾渗滤液的处理目前已成为环境领域的一个难题。垃圾渗滤液是在垃圾堆放过程中，由于废弃物分解以及降水等冲淋浸泡等作用产生的一种成份复杂、难于降解的高浓度含氨氮有机废水，若不妥善处理会造成地表或地下水源污染。我国城市生活垃圾填埋场渗滤液中氨氮浓度通常为1500-2000mg/L，老龄垃圾填埋场渗滤液氨氮甚至高达5000mg/L，而研究表明，当氨氮浓度＞250mg/L，多数活性污泥微生物生长和活性会受到抑制，进而影响硝化效率。因此，应用传统的自养硝化菌剂及脱氮工艺难于处理垃圾渗滤液中的高浓度氨氮。

常用处理水体氨氮污染的方法主要有物理、化学和生物3种。其中生物法脱氮被认为是未来最有潜力、最有发展前景的方法。

传统生物脱氮工艺主要包括硝化和反硝化两个阶段，分别由硝化菌和反硝化菌完成。生物脱氮的关键技术是硝化作用，其效率决定了整个处理系统效率的高低。硝化作用主要由两类菌完成，一类是亚硝酸细菌(又称氨氧化菌)，将氨氮氧化成亚硝酸盐，另一类是硝酸细菌(又称硝化细菌)，将亚硝酸盐氧化成硝酸盐。其中，氨氧化作用是硝化作用的前提和基础。氨氧化菌大多数为专性化能自养型，例如亚硝化单胞菌(Nitrosomonas)、亚硝化螺菌(Nitrosospira)、亚硝化球菌(Nitrosococcus)、亚硝化叶菌(Nitrosolobus)等。这类菌对能量的利用率不高，生长较缓慢。

针对自养氨氧化菌生长慢、效率低等问题，国内外学者就氨氧化菌的培养及菌剂研制等方面的工作进行了大量的研究。重点探讨了pH、温度、溶解氧、游离氨等因素对自养硝化微生物菌株的影响，并申请一些专利。例如，YONEDA(2003)公开了1份氨氧化菌株高浓度培养方法以及培养基的专利(US6569334)，HOEGL(2003)公开的专利描述了自养硝化微生物以及配套载体处理高浓度氨氮废水(US6589425)，NAKANO(2008)公开了一份氨氧化菌群和反硝化菌群富集培养的方法(JP2008017713)，金明记等(2007)公开的专利描述了一种高效微生物复合剂和利用该复合剂处理城市污水的方法(CN101037655)。在硝化微生物使用方面，HOVANEC(2001)和FUCHS UWE(1984)公开的两份美国专利分别描述了氨氧化菌剂与亚硝酸盐氧化菌剂的使用方法、使用浓度以及相应装置(US 6265206，US4479876)。BOCK(1989)的专利描述了硝化菌剂的生产工艺(US4874707)，CHO(2002)的专利描述了硝化细菌载体的生产方法(US6372138)。近年来，有研究报道异养微生物参与硝化作用，可不受C/N比的限制，且生长迅速，在缺少有机碳或在有机物存在的条件下都能进行氨的氧化，可以明显提高脱氮效果。李旭东等(2007)的专利描述将三株异养氨氧化菌按比例混合制备菌剂，可解除C/N对硝化作用的抑制，提高硝化效率(CN 101024814A)。刘志培等(2005)公开的专利利用三株自养细菌、两株异养细菌与一株酵母菌组合配比成为低温硝化菌剂，在较低的温度下具有去除氨氮的作用(CN 1215991C)。

尽管在氨氧化菌的培养及菌剂研制等方面已取得了一定的进展，但面对氨氮污染及全球水体富营养化程度的不断加剧，在新型高效氨氧化菌发现、培养、改造和保存技术，以及高效氨氧化菌剂的研制及规模化应用等方面都有待进一步加强。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效的自养/异养微生物共生氨氧化菌剂，有目的的投放到生化反应器中，处理氨氮废水，提高硝化效率。