一種氮豐度轉(zhuǎn)換處理高氨氮廢水的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用兼養(yǎng)微生物氮豐度轉(zhuǎn)換處理高氨氮廢水的方法，使用預(yù)培養(yǎng)獲得或從培養(yǎng)體系中收獲的微生物細(xì)胞如微藻、光細(xì)菌和其他化能細(xì)菌等，在豐氮培養(yǎng)基中進(jìn)行快速培養(yǎng)積累兼養(yǎng)微生物細(xì)胞，接著收獲該兼養(yǎng)微生物并轉(zhuǎn)入限氮培養(yǎng)基中進(jìn)行限氮培養(yǎng)2?4天，最后轉(zhuǎn)入高氨氮廢水中并在光照條件下進(jìn)行自養(yǎng)生長，由于兼養(yǎng)微生物在限氮過程中需要合成脂質(zhì)體用于保存能量，同時(shí)降解葉綠體等細(xì)胞器，因此在光照條件下轉(zhuǎn)豐氮過程中，需要大量的氨氮營養(yǎng)源用于合成葉綠素和其他光合作用需要的組件，從而能高效去除廢水中的高濃度氨氮，達(dá)到凈化廢水的目的。
【專利說明】
一種氮豐度轉(zhuǎn)換處理高氨氮廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境治理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用兼養(yǎng)微生物氮豐度轉(zhuǎn)換處理高氨氮廢水的方法，具體來說就是使用預(yù)培養(yǎng)獲得或從培養(yǎng)體系中收獲的微生物細(xì)胞如微藻、光細(xì)菌和其他化能細(xì)菌等，在豐氮培養(yǎng)基中進(jìn)行高密度培養(yǎng)積累兼養(yǎng)微生物細(xì)胞，接著收獲該兼養(yǎng)微生物并轉(zhuǎn)入限氮培養(yǎng)基中進(jìn)行限氮誘導(dǎo)培養(yǎng)2-4天，最后轉(zhuǎn)入高氨氮廢水中并在光照條件下進(jìn)行自養(yǎng)生長，從而高效去除廢水中的高氨氮的過程。
【背景技術(shù)】
[0002]高氨氮廢水凈化是世界范圍的一大難題，傳統(tǒng)活性污泥法通過硝化-反硝化去除氨氮，通常因碳源不足需外加有機(jī)碳源，曝氣設(shè)備建設(shè)運(yùn)營、有機(jī)碳源的投加均增加了廢水處理成本。氨氮是微藻最易利用的氮源形式，微藻通過光合作用自養(yǎng)生長時(shí)，吸收氨氮不需有機(jī)碳源也無需曝氣，較活性污泥法優(yōu)勢明顯。提高微藻產(chǎn)量可降低生物燃料制取成本;提高微藻接種濃度可提高污水凈化系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷及氨氮去除效果。自養(yǎng)、兼養(yǎng)、異養(yǎng)是微藻的三種營養(yǎng)模式，大多數(shù)微藻只能自養(yǎng)，部分可兼養(yǎng)和異養(yǎng)。與傳統(tǒng)自養(yǎng)相比，異養(yǎng)、兼養(yǎng)通常可顯著提高微藻產(chǎn)量，具有重大現(xiàn)實(shí)意義。
[0003]氮是影響微藻生長的重要元素，氮饑餓時(shí)微藻中含氮化合物如蛋白質(zhì)、核酸、葉綠素等的合成受抑制，生長減緩甚至停滯，同時(shí)碳代謝途徑由蛋白質(zhì)合成轉(zhuǎn)向脂質(zhì)或淀粉合成。
[0004]氮是影響微藻生長的重要營養(yǎng)元素，一般而言，在氮饑餓條件下，微藻對(duì)細(xì)胞生長所需的含氮化合物諸如蛋白質(zhì)、核酸、葉綠素等的合成受到抑制，而這些物質(zhì)又為微藻細(xì)胞生長、分裂所必須，導(dǎo)致微藻生長顯著減緩甚至停滯。與此同時(shí)，碳的代謝途徑由蛋白質(zhì)合成轉(zhuǎn)向脂質(zhì)或淀粉合成，以儲(chǔ)備碳源和能量。然而，以往研究都集中于以制備生物燃料為目的有關(guān)氮饑餓對(duì)微藻生長和油脂或淀粉積累的影響。高等作物和海洋浮游藻類由氮饑餓恢復(fù)至豐氮后，具有比始終豐氮時(shí)吸收更多氮的傾向，但已有研究僅關(guān)注氮饑餓后微藻的生長及細(xì)胞組成的變化，對(duì)從氮饑餓恢復(fù)到豐氮后微藻的生長及氮元素吸收能力卻鮮有涉及。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種利用兼養(yǎng)微生物氮豐度轉(zhuǎn)換處理高氨氮廢水的方法。由于兼養(yǎng)微生物從限氮培養(yǎng)轉(zhuǎn)豐氮培養(yǎng)過程中，需要大量的氨氮營養(yǎng)源合成葉綠素及其他光合作用需要的組件從而開發(fā)一種簡單高效、成本低廉的高效高氨氮廢水處理方法。
[0006]本發(fā)明中的兼養(yǎng)微生物屬于既能在光照條件下進(jìn)行光合作用又能在黑暗條件下進(jìn)行化能作用、體積微小的微生物，由于兼養(yǎng)微生物在限氮過程中需要合成脂質(zhì)體用于保存能量，同時(shí)降解葉綠體等細(xì)胞器，因此在光照條件下轉(zhuǎn)豐氮過程中，需要大量的氨氮營養(yǎng)源用于合成葉綠素和其他光合作用需要的組件，從而能高效去除廢水中的高濃度氨氮，達(dá)到凈化廢水的目的。
[0007]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]本發(fā)明的氮豐度轉(zhuǎn)換處理高氨氮廢水的方法是使用預(yù)培養(yǎng)獲得或從培養(yǎng)體系中收獲的兼養(yǎng)微生物細(xì)胞，加入到豐氮培養(yǎng)基中進(jìn)行高密度培養(yǎng)，然后收獲兼養(yǎng)微生物細(xì)胞并轉(zhuǎn)入限氮培養(yǎng)基中誘導(dǎo)培養(yǎng)2-4天，收獲的細(xì)胞再轉(zhuǎn)入高氨氮廢水中，并在光照條件下進(jìn)行自養(yǎng)生長，從而去除廢水中的高濃度氨氮，到達(dá)凈化廢水的目的。
[0009]所述的兼養(yǎng)微生物是既能利用光合作用和無機(jī)碳源進(jìn)行自養(yǎng)生長，又能在黑暗條件下利用有機(jī)碳源進(jìn)行異養(yǎng)生長，還能在光照條件下同時(shí)利用無機(jī)和有機(jī)碳源進(jìn)行兼養(yǎng)生長的微生物。
[0010]所述的兼養(yǎng)微生物是微藻或光合細(xì)菌。
[0011]所述的微藻是小球藻屬(Chlorella sp.)、筒柱藻屬(Cylindrotheca sp.)、娃藻(Diatom)、菱形藻(Nitzschia sp.)、裂壺藻(Schi zochytrium sp.)、杜氏藻屬(Dunal i e I Ia )、棚.藻(Scenedesmus sp.)、微綠球藻(Nannochloris sp.)、衣藻屬(Chlamydomonas sp.)、扁藻(Tetraselmis sp.)或空球藻屬(Eudorina sp.);所述的光合細(xì)菌是藍(lán)細(xì)菌(Cyanobacteria);所述的藍(lán)細(xì)菌(Cyanobacteria)是聚球藍(lán)細(xì)菌屬(Synechococcus)、大顫藍(lán)菌屬(Osci I Iatoria)、紫色細(xì)菌如紅螺菌屬(Rhodospiri I Ium)、紅假單胞菌屬(Rhodopseudomonas)或紅微菌屬(Rhodomicrobium)。
[0012]所述的豐氮培養(yǎng)基是含氮量在0_4000mg/L的培養(yǎng)基;所述的豐氮培養(yǎng)基是人工培養(yǎng)基或豐氮廢水;所述的人工培養(yǎng)基包括自養(yǎng)培養(yǎng)基、混養(yǎng)培養(yǎng)基和異養(yǎng)培養(yǎng)基，所述混養(yǎng)和異養(yǎng)培養(yǎng)基的有機(jī)碳源濃度初始還原糖濃度范圍為0.01-200g.L—1。所述的人工培養(yǎng)基優(yōu)選是BG-1I培養(yǎng)基、F/2培養(yǎng)基、wilne培養(yǎng)基或TAP培養(yǎng)基。
[0013]所述的高氨氮廢水是市政廢水、工農(nóng)業(yè)廢水、食品廢水、生活廢水、造紙廠廢水、糖蜜廢水、啤酒廠廢水，奶制品加工廠廢水、沼氣發(fā)酵廢水或動(dòng)物糞便廢水。
[0014]所述高密度培養(yǎng)和誘導(dǎo)培養(yǎng)的pH范圍為0.1-10;所述培養(yǎng)的溫度范圍為4_45°C。
[0015]本發(fā)明的氮豐度轉(zhuǎn)換處理高氨氮廢水的方法的具體步驟如下:
[0016](1)兼養(yǎng)微生物的轉(zhuǎn)接:
[0017]從-70°C冰箱取出凍存兼養(yǎng)微生物菌株并用接種環(huán)刮取少許到固體斜面平板光照自養(yǎng)、混養(yǎng)或異養(yǎng)培養(yǎng)；
[0018]所述的自養(yǎng)培養(yǎng)條件如下:溫度控制在20-45°C的范圍內(nèi)，以28°C為最佳;光照培養(yǎng)氮源如甘氨酸、酵母提取物等初始濃度介于l_15g.L-1，優(yōu)選4g.L-1，通入空氣或空氣與CO2的混合氣體，通氣量50-300L/h，優(yōu)選80-120L/h ； CO2濃度0.9-3%,培養(yǎng)過程中采用10-200ymol.m—2s—1的日光照射，pH值控制在5-9之間，以7.0為佳;總培養(yǎng)時(shí)間視細(xì)胞生長情況而定，一般介于50-400小時(shí)，優(yōu)選120-200小時(shí)；
[0019]所述的混養(yǎng)和異養(yǎng)培養(yǎng)條件如下:有機(jī)碳源如葡萄糖濃度0.01_200g.L-1，優(yōu)選20g.L-1;通入空氣，通氣量100-400L/h，優(yōu)選150_250L/h ；培養(yǎng)過程中采用5-40μπιο1.Hf2S+1的日光照射，PH值控制在5-9之間，以7.0為佳;總培養(yǎng)時(shí)間視細(xì)胞生長情況而定，一般介于72-200小時(shí)，優(yōu)選100-150小時(shí)；
[0020](2)兼養(yǎng)微生物在富含有機(jī)碳的豐氮廢水或自養(yǎng)、混養(yǎng)和異養(yǎng)培養(yǎng)基中高密度異養(yǎng)培養(yǎng):
[0021 ]將平板培養(yǎng)物接種至生物反應(yīng)器培養(yǎng)，在在富含有機(jī)碳的廢水或混養(yǎng)和異養(yǎng)培養(yǎng)基中高密度異養(yǎng)培養(yǎng);生物反應(yīng)裝置包括搖瓶、通氣瓶、光生物反應(yīng)器、發(fā)酵罐或開放培養(yǎng)池;直到細(xì)胞對(duì)數(shù)生長期，細(xì)胞密度達(dá)到16-1O1t3以上；
[0022]所述的混養(yǎng)和異養(yǎng)培養(yǎng)條件如下:有機(jī)碳源如葡萄糖濃度0.01_200g.L—1，優(yōu)選20g.L—1 ；通入空氣，通氣量100-400L/h，優(yōu)選150_250L/h ；培養(yǎng)過程中采用5-40ymol.m—2S+1的日光照射，pH值控制在5-9之間，以7.0為佳;總培養(yǎng)時(shí)間視細(xì)胞生長情況而定，一般介于72-200小時(shí)，優(yōu)選100-150小時(shí)；
[0023](3)兼養(yǎng)微生物細(xì)胞的收獲:
[0024]取對(duì)數(shù)生長后期或穩(wěn)定期的異養(yǎng)細(xì)胞，低轉(zhuǎn)速(800_2000g)離心收獲，收獲的兼養(yǎng)微生物細(xì)胞用無菌水沖洗兩次，然后再次收獲；(4)收獲的兼養(yǎng)微生物細(xì)胞轉(zhuǎn)接到限氮培養(yǎng)基進(jìn)行限氮培養(yǎng):
[0025]收獲的兼養(yǎng)微生物細(xì)胞按1:1至1:100的比例加入限氮培養(yǎng)基進(jìn)行限氮誘導(dǎo)培養(yǎng)2-4 天；
[0026]所述的限氮誘導(dǎo)培養(yǎng)條件如下:溫度控制在20-45°C的范圍內(nèi)，以28°C為最佳;光照培養(yǎng)氮源為氨氮，其初始濃度介于40-160mg.L—1，優(yōu)選80mg.L—1，通入空氣或空氣與⑶2的混合氣體，通氣量50-300L/h，優(yōu)選80-120L/h ；⑶2濃度0.1-15%,培養(yǎng)過程中采用10_200μmol.m—2s—1的日光照射，pH值控制在5-9之間，以7.0為佳;總培養(yǎng)時(shí)間視細(xì)胞生長情況而定，一般介于4-400小時(shí)，優(yōu)選12-48小時(shí)；
[0027](5)限氮培養(yǎng)的微藻細(xì)胞高效吸收高氨氮營養(yǎng)物并凈化廢水:
[0028]將收獲的限氮細(xì)胞轉(zhuǎn)入高氨氮廢水培養(yǎng)，吸收高濃度氨氮并凈化廢水。
[0029]本發(fā)明的積極效果如下:
[0030]本發(fā)明是通過氮豐度轉(zhuǎn)化策略，由于兼養(yǎng)微生物從限氮誘導(dǎo)培養(yǎng)轉(zhuǎn)自養(yǎng)豐氮培養(yǎng)過程中，需要大量的氨氮合成葉綠素及其他光合作用需要的組件從而開發(fā)一種簡單高效、成本低廉的生物高效處理高濃度氨氮廢水方法。該工藝可以用來進(jìn)一步滿足大規(guī)模工業(yè)化廢水處理并大大降低成本。
[0031]本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明引入了改變氮豐度營養(yǎng)代謝途徑的方法，用來處理高氨氮廢水。處理完的廢水又可以回收利用，滿足了微藻工業(yè)化處理廢水應(yīng)用的要求，是一條經(jīng)濟(jì)、高效地制微藻污水處理的新途徑。收獲的微藻細(xì)胞可以進(jìn)一步處理用于生物能源和動(dòng)物伺料等的制備。
【附圖說明】
[0032]圖1為小球藻(Cholorella sorokiniana)在自養(yǎng)、異養(yǎng)、兼養(yǎng)(混養(yǎng))下的生長特性。
[0033]圖1a代表小球藻Cholorella sorokiniana在自養(yǎng)和混養(yǎng)培養(yǎng)基中生長曲線圖，P代表自養(yǎng)培養(yǎng)，M代表混養(yǎng)培養(yǎng)，M1-M50代表混養(yǎng)培養(yǎng)時(shí)有機(jī)碳的濃度。從圖1a可以看出，相同時(shí)間內(nèi)混養(yǎng)細(xì)胞生物量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于自養(yǎng)培養(yǎng)生物量。且有機(jī)碳濃度與混養(yǎng)生物量成正比；
[0034]圖1b代表代表小球藻Cholorella sorokiniana在異養(yǎng)培養(yǎng)基中的生長曲線圖。其中H代表異養(yǎng)培養(yǎng)，H1-H50代表異養(yǎng)培養(yǎng)時(shí)有機(jī)碳的濃度。從圖1b可以看出，相同時(shí)間內(nèi)自養(yǎng)細(xì)胞生物量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于自養(yǎng)培養(yǎng)生物量，與混養(yǎng)生物量相當(dāng)。且有機(jī)碳濃度與自養(yǎng)生物量成正比；因此采用混養(yǎng)和異養(yǎng)高密度培養(yǎng)很快速積累微藻生物量用于下一步實(shí)驗(yàn)。
[0035]圖2小球藻(Cholorella sorokiniana)在自養(yǎng)、異養(yǎng)、兼養(yǎng)下豐氮和限氮的細(xì)胞透射電鏡圖；
[0036](a)原種自養(yǎng)NS，M組，其中NS，M代表豐氮混養(yǎng)培養(yǎng)，原種自養(yǎng)指在初始培養(yǎng)微藻時(shí)用的是自養(yǎng)培養(yǎng)基；(b)原種自養(yǎng)NS，H組，其中NS，H代表豐氮異養(yǎng)培養(yǎng)，原種自養(yǎng)指在初始培養(yǎng)微藻時(shí)用的是自養(yǎng)培養(yǎng)基；(c)原種異養(yǎng)NS,M組，其中NS,M代表豐氮混養(yǎng)培養(yǎng)，原種異養(yǎng)指在初始培養(yǎng)微藻時(shí)用的是異養(yǎng)培養(yǎng)基；;(d)原種異養(yǎng)NS，H組，其中NS，H代表豐氮異養(yǎng)培養(yǎng)，原種異養(yǎng)養(yǎng)指在初始培養(yǎng)微藻時(shí)用的是異養(yǎng)培養(yǎng)基；。從圖2可以看出，自養(yǎng)培養(yǎng)過程中，可以觀察到葉綠體，脂質(zhì)顆粒很小且不明顯，在混養(yǎng)和異養(yǎng)培養(yǎng)中，葉綠體消失，脂質(zhì)顆粒明顯，且能觀察到淀粉顆粒。說明采用混養(yǎng)和異養(yǎng)培養(yǎng)積累細(xì)胞并采用限氮誘導(dǎo)的方法能快速去除尚氨氣廢水。
[0037]圖3氮豐度轉(zhuǎn)化過程中NH4+-N濃度的變化；
[0038](a)混養(yǎng)和異養(yǎng)高密度和限氮培養(yǎng)過程中中NH4+-N濃度的變化。其中NS，M為豐氮混養(yǎng)高密度培養(yǎng);NS，H為豐氮異養(yǎng)高密度培養(yǎng);ND，M為限氮混養(yǎng)培養(yǎng);ND，H為限氮異養(yǎng)培養(yǎng)；(b)高NH4+-N廢水濃度的變化，起始NH4+-N濃度80mg/L；(c)高NH4+-N廢水濃度的變化，起始NH4+-N濃度160mg/L。從圖3可以看出，采用本發(fā)明的氮豐轉(zhuǎn)換的方法在初始濃度為80mg/L的氨氮廢水中氨氮去除率最高可達(dá)12.4mg/L/d;在初始濃度為160mg/L的氨氮廢水中氨氮去除率最尚可達(dá)19.lmg/L/do
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面的實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0040]實(shí)施例1
[0041]高氨氮耐受藻株一小球藻(Cholorella sorokiniana)本地篩選，該藻株既能在光合作用的自養(yǎng)生長，又能在黑暗條件下異養(yǎng)生長，還能同時(shí)在上述條件下混養(yǎng)生長。其自養(yǎng)、異養(yǎng)和混養(yǎng)條件下的生長特性如圖1所示。
[0042]其中自養(yǎng)培養(yǎng)基配方為:K2HPO4.3H20 0.04g/L,MgSO4.7H20 0.075g/L，CaCl2.2H20 0.036g/L，檸檬酸 0.006g/L，檸檬酸鐵銨 0.006g/L，EDTA 0.001 g/L, NaNO3 1.5g/L，Na2CO3 0.02g/L，A5微量元素液 1.5ml/L，其中A5微量元素液組成:H3BO3 2.86g/L，MnCl2.4H20 1.81g/L，ZnS〇4.7H20 0.222g/L,NaMoO4.2H20 0.39g/L,CuSO4.5H20 0.079g/L，和CoCl2.6H20 0.05g/L.其中NH4CI的濃度為40mg/L，80mg/L和 160mg/L。
[0043]異養(yǎng)培養(yǎng)基配方同上，并加入不同有機(jī)碳源至初始還原糖濃度為0.1_200g.L-1，最優(yōu) 15g.L-l。
[0044]混養(yǎng)培養(yǎng)基配方同上，并加入不同有機(jī)碳源和無機(jī)碳源，有機(jī)碳源至初始還原糖濃度為0.l_200g.L—1，最優(yōu)15g.L—1。無機(jī)碳源為0.001 %-100 %⑶2，最優(yōu)2 %，或無機(jī)碳NaHCO3或Na2CO3或兩者的混合，濃度為0.1-lOOg.L—1，最優(yōu)0.2g.L—1。
[0045]高氨氮廢水配方如下:NaCl0.007g/L,MgSO4.7H20 0.002g/L,CaCl2.2H20
0.004g/L，KH2P04 0.0085g/L，K2HP04 0.0217g/L,Na2HPO4 0.025g/L，微量金屬溶液0.lml/L，其中 A5 微量金屬溶液組成:H3BO3 5.7g/L，MnCl2.4H20 2.5g/L，ZnS04.7H20 llg/L，F(xiàn)eSO4.7H20 2.5g/L,Na2MoO4.2H20 0.15g/L，Na2EDTA 25g/L，和C0CI2.6H2O 0.8g/L.
[0046]最后調(diào)節(jié)加入不同量的NH4Cl調(diào)節(jié)培養(yǎng)基氨氮的濃度，使氨氮的濃度在80mg/L。
[0047]通過步驟I中所描述的方法，于-70°C冰箱中接種小球藻細(xì)胞到固體平板培養(yǎng)中活化藻株，然后將生長在固體培養(yǎng)基上的小球藻單菌落接種至250mL搖瓶中搖床培養(yǎng)，溫度控制在28°C ±5°C ;當(dāng)細(xì)胞進(jìn)入對(duì)數(shù)生長末期后，接入豐氮且富含有機(jī)碳廢水或人工培養(yǎng)基在生物反應(yīng)裝置中進(jìn)行高密度自養(yǎng)、異養(yǎng)和混養(yǎng)培養(yǎng)。生物反應(yīng)裝置包括搖瓶、通氣瓶、各種光生物反應(yīng)器、發(fā)酵罐和開放培養(yǎng)池等。在上述適宜條件培養(yǎng)，直到細(xì)胞對(duì)數(shù)生長期，細(xì)胞密度達(dá)到(106-101()以上)。最后取對(duì)數(shù)生長后期或穩(wěn)定期的微藻細(xì)胞，低轉(zhuǎn)速(<8000r/min)離心收獲，收獲的兼養(yǎng)微生物細(xì)胞用無菌水沖洗兩次。收獲的兼養(yǎng)微生物細(xì)胞按一定的比例加入限氮培養(yǎng)基進(jìn)行限氮誘導(dǎo)培養(yǎng)2-4天，然后收獲，再轉(zhuǎn)入高氨氮廢水中進(jìn)行自養(yǎng)培養(yǎng)，結(jié)果顯示采用本發(fā)明的利用兼養(yǎng)微生物豐氮轉(zhuǎn)換處理高氨氮廢水的方法，在初始濃度為80mg/L的高氨氮廢水中氨氮去除率最高可達(dá)12.4mg/L/d(如圖3c所示)。
[0048]實(shí)施例2
[0049]南昌本地某市政廢水處理廠收集的高氨氮廢水，其總氮濃度在178mg/L，氨氮濃度為160mg/L。首先采用以上方法依次進(jìn)行高密度培養(yǎng)、收獲、限氮培養(yǎng)和收獲微藻細(xì)胞，然后再轉(zhuǎn)入高氨氮廢水中進(jìn)行自養(yǎng)培養(yǎng)，結(jié)果顯示采用本發(fā)明的利用兼養(yǎng)微生物豐氮轉(zhuǎn)換處理高氨氮廢水的方法，在初始濃度為160mg/L的高氨氮廢水中氨氮去除率最高可達(dá)19.lmg/L/d(如圖3。所示)。
[0050]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氮豐度轉(zhuǎn)換處理高氨氮廢水的方法，其特征在于:所述的方法是使用預(yù)培養(yǎng)獲得或從培養(yǎng)體系中收獲的兼養(yǎng)微生物細(xì)胞，加入到豐氮培養(yǎng)基中進(jìn)行高密度培養(yǎng)，然后收獲兼養(yǎng)微生物細(xì)胞并轉(zhuǎn)入限氮培養(yǎng)基中誘導(dǎo)培養(yǎng)2-4天，收獲的細(xì)胞再轉(zhuǎn)入高氨氮廢水中，并在光照條件下進(jìn)行自養(yǎng)生長，從而去除廢水中的高濃度氨氮，到達(dá)凈化廢水的目的。2.如權(quán)利要求1所述的氮豐度轉(zhuǎn)換處理高氨氮廢水的方法，其特征在于:所述的兼養(yǎng)微生物是既能利用光合作用和無機(jī)碳源進(jìn)行自養(yǎng)生長，又能在黑暗條件下利用有機(jī)碳源進(jìn)行異養(yǎng)生長，還能在光照條件下同時(shí)利用無機(jī)和有機(jī)碳源進(jìn)行兼養(yǎng)生長的微生物。3.如權(quán)利要求1所述的氮豐度轉(zhuǎn)換處理高氨氮廢水的方法，其特征在于:所述的兼養(yǎng)微生物是微藻或光合細(xì)菌。4.如權(quán)利要求3所述的氮豐度轉(zhuǎn)換處理高氨氮廢水的方法，其特征在于:所述的微藻是小球藻屬(Chlorel la sp.)、筒柱藻屬(Cyl indrotheca sp.)、娃藻(Diatom)、菱形藻(Nitzschia sp.)、裂壺藻(Schizochytrium sp.)、杜氏藻屬(Dunal ieI Ia)、棚.藻(Scenedesmus sp.)、微綠球藻(Nannochloris sp.)、衣藻屬(Chlamydomonas sp.)、扁藻(Tetraselmis sp.)或空球藻屬(Eudorina sp.);所述的光合細(xì)菌是藍(lán)細(xì)菌(Cyanobacteria);所述的藍(lán)細(xì)菌(Cyanobacteria)是聚球藍(lán)細(xì)菌屬(Synechococcus)、大顫藍(lán)菌屬(Oscillatoria)、紫色細(xì)菌如紅螺菌屬(Rhodospirill um )、紅假單胞菌屬(Rhodopseudomonas)或紅微菌屬(Rhodomicrobium)。5.如權(quán)利要求1所述的氮豐度轉(zhuǎn)換處理高氨氮廢水的方法，其特征在于:所述的豐氮培養(yǎng)基是含氮量在0_4000mg/L的培養(yǎng)基;所述的豐氮培養(yǎng)基是人工培養(yǎng)基或豐氮廢水;所述的人工培養(yǎng)基包括自養(yǎng)培養(yǎng)基、混養(yǎng)培養(yǎng)基和異養(yǎng)培養(yǎng)基，所述混養(yǎng)和異養(yǎng)培養(yǎng)基的有機(jī)碳源濃度初始還原糖濃度范圍為0.01-200g.L一1。6.如權(quán)利要求5所述的氮豐度轉(zhuǎn)換處理高氨氮廢水的方法，其特征在于:所述的人工培養(yǎng)基是BG-1I培養(yǎng)基、F/2培養(yǎng)基、wilne培養(yǎng)基或TAP培養(yǎng)基。7.如權(quán)利要求1所述的氮豐度轉(zhuǎn)換處理高氨氮廢水的方法，其特征在于:所述的高氨氮廢水是市政廢水、工農(nóng)業(yè)廢水、食品廢水、生活廢水、造紙廠廢水、糖蜜廢水、啤酒廠廢水，奶制品加工廠廢水、沼氣發(fā)酵廢水或動(dòng)物糞便廢水。8.如權(quán)利要求1所述的氮豐度轉(zhuǎn)換處理高氨氮廢水的方法，其特征在于:所述高密度培養(yǎng)和誘導(dǎo)培養(yǎng)的PH范圍為0.1-10;所述培養(yǎng)的溫度范圍為4-45°C。9.如權(quán)利要求1所述的氮豐度轉(zhuǎn)換處理高氨氮廢水的方法，其特征在于:所述方法的具體步驟如下: (I)兼養(yǎng)微生物的轉(zhuǎn)接: 從-70°C冰箱取出凍存兼養(yǎng)微生物菌株并用接種環(huán)刮取少許到固體斜面平板光照自養(yǎng)、混養(yǎng)或異養(yǎng)培養(yǎng)； 所述的自養(yǎng)培養(yǎng)條件如下:溫度控制在20-45°C的范圍內(nèi)，以28°C為最佳;光照培養(yǎng)氮源如甘氨酸、酵母提取物等初始濃度介于l_15g.L-1，優(yōu)選4g.L-1，通入空氣或空氣與CO2的混合氣體，通氣量50-300L/h，優(yōu)選80-120L/h ；⑶2濃度0.9-3%,培養(yǎng)過程中采用10_200μmol.m—2s—1的日光照射，pH值控制在5-9之間，以7.0為佳;總培養(yǎng)時(shí)間視細(xì)胞生長情況而定，一般介于50-400小時(shí)，優(yōu)選120-200小時(shí)； 所述的混養(yǎng)和異養(yǎng)培養(yǎng)條件如下:有機(jī)碳源如葡萄糖濃度0.01-200g.L-1,優(yōu)選20g.L-I;通入空氣，通氣量100-400L/h，優(yōu)選150-250L/h;培養(yǎng)過程中采用5-40μπιο1.πΓ2s—1的日光照射，pH值控制在5-9之間，以7.0為佳;總培養(yǎng)時(shí)間視細(xì)胞生長情況而定，一般介于72-200小時(shí)，優(yōu)選100-150小時(shí)； (2)兼養(yǎng)微生物在富含有機(jī)碳的豐氮廢水或自養(yǎng)、混養(yǎng)和異養(yǎng)培養(yǎng)基中高密度異養(yǎng)培養(yǎng): 將平板培養(yǎng)物接種至生物反應(yīng)器培養(yǎng)，在在富含有機(jī)碳的廢水或混養(yǎng)和異養(yǎng)培養(yǎng)基中高密度異養(yǎng)培養(yǎng);生物反應(yīng)裝置包括搖瓶、通氣瓶、光生物反應(yīng)器、發(fā)酵罐或開放培養(yǎng)池;直至IJ細(xì)胞對(duì)數(shù)生長期，細(xì)胞密度達(dá)到16-1O1t3以上； 所述的混養(yǎng)和異養(yǎng)培養(yǎng)條件如下:有機(jī)碳源如葡萄糖濃度0.01-200g.L—1，優(yōu)選20g.L一1;通入空氣，通氣量100-400L/h，優(yōu)選150-250L/h;培養(yǎng)過程中采用5-40μπιο1.πι—2s—1的日光照射，pH值控制在5-9之間，以7.0為佳;總培養(yǎng)時(shí)間視細(xì)胞生長情況而定，一般介于72-200小時(shí)，優(yōu)選100-150小時(shí)； (3)兼養(yǎng)微生物細(xì)胞的收獲: 取對(duì)數(shù)生長后期或穩(wěn)定期的異養(yǎng)細(xì)胞，低轉(zhuǎn)速(800-2000g)離心收獲，收獲的兼養(yǎng)微生物細(xì)胞用無菌水沖洗兩次，然后再次收獲； (4)收獲的兼養(yǎng)微生物細(xì)胞轉(zhuǎn)接到限氮培養(yǎng)基進(jìn)行限氮培養(yǎng): 收獲的兼養(yǎng)微生物細(xì)胞按1:1至1:100的比例加入限氮培養(yǎng)基進(jìn)行限氮誘導(dǎo)培養(yǎng)2-4天； 所述的限氮誘導(dǎo)培養(yǎng)條件如下:溫度控制在20-45°C的范圍內(nèi)，以28°C為最佳;光照培養(yǎng)氮源為氨氮，其初始濃度介于40-160mg.L—1，優(yōu)選80mg.L—1，通入空氣或空氣與⑶2的混合氣體，通氣量50-300L/h，優(yōu)選80-120L/h;C02濃度0.1-15%，培養(yǎng)過程中采用10-20(^11101.111一2S.1的日光照射，pH值控制在5-9之間，以7.0為佳;總培養(yǎng)時(shí)間視細(xì)胞生長情況而定，一般介于4-400小時(shí)，優(yōu)選12-48小時(shí)； (5)限氮培養(yǎng)的微藻細(xì)胞高效吸收高氨氮營養(yǎng)物并凈化廢水: 將收獲的限氮細(xì)胞轉(zhuǎn)入高氨氮廢水培養(yǎng)，吸收高濃度氨氮并凈化廢水。
【文檔編號(hào)】C02F3/34GK105858894SQ201610095104
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年2月19日
【發(fā)明人】周文廣, 阮榕生, 王菁晗, 黎俊
【申請(qǐng)人】南昌大學(xué)