本發(fā)明涉及環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于微生物強(qiáng)化的生物曝氣濾池。
背景技術(shù)：
規(guī)模化養(yǎng)殖場每天排放的廢水量大、集中，并且廢水中含有大量的污染物，如重金屬、殘留的獸藥和大量的病原體，如果不經(jīng)過處理就排放于環(huán)境或直接農(nóng)用，將會(huì)造成當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和農(nóng)田的嚴(yán)重污染。
畜禽養(yǎng)殖廢水屬于富含大量病原體的高濃度有機(jī)廢水，且中含有較多的氮磷鉀成分，普通的化學(xué)處理和物理技術(shù)處理效果并不好，治理難度大，難以達(dá)到安全排放標(biāo)準(zhǔn)。
目前在污水處理系統(tǒng)中經(jīng)常使用曝氣生物濾池。曝氣生物濾池簡稱baf，是80年代末在歐美發(fā)展起來的一種新型生物膜法污水處理工藝，于90年代初得到較大發(fā)展，最大處理規(guī)模達(dá)幾十萬噸每天，并發(fā)展為可以脫氮除磷。該工藝具有去除ss、cod、bod、硝化、脫氮、除磷、去除aox(有害物質(zhì))的作用。曝氣生物濾池是集生物氧化和截留懸浮固體一體的新工藝。
現(xiàn)有技術(shù)如授權(quán)公告號(hào)為cn103936141b的中國發(fā)明專利，公開了一種曝氣生物濾池，所述曝氣生物濾池的池體內(nèi)依次布置有：濾料層，該濾料層布置有濾料；對(duì)濾料層中濾料進(jìn)行承托的承托板，該承托板緊鄰濾料層布置；用于布水布?xì)獾臑V磚層，該濾磚層由平鋪的多塊濾磚組成并且緊鄰所述承托板布置。該曝氣生物濾池以物理過濾、吸附為主，微生物氧化分解為輔，cod和氨氮去除率較低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種通過添加功能微生物，來提高對(duì)cod和氨氮去除率的基于微生物強(qiáng)化的生物曝氣濾池。
本發(fā)明針對(duì)背景技術(shù)中提到的問題，采取的技術(shù)方案為：adh-1的分類命名為假單胞菌adh-1（pseudomonassp.adh-1），保藏號(hào)為cctccno:m2017218，于2017年4月28日保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心（cctcc）。aoz-1的分類命名為腸桿菌aoz-1（enterobactersp.aoz-1），保藏號(hào)為cctccno:m2017219，于2017年4月28日保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心（cctcc）。bsk-4的分類命名為地衣芽孢桿菌bsk-4（bacilluslicheniformisbsk-4），保藏號(hào)為cctccno:m2017220，于2017年4月28日保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心（cctcc）。bsk-9的分類命名為短小芽孢桿菌bsk-9（bacilluspumilusbsk-9），保藏號(hào)為cctccno:m2017221，于2017年4月28日保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心（cctcc）。上述保藏中心位于中國武漢的武漢大學(xué)。
生物曝氣濾池結(jié)構(gòu)為：自上而下依次為填料層、承托板和濾磚層，三者之間緊鄰布置；濾磚層由濾磚組成。濾磚具有可進(jìn)行兩次布水布?xì)獾碾p腔結(jié)構(gòu)。濾磚具有頂部的間隙，頂部間隙的分布密度為180～300個(gè)/m2。進(jìn)入曝氣生物濾池的水和氣通過間隙向上排出，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更好的布水布?xì)?。濾磚為長方體，濾磚為長方體，頂面面積：承托板頂面面積為1:50~100。承托板的高度：生物曝氣濾池高度為1:80~200，并且承托板的長寬尺寸和濾磚層相同。反洗氣、水同時(shí)進(jìn)入濾磚經(jīng)過兩次配水配氣后，均勻的由濾磚頂部間隙排出。上述生物曝氣池現(xiàn)場安裝簡單，施工周期短，成本低廉，配水配氣效果好，濾池反洗更加均勻。
作為優(yōu)選，在填料層裝有填料，填料成份及其重量份為：沸石27~30份、青石8~13份、活性炭8~13份和功能性微生物微囊2~4份；功能性微生物微囊成份及其重量分為：瓊脂2~3份、海藻酸鈉3~5份、硅藻土26~34份、菌粉bsk40.7~1.4份、菌粉bsk90.7~1.4份、aoz-1菌液0.7~1.4份和adh-1菌液0.7~1.4份。對(duì)有機(jī)物和含氮化合物的吸附率高，功能性微生物對(duì)其利用率高，增強(qiáng)生物曝氣濾池的污水處理能力。
作為優(yōu)選，adh-1和aoz-1屬于異養(yǎng)硝化細(xì)菌，保藏號(hào)分別為cctccno:m2017218和cctccno:m2017219。
作為優(yōu)選，bsk4和bsk9屬于好氧反硝化細(xì)菌，保藏號(hào)分別為cctccno:m2017220和cctccno:m2017221。
作為優(yōu)選，異養(yǎng)硝化細(xì)菌的篩選步驟為：采用生理鹽水重懸活性污泥上清液，用硝化細(xì)菌負(fù)極培養(yǎng)基轉(zhuǎn)接，然后轉(zhuǎn)接到亞硝酸鹽培養(yǎng)基上搖瓶篩選，最后在以氯化銨為氮源的固體培養(yǎng)基上梯度稀釋分離，挑選單菌落接種到異樣硝化培養(yǎng)基上培養(yǎng)，得到異養(yǎng)硝化細(xì)菌adh-1和aoz-1。
作為優(yōu)選，好氧反硝化細(xì)菌的篩選步驟為：采用生理鹽水重懸活性污泥上清液，接種到好氧反硝化細(xì)菌富集培養(yǎng)基中，然后在btb平板上稀釋培養(yǎng)，挑選使btb固體培養(yǎng)基變藍(lán)的菌落，將其接種到好氧反硝化性能測定培養(yǎng)基上培養(yǎng)，并進(jìn)行檢測，得到好氧反硝化細(xì)菌bsk4和bsk9。
填料制備步驟為：
1）原料處理：取沸石和青石在太陽下晾曬6~8h，然后送人球磨機(jī)球磨，磨細(xì)后過50~100目篩，再加入活性炭，并放在攪拌機(jī)里混合均勻；
2）填料造粒：將混合均勻的原料放在圓盤造粒機(jī)上造粒，粒徑為5~10mm，造粒時(shí)噴淋水量控制在原材料重量的10~14%，最后將填料粒子攤晾2~4h；
3）高溫脹燒：將晾好的粒子送入溫度為900~1000℃的高溫爐中脹燒，燒結(jié)20~30min，待其自然冷卻至室溫，出爐；
4）混合：在高溫脹燒后的粒子中加入功能性微生物微囊，并在攪拌機(jī)內(nèi)混合均勻，高溫脹燒后的粒子孔隙率高，功能性微生物微囊在粒子上的附著能力強(qiáng)；
5）裝料：將混合好的填料送入生物曝氣濾池內(nèi)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：1）生物曝氣濾池內(nèi)填料的多種組合以及配比比例，能夠滿足不同水質(zhì)處理需求，確保各類水質(zhì)出水達(dá)標(biāo)；2）在生物曝氣濾池內(nèi)進(jìn)行功能微生物的投加，利用微生物的生物活性，增強(qiáng)污水處理能力，確保出水穩(wěn)定；3）填料孔隙率高，比表面積大，對(duì)有機(jī)物和含氮化合物的吸附率高，功能性微生物對(duì)其氧化分解率高，cod去除率提高50%以上，氨氮去除率提高60%以上；4）本發(fā)明的生物曝氣濾池現(xiàn)場安裝簡單，施工周期短，成本低廉，配水配氣效果好，濾池反洗更加均勻。
附圖說明
圖1為本發(fā)明生物曝氣濾池的示意圖。
附圖標(biāo)記說明：21填料層；22承托板；23濾磚層；25濾磚。
具體實(shí)施例
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方案作進(jìn)一步說明：
實(shí)施例1：
生物曝氣濾池結(jié)構(gòu)為：自上而下依次為填料層21、承托板22和濾磚層23，三者之間緊鄰布置；濾磚層23由濾磚25組成。濾磚25具有可進(jìn)行兩次布水布?xì)獾碾p腔結(jié)構(gòu)。濾磚25具有頂部的間隙，頂部間隙的分布密度為180～300個(gè)/m2。進(jìn)入曝氣生物濾池的水和氣通過間隙向上排出，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更好的布水布?xì)?。濾磚25為長方體，濾磚25為長方體，頂面面積：承托板22頂面面積為1:50~100。承托板22的高度：生物曝氣濾池高度為1:80~200，并且承托板22的長寬尺寸和濾磚層23相同。反洗氣、水同時(shí)進(jìn)入濾磚經(jīng)過兩次配水配氣后，均勻的由濾磚頂部間隙排出。上述生物曝氣池現(xiàn)場安裝簡單，施工周期短，成本低廉，配水配氣效果好，濾池反洗更加均勻。
在填料層21裝有填料，填料成份及其重量份為：沸石27~30份、青石8~13份、活性炭8~13份和功能性微生物微囊2~4份；功能性微生物微囊成份及其重量分為：瓊脂2~3份、海藻酸鈉3~5份、硅藻土26~34份、菌粉bsk40.7~1.4份、菌粉bsk90.7~1.4份、aoz-1菌液0.7~1.4份和adh-1菌液0.7~1.4份。對(duì)有機(jī)物和含氮化合物的吸附率高，功能性微生物對(duì)其利用率高，增強(qiáng)生物曝氣濾池的污水處理能力。
adh-1和aoz-1屬于異養(yǎng)硝化細(xì)菌，保藏號(hào)分別為cctccno:m2017218和cctccno:m2017219。
bsk4和bsk9屬于好氧反硝化細(xì)菌，保藏號(hào)分別為cctccno:m2017220和cctccno:m2017221。
異養(yǎng)硝化細(xì)菌的篩選步驟為：采用生理鹽水重懸活性污泥上清液，用硝化細(xì)菌負(fù)極培養(yǎng)基轉(zhuǎn)接，然后轉(zhuǎn)接到亞硝酸鹽培養(yǎng)基上搖瓶篩選，最后在以氯化銨為氮源的固體培養(yǎng)基上梯度稀釋分離，挑選單菌落接種到異樣硝化培養(yǎng)基上培養(yǎng)，得到異養(yǎng)硝化細(xì)菌adh-1和aoz-1。
好氧反硝化細(xì)菌的篩選步驟為：采用生理鹽水重懸活性污泥上清液，接種到好氧反硝化細(xì)菌富集培養(yǎng)基中，然后在btb平板上稀釋培養(yǎng)，挑選使btb固體培養(yǎng)基變藍(lán)的菌落，將其接種到好氧反硝化性能測定培養(yǎng)基上培養(yǎng)，并進(jìn)行檢測，得到好氧反硝化細(xì)菌bsk4和bsk9。
填料制備步驟為：
1）原料處理：取沸石和青石在太陽下晾曬6~8h，然后送人球磨機(jī)球磨，磨細(xì)后過50~100目篩，再加入活性炭，并放在攪拌機(jī)里混合均勻；
2）填料造粒：將混合均勻的原料放在圓盤造粒機(jī)上造粒，粒徑為5~10mm，造粒時(shí)噴淋水量控制在原材料重量的10~14%，最后將填料粒子攤晾2~4h；
3）高溫脹燒：將晾好的粒子送入溫度為900~1000℃的高溫爐中脹燒，燒結(jié)20~30min，待其自然冷卻至室溫，出爐；
4）混合：在高溫脹燒后的粒子中加入功能性微生物微囊，并在攪拌機(jī)內(nèi)混合均勻，高溫脹燒后的粒子孔隙率高，功能性微生物微囊在粒子上的附著能力強(qiáng)；
5）裝料：將混合好的填料送入生物曝氣濾池內(nèi)。
實(shí)施例2：
生物曝氣濾池結(jié)構(gòu)為：自上而下依次為填料層21、承托板22和濾磚層23，三者之間緊鄰布置；濾磚層23由濾磚25組成。濾磚25具有可進(jìn)行兩次布水布?xì)獾碾p腔結(jié)構(gòu)。濾磚25具有頂部的間隙，頂部間隙的分布密度為240個(gè)/m2。進(jìn)入曝氣生物濾池的水和氣通過間隙向上排出，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更好的布水布?xì)?。濾磚25為長方體，濾磚25為長方體，濾磚的尺寸為：長×寬×高＝1000×240×240mm。承托板22的高度為20mm，并且承托板22的長寬尺寸和濾磚層23相同。反洗氣、水同時(shí)進(jìn)入濾磚經(jīng)過兩次配水配氣后，均勻的由濾磚頂部間隙排出。上述生物曝氣池現(xiàn)場安裝簡單，施工周期短，成本低廉，配水配氣效果好，濾池反洗更加均勻。
在填料層21裝有填料，填料成份及其最優(yōu)選重量份為：沸石28份、青石10份、活性炭10份和功能性微生物微囊3份；功能性微生物微囊成份及其最優(yōu)選重量分為：瓊脂2.4份、海藻酸鈉3.8份、硅藻土30份、菌粉bsk41份、菌粉bsk91份、aoz-1菌液1份和adh-1菌液1份。對(duì)有機(jī)物和含氮化合物的吸附率高，功能性微生物對(duì)其利用率高，增強(qiáng)生物曝氣濾池的污水處理能力。
adh-1和aoz-1屬于異養(yǎng)硝化細(xì)菌，保藏號(hào)分別為cctccno:m2017218和cctccno:m2017219。
bsk4和bsk9屬于好氧反硝化細(xì)菌，保藏號(hào)分別為cctccno:m2017220和cctccno:m2017221。
異養(yǎng)硝化細(xì)菌的篩選步驟為：采用生理鹽水重懸活性污泥上清液，用硝化細(xì)菌負(fù)極培養(yǎng)基轉(zhuǎn)接，然后轉(zhuǎn)接到亞硝酸鹽培養(yǎng)基上搖瓶篩選，最后在以氯化銨為氮源的固體培養(yǎng)基上梯度稀釋分離，挑選單菌落接種到異樣硝化培養(yǎng)基上培養(yǎng)，得到異養(yǎng)硝化細(xì)菌adh-1和aoz-1。
好氧反硝化細(xì)菌的篩選步驟為：采用生理鹽水重懸活性污泥上清液，接種到好氧反硝化細(xì)菌富集培養(yǎng)基中，然后在btb平板上稀釋培養(yǎng)，挑選使btb固體培養(yǎng)基變藍(lán)的菌落，將其接種到好氧反硝化性能測定培養(yǎng)基上培養(yǎng)，并進(jìn)行檢測，得到好氧反硝化細(xì)菌bsk4和bsk9。
填料制備步驟為：
1）原料處理：取沸石和青石在太陽下晾曬6h，然后送人球磨機(jī)球磨，磨細(xì)后過80目篩，再加入活性炭，并放在攪拌機(jī)里混合均勻；
2）填料造粒：將混合均勻的原料放在圓盤造粒機(jī)上造粒，粒徑為8mm，造粒時(shí)噴淋水量控制在原材料重量的13%，最后將填料粒子攤晾3h；
3）高溫脹燒：將晾好的粒子送入溫度為1000℃的高溫爐中脹燒，燒結(jié)25min，待其自然冷卻至室溫，出爐；
4）混合：在高溫脹燒后的粒子中加入功能性微生物微囊，并在攪拌機(jī)內(nèi)混合均勻，高溫脹燒后的粒子孔隙率高，功能性微生物微囊在粒子上的附著能力強(qiáng)；
5）裝料：將混合好的填料送入生物曝氣濾池內(nèi)。
實(shí)施例3：
生物曝氣濾池結(jié)構(gòu)為：自上而下依次為填料層21、承托板22和濾磚層23，三者之間緊鄰布置；濾磚層23由濾磚25組成。濾磚25具有可進(jìn)行兩次布水布?xì)獾碾p腔結(jié)構(gòu)。濾磚25具有頂部的間隙，頂部間隙的分布密度為260個(gè)/m2。進(jìn)入曝氣生物濾池的水和氣通過間隙向上排出，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更好的布水布?xì)?。濾磚25為長方體，濾磚25為長方體，頂面面積：承托板22頂面面積為1:80。承托板22的高度：生物曝氣濾池高度為1:160，并且承托板22的長寬尺寸和濾磚層23相同。反洗氣、水同時(shí)進(jìn)入濾磚經(jīng)過兩次配水配氣后，均勻的由濾磚頂部間隙排出。上述生物曝氣池現(xiàn)場安裝簡單，施工周期短，成本低廉，配水配氣效果好，濾池反洗更加均勻。
在填料層21裝有填料，填料成份及其重量份為：沸石28份、青石11份、活性炭10份和功能性微生物微囊3份；功能性微生物微囊成份及其重量分為：瓊脂2.6份、海藻酸鈉4.3份、硅藻土30份、菌粉bsk41份、菌粉bsk91份、aoz-1菌液0.7~1.4份和adh-1菌液1份。對(duì)有機(jī)物和含氮化合物的吸附率高，功能性微生物對(duì)其利用率高，增強(qiáng)生物曝氣濾池的污水處理能力。
adh-1和aoz-1屬于異養(yǎng)硝化細(xì)菌，保藏號(hào)分別為cctccno:m2017218和cctccno:m2017219。
bsk4和bsk9屬于好氧反硝化細(xì)菌，保藏號(hào)分別為cctccno:m2017220和cctccno:m2017221。
adh-1和aoz-1兩種異養(yǎng)硝化細(xì)菌的篩選方法為：
1）取活性污泥離心，用生理鹽水重懸，按百分之一接種量用硝化細(xì)菌富集培養(yǎng)基轉(zhuǎn)接四次，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速從160rpm/min-120rpm/min-80rpm/min-40rpm/min，當(dāng)菌液濃度od600達(dá)到0.6左右立刻轉(zhuǎn)接；
2）然后轉(zhuǎn)接到亞硝酸鹽培養(yǎng)基上搖瓶，進(jìn)行性能篩選以抑制不能利用亞硝酸鹽的菌株的生長；
3）最后在以氯化銨作為氮源的固體培養(yǎng)基上梯度稀釋分離，挑取單菌落接種到異養(yǎng)硝化培養(yǎng)基上培養(yǎng)24h，檢測是否有亞硝酸鹽和硝酸鹽的生成，同時(shí)評(píng)估脫氮能力；
4）在硝化速率培養(yǎng)基上進(jìn)行性能測定，并且用沼液做模擬試驗(yàn)，觀測脫氮效果，篩選出最優(yōu)菌株。
bsk4和bsk9兩種好氧反硝化細(xì)菌的篩選方法為：
1）取活性污泥，離心去上清，等體積生理鹽水重懸，1%的接種量接種到好氧反硝化細(xì)菌富集培養(yǎng)基中，做兩個(gè)平行，連續(xù)富集4次，每次當(dāng)培養(yǎng)濁度（od600）超過0.8即可轉(zhuǎn)接，轉(zhuǎn)接量1%；
2）在btb平板上梯度稀釋（10-3，10-4，10-5，10-6），培養(yǎng)兩天后，選取稀釋梯度合適的平板，挑取使btb固體培養(yǎng)基變藍(lán)的菌落，接種到好氧反硝化性能測定培養(yǎng)基上，連續(xù)培養(yǎng)兩天，進(jìn)行od600，tn，no3--n，no2--n指標(biāo)檢測；
3）選取硝酸鹽和總氮去除能力較強(qiáng)的1-2株菌，進(jìn)行產(chǎn)氣和btb復(fù)檢實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行生理生化功能檢測，16srdna擴(kuò)增測序以確定菌株種屬，功能基因nirs,nirk,nosz功能基因擴(kuò)增跑膠，并切割陽性條帶回收dna，用相同的引物擴(kuò)增測序分析，建立發(fā)育樹；
4）通過好氧反硝化和厭氧反硝化速率測定，和不同氮源代謝速率分析，最后出水稀釋的沼液進(jìn)行菌株實(shí)際脫氮性能測試。
填料制備步驟為：
1）原料處理：取沸石和青石在太陽下晾曬7.5h，然后送人球磨機(jī)球磨，磨細(xì)后過80目篩，再加入活性炭，并放在攪拌機(jī)里混合均勻；
2）填料造粒：將混合均勻的原料放在圓盤造粒機(jī)上造粒，粒徑為8mm，造粒時(shí)噴淋水量控制在原材料重量的12%，最后將填料粒子攤晾3h；
3）高溫脹燒：將晾好的粒子送入溫度為950℃的高溫爐中脹燒，燒結(jié)27min，待其自然冷卻至室溫，出爐；
4）混合：在高溫脹燒后的粒子中加入功能性微生物微囊，并在攪拌機(jī)內(nèi)混合均勻，高溫脹燒后的粒子孔隙率高，功能性微生物微囊在粒子上的附著能力強(qiáng)；
5）裝料：將混合好的填料送入生物曝氣濾池內(nèi)。
濾磚25頂面面積：承托板（22）頂面面積不僅限于1:50~100，還應(yīng)包括1:52，1:54，1:56，……，1:96，1:98，1:100。
承托板22的高度：生物曝氣濾池高度不僅限于1:80~200，還應(yīng)包括1:82，1:84，1:86，……，1:196，1:198，1:200。
本發(fā)明的操作步驟中的常規(guī)操作為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不進(jìn)行贅述。
以上所述的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改、補(bǔ)充或類似方式替代等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。