CN101942400A - 用耐冷菌固定化处理低温污水的方法 - Google Patents

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郝健
王玥
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Abstract

本发明提供了一种新型处理污水的方法。本发明通过纯种培养特异细菌获得大量菌体，并将菌体固定于火山岩和/或聚氨酯载体上，利用固定的细菌进行好氧曝气处理污水，低温下具有高效污水处理效果。

Description

用耐冷菌固定化处理低温污水的方法
技术领域
本发明涉及一种污水的处理方法，特别是涉及用耐冷菌固定化处理低温污水的方法。本发明还涉及特异性处理低温污水的9个细菌菌株，以及固定这些菌株的载体。
背景技术
目前，活性污泥法是世界各国普遍采用的污水生物处理方法。其中使用的活性污泥是一种复合生物群落，由以细菌为主的微生物群体和原生生物等组成。
低温条件不但生物活性低，而且污泥易膨胀。因此，通常用活性污泥法处理污水时，曝气池温度在40℃左右，如果温度降低，污水处理能力会明显降低，中国北方地区冬季环境气温很低，影响到曝气池的温度，使得低温环境下降解有机物的污水处理成为一个难题。韩红军等对于低温污水的处理进行的研究表明证明，7～9℃的低温下利用活性污泥法处理污水的处理能力大大低于同样污泥负荷下常温的处理效果(韩红军，梁杰，马文成北方寒冷地区SBR设计参数的修正及其探讨环境工程2006，24(2)：84～88)。目前我国寒冷地区工程实践中一般采用延长污水停留时间、降低污泥负荷、增加污泥回流量、对构筑物采取保温或升温等措施来保证冬季污水处理效果，但这无疑增加了工程投资和运行费用。
对特异性细菌进行固定富集可用于处理特异性难降解的污水，目前有以下涉及固定化细菌方面的研究：
①用化学包埋法固定
Amanda等以PVA-H3BO3包埋法固定化假单胞菌，在流化床反应器中连续降解苯酚(Wu，Amanda K Y，et al.Cell immobilization using PVA crosslinked with boric acidBiotechnol and Bioeng 1992，39：447～449)。韩力平等用PVA-硼酸-纱布法将筛选细菌固定化后，投加到流化床反应器中处理含喹啉废水(韩力平王建龙刘恒等固定化细胞流化床反应器处理难降解有机物喹啉的实验研究环境科学2001，22(1)：78～80)。
②用聚丙烯酰胺固定
吴乾菁用聚丙烯酰胺固定化酵母菌细胞去除电镀废水中的Cd2+(吴乾菁：固定化酵母菌细胞去除Cd2+的研究重庆环境科学，1996，18(3)：16～19)。
③用聚氨酯泡沫为吸附剂、聚乙烯醇(PVA)为包埋剂、饱和硼酸为交联剂
张雷等用聚氨酯泡沫为吸附剂、聚乙烯醇(PVA)为包埋剂、饱和硼酸为交联剂制备了固定化耐冷菌载体处理低温污水(张雷，姜蔚，徐桂芹等固定化复合耐冷菌特性和效能研究哈尔滨商业大学学报(自然科学版)2007，23(1)：62～66)。马力等在以聚氨酯泡沫为载体，采用聚乙烯醇-硼酸包埋并加入少量海藻酸钠和氯化钙，改善了固定化载体颗粒的物理性质(马力，李亚选，刘俊良等固定化耐冷菌处理低温生活污水研究中国给水排水2005，21(11)：41～44)。
文献报道的众多研究实例都是利用凝胶法进行纯培养细菌的固定，凝胶固定对污水中有机底物和代谢产物的传至阻力较大，而且凝胶一旦破裂后处理比较困难，工业化不宜采用。而且，现有技术的方法都采用化学包埋固定细菌，不适用于工业化大规模的污水处理。
发明内容
本发明的目的之一是找到能够在低温环境下有效处理污水的特异性细菌。
本发明的另一目的是为上述特异性细菌找到适当的固定载体和固定方式。
本发明发现了9个能够在低温环境下有效处理污水的菌株，并于2009年3月20日在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心进行保藏，这些菌株分别属于腐败希瓦氏菌、解鸟氨酸拉乌尔菌、嗜水气单胞菌、阿氏肠杆菌、阴沟肠杆菌等。
本发明还发现了上述特异性细菌适当的固定载体，是火山岩或聚氨酯，也可以用火山岩和聚氨酯的混合物，所述聚氨酯优选用聚氨酯泡沫。
上述9个菌株可以选择1～9种，以不同组合的方式，固定于火山岩和/或聚氨酯载体上，利用曝气法在低温条件下可以高效处理污水。
本发明突破化学包埋法的思维定式，直接将细菌投入到载体上，经过一天的闷曝就可将纯培养特异细菌吸附到载体上面，可操作性强，适用于工业化大规模的污水处理。
本发明的方法低温及常温下处理污水，所述低温是指0～25℃，常温是指25～45℃。
本发明的方法能够处理特异性难降解废水，包括印染行业废水、有机磷农药废水，合成洗涤剂工业废水，石油炼制工业废水等。
附图说明
图1是反应器装置的示意图。图中，1是载体反应器，2是贮水桶，3是蠕动泵，4是气泵，5是出水桶。
具体实施方式
以下实施例仅用于举例说明本发明的方法，并不限制本发明的范围。
实施例1固定化耐冷菌于火山岩载体低温处理污水
将腐败希瓦氏菌(Shewanella putrefaciens)Space WS-1，腐败希瓦氏菌(Shewanellaputrefaciens)Space WS-2，解鸟氨酸拉乌尔菌(Raoultella ornithinolytica)Space WS-4，嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)Space WS-5，阿氏肠杆菌(Ent.asburiae)Space WS-6，阴沟肠杆菌(Ent.cloacae)Space WS-7等六株耐冷菌接种于牛肉膏蛋白胨培养基中，15～25℃培养1～2天。固定化前将其等体积混合。
牛肉膏蛋白胨培养基：牛肉膏0.3g/L；蛋白胨1g/L；氯化钠0.5g/L；pH 7.2～7.4；自来水配制。121℃灭菌20分钟。
将混合菌培养液按10％体积比加入到火山岩载体中，进水到水面高于载体，曝气24h，使菌种固定在载体上。
所用火山岩载体为火山岩生物滤料，颗粒大小：8mm，产自北京淇方天环保有限公司。
第二天开始处理污水，污水进水COD300～750mg/L，氨氮15～30mg/L，恒流速下进水上出水，启动反应器(反应器结构如图1所示)。开始2天逐渐升到COD负荷7.0kg/(m3*d)。当出水浑浊，用气水反冲的方式去除老化的生物膜。
反应器直径5cm，载体填充高度10cm。污水处理方式为下进上出。流速3L/天。
污水经上述处理后，COD检测方法为重铬酸钾法，按照国家环保局《水和废水水质监测分析方法》编委会编撰的《水和废水水质监测分析方法(第四版)》执行。
表1是火山岩载体处理的数据，平均为：
进水521mg/L，
出水110mg/L，
去除率78.2％，
COD负荷6.70kg/(m3*d)。
表1火山岩载体处理效果
  进水mg/L   出水mg/L   去除率
  443   112   0.747
  648   195   0.699
  583   73.4   0.874
  567   106   0.813
  489   114   0.767
  496   89.8   0.819
  567   110   0.806
  400   97.9   0.755
  400   163   0.593
  335   65.3   0.805
  393   70.9   0.820
  342   74.8   0.781
  402   143   0.644
  713   131   0.816
  590   108   0.817
  562   116   0.794
  490   83.7   0.829
  737   131   0.822
  745   107   0.856
实施例2固定化耐冷菌于聚氨酯载体低温处理污水
将腐败希瓦氏菌(Shewanella putrefaciens)Space WS-2，腐败希瓦氏菌(Shewanellaputrefaciens)Space WS-3，解鸟氨酸拉乌尔菌(Raoultella ornithinolytica)Space WS-4，嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)Space WS-5，阿氏肠杆菌(Ent.asburiae)Space WS-6，阴沟肠杆菌(Ent.cloacae)Space WS-8等六株耐冷菌接种于牛肉膏蛋白胨试管培养基中，15～25℃培养1～2天。固定化前将其等体积混合。
将混合菌培养液按10％体积比加入到聚氨酯载体中，进水到水面高于载体，曝气24h，使菌种固定在载体上。
所述牛肉膏蛋白胨培养基同实施例1。
所述聚氨酯填料规格为：3cm*3cm*2cm，产自宜兴市祥达填料有限公司。
第二天开始处理污水，处理反应器及处理方法同实施例1。
表2是聚氨酯载体处理的数据。
平均：进水567mg/L，出水49.2mg/L，去除率91.3％，COD负荷7.22kg/(m3*d)。
表2聚氨酯载体处理效果
  进水mg/L   出水mg/L   去除率
  335   58.4   0.826
  475   27.2   0.943
  552   46.7   0.915
  595   31.1   0.948
  627   38.9   0.938
  482   50.6   0.895
  420   15.6   0.963
  873   97.9   0.888
  437   40.8   0.907
  461   40.8   0.911
  620   44.9   0.928
  747   93.8   0.874
  747   53.0   0.929
实施例3固定化耐冷菌于火山岩和聚氨酯混合载体上低温处理污水
将腐败希瓦氏菌(Shewanella putrefaciens)Space WS-1，腐败希瓦氏菌(Shewanellaputrefaciens)Space WS-3，解鸟氨酸拉乌尔菌(Raoultella ornithinolytica)Space WS-4，嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)Space WS-5，阿氏肠杆菌(Ent.asburiae)Space WS-6，阴沟肠杆菌(Ent.cloacae)Space WS-9等六株耐冷菌接种于牛肉膏蛋白胨试管培养基中，15～25℃培养1～2天。固定化前将其等体积混合。
将混合菌培养液按10％体积比加入到混合载体(火山岩和聚氨酯体积比为1比1)中，进水到水面高于载体，曝气24h，使菌种固定在载体上。
第二天开始处理污水，处理方法同实施例1。
表3是火山岩聚氨酯混合载体处理的数据，平均：
进水555mg/L，
出水76.5mg/L，
去除率86.2％，
COD负荷7.07kg/(m3*d)。
表3混合载体处理效果
  进水mg/L   出水mg/L   去除率
  326   37.2   0.886
  543   83.6   0.846
  529   40.2   0.924
  632   125.1   0.802
  568   92.0   0.838
  580   53.4   0.908
  668   90.2   0.865
  480   32.6   0.932
  510   58.1   0.886
  638   114.8   0.820
  557   33.4   0.940
  726   171.3   0.764
  464   62.6   0.865
生物材料保藏信息：
以下9个菌株于2009年3月20日在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心进行保藏：
表4进行菌种保藏的菌株名称及编号
Figure B2009101583919D0000061

Claims (5)

1.保藏编号为CGMCC No.2966～2974的9个菌株。
2.一种用于固定处理污水的细菌的载体，是火山岩。
3.一种用于固定处理污水的细菌的载体，是聚氨酯。
4.一种用于固定处理污水的细菌的载体，是火山岩和聚氨酯的混合物。
5.一种处理污水的方法，选用权利要求1所述9种细菌中任一种或一种以上，将细菌固定于火山岩和/或聚氨酯载体上，进行曝气处理。
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