CN105753258B - 一种含磷污水的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高效污水处理方法，包括预处理、生化处理、沉淀处理、沉淀污物浓缩处理、浓缩污泥脱水处理。本发明的方法皆有较好的降解能力，磷的去除率可以达到98%以上。同时也具有很好的去除氮、氨的效果，具有较好的商业利用价值。

Description

一种含磷污水的处理方法

技术领域

本发明涉及一种污水处理方法，属于污水综合处理技术领域。

背景技术

伴随着工业生产的发展以及人们生活水平的提高，工业污水量以及城市生活污水量正以惊人的速度猛增，这些污水或已经或正在污染着人类赖以生存的江、河及湖泊，已构成威协人类生存环境的原因之一。

现代的废水处理方法主要分为物理处理法、化学理法和生物处理法三类。物理处理法通过物理作用分离、回收废水中不解的呈悬浮状态的污染物(包括油膜和油珠)的废水理法，可分为重力分离法、离心分离法和筛滤截留法等。属于重力分离法的处理单元有：沉淀、上浮(气浮)等，相应使用的处理设备是沉砂池、沉淀池、隔油池、气池及其附属装置等。

而现有的各种污水处理方法，其处理能力是极其有限的，无论是污水处理量，还是污水处理效果，都远远满足不了及时处理工业及生活污水的实际要求。因为现有的污水处理方法中，如生化法、曝气增氧法、过滤法等，不仅投资大，占地面积大，运行费用高，而且处理能力和处理效果不理想；再如单纯的混凝法，则存在着处理效果差，运行成本高，且容易造成二次污染等问题。另外，现有的污水处理方法，大都存在着需要配套的管网系统以及如何回用中水等问题。因此，当务之急是要寻求一种行之有效的污水处理方法，以解决日趋严重的污水排放问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种高效处理污水的方法和应用。

一种高效污水处理方法，其特征在于它包括下列工艺步骤：预处理：将污水送入过滤池，去除其中的大颗粒物和纤维杂质，再送入沉砂池，除去比重在2-3g/cm3，粒径在0.2mm以上的砂粒，送入调节池；生化处理：将污水引入反硝化过程中的缺氧池内，控制水力停留时间10-15小时，控制溶解氧小于0.5mg/L，去除BOD，同时将NO3-中的氮转化为氮气；将缺氧池出来的污水引入厌氧池，控制水力停留时间10-15小时，吸收污水中的乙酸、甲酸、乙醇等有机物；将厌氧池出来的污水引入硝化过程中的好氧池内，控制水力停留时间5-8小时，调整污水pH值6.5-9，通过聚磷菌的作用，使污水中的氨氮氧化成硝酸盐，同时将污水中PO43中的P超量吸入，从而完成除磷；沉淀处理：在每吨污水中加入0.15-0.3Kg由下列比例配制成的混合剂：沉淀剂∶絮凝剂＝8-9∶2-1，并将混有混合剂的污水送入澄清池内，沉淀2-3小时，分离出达标的上清水和沉淀污物，上清水外排；沉淀污物浓缩处理：将澄清池内的沉淀污物送入浓缩池，按10-18mg/L的投放量投加絮凝剂，搅拌浓缩10-15小时，控制浓缩后污泥含水率低于97％；浓缩污泥脱水处理：将浓缩污泥送入搅拌机内，按50mg/L的投入量投加高分子絮凝剂，搅拌0.3-0.5小时后，送入压滤机，压制成含水率低于75％的泥饼。

所述沉淀剂为聚硅酸氯化铝(铁)、聚硅酸硫酸铝(铁)、硅藻量为90-98％的硅藻土、聚合氯化铝中的一种或几种。

所述絮凝剂为聚丙烯酰胺、碱式氯化铝、硫酸铝、三氯化铁等常用无机盐类和高分子类絮凝剂中的一种或几种。

本发明所述污水处理方法中，其处理的工艺步骤按下列顺序依次进行：预处理，生化处理，沉淀处理，沉淀污物浓缩处理，浓缩污泥脱水处理，或者按下列顺序依次进行：预处理，沉淀处理，生化处理，沉淀污物浓缩处理，浓缩污泥脱水处理。

其中聚磷菌为本领域常用的聚磷菌即可。也可以为CN101386822A中公开的特效聚磷菌，该菌为荧光假单胞菌Pseudomonas fluorescens.)HJP07，其保藏号为CGMCC NO2164。

同时本发明提供了一种对聚磷菌具有增强去磷效应的Qujjl-1蛋白，该蛋白的氨基酸序列如Genbank：WP_042484464所示。

优选的，所述聚磷菌为转入了编码Qujjl-1蛋白的基因的荧光假单胞菌HJP07。

同时，本发明提供了一系列的Qujjl-1蛋白变体，其具有更强的聚磷效应。将所示的变体氨基酸在重组聚磷菌中表达时，发现重组菌相对于未转化所述基因的聚磷菌具有聚磷效果提高至少30％以上的特性，具有较好的效果。

所述变体是在Qujjl-1蛋白(Genbank：WP_042484464)的原始氨基酸序列的基础上，分别进行如下突变24D/V，60Q/F，122Q/G，153E/S，183N/G，199I/A，219N/S，236A/G，253P/A，309F/G，367S/P，373D/G。(24D/V表示在原始序列第24位的D氨基酸替换为V氨基酸)。

优选的，本发明的聚磷菌为转入了编码如下任一个Qujjl-1蛋白变体(相对于Qujjl-1蛋白原始氨基酸序列分别进行如下突变24D/V，60Q/F，122Q/G，153E/S，183N/G，199I/A，219N/S，236A/G，253P/A，309F/G，367S/P或373D/G)的基因的荧光假单胞菌HJP07。

同时本发明提供了一种Qujjl-1基因的获得方法，将聚磷菌在高浓度磷和环境下和无磷环境下分别培养72h。离心，收集菌体，低温条件下超声波破碎，加入DTT，而后纯化蛋白，进行双向二维电泳，通过分析驯化前后蛋白表达谱的差异，寻找到差异表达的蛋白5个，通过质谱测序，获得了相应的氨基酸序列。通过blast比对，获得了其相应的核苷酸序列。通过将所述基因导入到表达菌中，通过聚磷实验，发现了Qujjl-1基因具有较好的聚磷反应。

同时本发明提供了一种导入了Qujjl-1基因的聚磷菌，利用DNAMAN软件设计引物，分别加入了BamHI和SalI酶切位点，进行扩增获得目的片段，PCR扩增获得Qujjl-1基因(通过多重PCR将相应的突变位点引入到其编码的基因序列中，从而获得了不同突变体基因)，用BamHI和SalI进行双酶切PCR产物，与同样经过BamHI和SalI双酶切的克隆表达载体PWB980相连，将验证成功的重组质粒转化进入聚磷菌中，获得降解磷的基因工程菌。

一种降解磷的基因工程菌在降解磷中的应用。

本发明的优点和积极效果是：

I、本发明提供了一种高效的污水处理的方法，并从从聚磷菌基因组中克隆到一个基因，通过DNA重组技术在体外克隆表达构建得到重组的聚磷菌，并进一歩验证本重组菌降磷特性，获得了对磷具有较强降解能力的遗传工程菌，这将对磷降解菌的工业化生产提供新的理论依据。

2、本发明构建的重组菌对各种浓度的磷皆有较好的降解能力，磷的去除率可以达到98％以上。同时也具有很好的去除氮、氨的效果，具有较好的商业利用价值。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进ー步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

实施例1污水处理的方法

一种高效污水处理方法，其特征在于它包括下列工艺步骤：

所处理的污水水质如下：CODcr450mg/L，BOD5150mg/L，SS≤200mg/L，NH3-N≤130mg/L，T-P≤100mg/L，pH＝6.5-9.0。

(1)预处理：将污水送入过滤池，其中原始磷含量为去除其中的大颗粒物和纤维杂质，再送入沉砂池，除去比重在2-3g/cm3，粒径在0.2mm以上的砂粒，送入调节池；

(2)生化处理：将污水引入反硝化过程中的缺氧池内，控制水力停留时间8-12小时，控制溶解氧小于0.6mg/L，去除BOD，同时将NO3-中的氮转化为氮气；将缺氧池出来的污水引入厌氧池，控制水力停留时间16-17小时，吸收污水中的乙酸、甲酸、乙醇等有机物；将厌氧池出来的污水引入硝化过程中的好氧池内，控制水力停留时间4-5小时，调整污水pH值6.5-9，通过荧光假单胞菌HJP07的作用，使污水中的氨氮氧化成硝酸盐，同时将污水中PO43-中的P超量吸入，从而完成除磷；

(3)沉淀处理：在每吨污水中加入0.15-0.3Kg由下列比例配制成的混合剂：沉淀剂∶絮凝剂＝8-9∶2-1，并将混有混合剂的污水送入澄清池内，沉淀2-3小时，分离出达标的上清水和沉淀污物，上清水外排；

(3)沉淀污物浓缩处理：将澄清池内的沉淀污物送入浓缩池，按10-18mg/L的投放量投加絮凝剂，搅拌浓缩10-15小时，控制浓缩后污泥含水率低于97％；

(4)浓缩污泥脱水处理：将浓缩污泥送入搅拌机内，按50mg/L的投入量投加高分子絮凝剂，搅拌0.3-0.5小时后，送入压滤机，压制成含水率低于75％的泥饼。

所述沉淀剂为聚硅酸氯化铝(铁)、硅藻量为90％的硅藻土、所述絮凝剂为聚丙烯酰胺。

处理后，污水水质为CODcr50mg/L，BOD501mg/L，SS＝10mg/L，，NH3-N＝20mg/L，T-P＝10mg/L，pH＝9。

实施例2聚磷菌基因工程菌的构建

根据利用DNAMAN软件设计引物，分别加入了BamHI和SalI酶切位点，正向引物序列为：ATGTCGCAACTCAATTCCAA；反向引物序列为：GGAGTGCAGCTGTACGGGGTC。

进行扩增获得目的片段，PCR扩增获得Qujjl-1基因，其片段大小为；1200bp左右，通过测序，发现扩增正确。

通过多重PCR将相应的24D/V，60Q/F，122Q/G，153E/S，183N/G，199I/A，236A/G，253P/A，309F/G，367S/P，373D/G突变位点分别引入到其编码的基因序列中(可参考现有技术的制备方法即可获得)。从而获得了不同突变体基因，将其装入表达载体PWB980中，将验证成功的重组质粒转化进入聚磷菌中，获得降解磷的基因工程菌。

实施例3聚磷菌基因工程菌的去磷效果验证

按照实施例1的方法，进行相应的污水处理实验，分别采用不同的重组菌进行聚磷反应，通过实验发现，24D/V，60Q/F，122Q/G，153E/S，183N/G，199I/A，236A/G，253P/A，309F/G，367S/P，373D/G这几种突变菌都具有相对于原始菌具有明显增强的效果，而219N/S菌却表现出没有增强的聚磷效应。总处理时间不大于3天，其结果如下：污水为同一批污水，从而保证条件一致。

由此可见，采用本申请的方法，其3d去磷的效率比现有技术的都要高。因此，可以用于大规模的污水处理。而在氮和氨的去除上也具有较好的效果，通过检测，发现基本上也不存在氨和氮的残留。

同时采用80、120、160浓度的TP进行试验，其同样也可以达到相同的效果，而现有技术的方法在高浓度的Tp时，都表现出了弱化的去除能力。因此，本发明的方法具有较强的适应性。

Claims (4)

1.一种高效污水处理方法，包括下列工艺步骤：预处理：将污水送入过滤池，去除其中的大颗粒物和纤维杂质，再送入沉砂池，除去比重在2-3g/cm³，粒径在0.2mm以上的砂粒，送入调节池；生化处理：将污水引入反硝化过程中的缺氧池内，控制水力停留时间10-15小时，控制溶解氧小于0.5mg/L，去除BOD，同时将NO₃ ^-中的氮转化为氮气；将缺氧池出来的污水引入厌氧池，控制水力停留时间10-15小时，吸收污水中的乙酸、甲酸、乙醇；将厌氧池出来的污水引入硝化过程中的好氧池内，控制水力停留时间5-8小时，调整污水pH值6.5-9，通过聚磷菌的作用，使污水中的氨氮氧化成硝酸盐，同时将污水中PO₄ ³-P超量吸入，从而完成除磷；沉淀处理：在每吨污水中加入0.15-0.3Kg由下列比例配制成的混合剂：沉淀剂∶絮凝剂＝8-9∶2-1，并将混有混合剂的污水送入澄清池内，沉淀2-3小时，分离出达标的上清水和沉淀污物，上清水外排；沉淀污物浓缩处理：将澄清池内的沉淀污物送入浓缩池，按10-18mg/L的投放量投加絮凝剂，搅拌浓缩10-15小时，控制浓缩后污泥含水率低于97％；浓缩污泥脱水处理：将浓缩污泥送入搅拌机内，按50mg/L的投入量投加高分子絮凝剂，搅拌0.3-0.5小时后，送入压滤机，压制成含水率低于75％的泥饼；其特征在于：所述的聚磷菌为转入了Qujjl-1蛋白变体基因的荧光假单胞菌HJP07，Qujjl-1蛋白变体基因编码的蛋白相对于Qujjl-1蛋白原始氨基酸序列存在367S/P的变异，Qujjl-1蛋白原始氨基酸序列为Genbank：WP_042484464。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述沉淀剂为聚硅酸氯化铝、聚硅酸硫酸铝、硅藻量为90-98％的硅藻土、聚合氯化铝中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述絮凝剂为聚丙烯酰胺、碱式氯化铝、硫酸铝、三氯化铁中的一种或几种。

4.Qujjl-1蛋白变体,其特征在于：相对于Qujjl-1蛋白原始氨基酸序列进行如下突变367S/P，Qujjl-1蛋白原始氨基酸序列参见：Genbank：WP_042484464。