CN106011016A - 一种降解吲哚的复合菌剂及其反应装置 - Google Patents

一种降解吲哚的复合菌剂及其反应装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种降解吲哚的复合菌剂及其反应装置，所述复合菌剂由蒙氏假单胞菌QM（pseudomonas monteilii QM）、芽孢杆菌（BacillusL1）和Tolumonas G1三株吲哚降解微生物菌株配制而成。所述反应装置包括曝气混合反应区、曝气装置、装有降解吲哚的复合菌剂的菌剂加料器、溢流区、斜板沉淀区、剩余污泥排泥管和污泥回流装置。本发明实用性强，在与复合菌剂的共同作用下，好氧活性污泥降解污染物效率高，复合菌剂可在短时间内适应此环境，从而培养驯化出适合含吲哚废水的高效菌群，检测出水中吲哚及COD均可达标，解决了现有方法处理含氮杂环有机物吲哚的局限性以及现有菌剂处理效率低的难题。

Description

一种降解吲哚的复合菌剂及其反应装置
技术领域
本发明属于水处理领域，涉及一种降解吲哚的复合菌剂及其反应装置。
背景技术
含氮杂环化合物（Nitrogen Heterocyclic Compounds，NHCs）广泛存在于焦化、染料、医药、化妆品、农药和石油冶炼等工业的污染物中。其具有刺激气味，在自然环境中不易被生物降解和代谢，对微生物有抑制作用，部分具有致畸、致癌、致突变等“三致”效应。可以长期稳定地存在于土壤和水体中，对环境和人体健康产生潜在的危害。
吲哚作为一种含氮杂环有机物，浓度高时具有强烈粪臭味，扩散力强而持久，并具有较强的生物毒性，由于它自身的特性，在水中的存在使污水COD值大幅度增加，并且会抑制原有二级生物处理工艺中微生物的活性，使出水不能达到国家排放标准。
随着国家环境保护法等的逐渐完善，对出水中的污染物的排放也有了更高的要求，尤其在制药废水、煤化工废水中大量存在，普通的耗氧或厌氧手段难以将其有效去除，如：制药废水中吲哚浓度为200mg/L，需要通过深度处理才能满足排放要求。因此针对此类特征污染物，通过微生物菌群的有效复配以及处理装置的改进，增强微生物活性，将污水进行深度处理，从而使出水COD与吲哚同时得到有效降解。
发明内容
为了解决现有方法处理吲哚的局限性以及现有菌剂处理效率低的难题，本发明提供了一种降解吲哚的复合菌剂及其反应装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种降解吲哚的复合菌剂，由蒙氏假单胞菌QM（pseudomonas monteilii QM）、芽孢杆菌（Bacillus L1）和Tolumonas G1三株吲哚降解微生物菌株按照1~3：2~4：1~3的体积比配制而成。
一种制备上述降解吲哚的复合菌剂的方法，包括以下步骤：
一、将蒙氏假单胞菌QM （pseudomonas monteilii QM）、芽孢杆菌（Bacillus L1）和Tolumonas G1分别接种于液体培养基上进行活化；
二、挑取活化好的3种单菌落分别接种于液体培养基上，在温度为15~20℃、振荡速度为150~170r/min的好氧条件下富集培养1~3天；
三、将富集培养后的3种单菌分别接种于液体培养基中，分别培养至细菌数为109~1010个/mL，而后将蒙氏假单胞菌QM（pseudomonas monteilii QM）、芽孢杆菌（Bacillus L1）和Tolumonas G1按1~3：2~4：1~3的体积比混合，即得降解吲哚的复合菌剂。
一种降解吲哚的反应装置，包括曝气混合反应区、曝气装置、装有降解吲哚的复合菌剂的菌剂加料器、溢流区、斜板沉淀区、剩余污泥排泥管和污泥回流装置，其中：
所述菌料加料器设置在曝气混合反应区的上方；
所述曝气混合反应区靠近菌料加料器的一侧设有进水管，远离进水管一侧设有溢流区，曝气混合反应区的下部为斜板沉淀区；
所述曝气装置位于曝气混合反应区内，由曝气管通入空气，曝气头均匀铺设于曝气混合反应区池底，下部由水泥墙与斜板沉淀区相隔；
所述溢流区由挡流板与曝气混合反应区相隔；
所述斜板沉淀区内设有穿孔排泥管和出水管，穿孔排泥管位于斜板沉淀区池底，出水管位于进水管一侧且设置在斜板沉淀区的上部；
所述污泥回流装置由污泥提升泵和污泥回流管组成，穿孔排泥管经污泥提升泵与污泥回流管连接，通入曝气混合区内的污泥回流管在曝气混合反应区中下部，位于进水管一侧；
所述剩余污泥排泥管与穿孔排泥管连接。
一种利用上述装置进行微生物降解吲哚废水处理的方法，包括如下步骤：
一、将有机废水通过进水管道泵入曝气混合反应区，停留时间为5~10h；
二、开启曝气装置，同时打开菌剂加料器，使污水与降解吲哚的复合菌剂充分混合反应；
三、进水的同时，向曝气混合区内同时投加硫酸亚铁与壳聚糖；
四、随着污水的不断进入，经反应后的混合液通过溢流区进入斜板沉淀区；
五、打开剩余污泥排泥管、污泥提升泵，使沉降后的污泥排掉或回流，同时打开出水管，使经处理后的出水经出水管排出。
本发明具有如下优点：
1、本发明实用性强，在与复合菌剂的共同作用下，好氧活性污泥降解污染物效率高，复合菌剂可在短时间内适应此环境，从而培养驯化出适合含吲哚废水的高效菌群，检测出水中吲哚及COD均可达标。
2、本发明可用于处理制药废水中浓度高达200mg/L的吲哚，解决了现有方法处理含氮杂环有机物吲哚的局限性以及现有菌剂处理效率低的难题。
附图说明
图1为降解吲哚的反应装置的结构示意图；
图2为按浓度梯度驯化下的不同进出水吲哚浓度及降解效果曲线；
图中：1-菌剂加料器，2-进水管，3-溢流区，4-曝气管，5-曝气装置，6-斜板支架，7-穿孔排泥管，8-排泥孔，9-出水管，10-挡流板，11-斜板，12-污泥提升泵，13-污泥回流管，14-剩余污泥排泥管，15-水泥墙；16液体流量计；17气体流量计。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
具体实施方式一：本实施方式中，降解吲哚的复合菌剂由蒙氏假单胞菌QM （pseudomonas monteilii QM）、芽孢杆菌（Bacillus L1）和Tolumonas G1三株吲哚降解微生物菌株配制而成，具体制备方法如下：
一、将蒙氏假单胞菌QM （pseudomonas monteilii QM）、芽孢杆菌（Bacillus L1）和Tolumonas G1分别接种于液体培养基上进行活化；
二、挑取活化好的3种单菌落分别接种于液体培养基上，在温度为20℃、振荡速度为150r/min的好氧条件下富集培养1~3天；
三、将富集培养后的3种单菌分别接种于液体培养基中，培养至细菌数为109~1010个/mL，而后将蒙氏假单胞菌QM（pseudomonas monteilii QM）、芽孢杆菌（Bacillus L1）和Tolumonas G1按1：2：1的体积比混合，即得降解吲哚的复合菌剂。
本实施方式中，复合菌剂生理生化实验结果：革兰氏阴性杆菌，葡萄糖利用阳性，淀粉水解阳性，明胶液化阴性，好氧生长。
本实施方式中，液体培养基的组成为：每l000mL由2~7g的胰蛋白胨、1~5g的酵母浸粉、2~8g的牛肉膏、3~9g的NaCl、0.5~2g的Na2HPO4、1~5g的KH2PO4、3~10g的NH4Cl和余量的水组成，pH值为6.5~7.8。
本实施方式中，蒙氏假单胞菌QM（pseudomonas monteilii QM），苯酚降解微生物菌株，保藏编号为CGMCC NO.5054（CN 103060218 A）。
本实施方式中，芽孢杆菌（Bacillus L1），革兰氏阴性杆菌，生理生化实验结果：葡萄糖利用阳性，淀粉水解阳性，明胶液化阴性，好氧生长；记载于《吲哚高效降解菌的筛分及生物降解特性的研究》中。
本实施方式中，Tolumonas G1，革兰氏阴性菌，可存在于好氧或厌氧环境中，细胞为棒状，可由苯丙氨酸和其他苯前体物产生甲苯；自己培养可获得，方法为SBR反应器通过活性污泥驯化获得。
具体实施方式二：如图1所示，本实施方式提供的降解吲哚的反应装置降解吲哚的反应装置为由曝气混合反应区、曝气装置5、装有降解吲哚的复合菌剂的菌剂加料器1、溢流区3、斜板沉淀区、剩余污泥排泥管14和污泥回流装置组成的一体化装置，其中：
所述菌料加料器1设置在曝气混合反应区的上方；
所述曝气混合反应区靠近菌料加料器1的一侧设有进水管2，远离进水管一侧设有溢流区3，曝气混合反应区的下部为斜板沉淀区；
所述曝气装置5位于曝气混合反应区内，由曝气管4通入空气，气体流量计16连接于曝气管4上，曝气头均匀铺设于曝气混合反应区池底，下部由水泥墙15与斜板沉淀区相隔；
所述溢流区3由挡流板10与曝气混合反应区相隔。
所述斜板沉淀区内设有穿孔排泥管7和出水管9，穿孔排泥管7位于斜板沉淀区池底，出水管9位于进水管2一侧，并在斜板11上方，液体流量计17连接于曝气管4上；
所述污泥回流装置由污泥提升泵12和污泥回流管13组成，穿孔排泥管7经污泥提升泵12与污泥回流管13连接，通入曝气混合区内的污泥回流管13在曝气混合反应区中下部，位于进水管2一侧；
所述剩余污泥排泥管14与穿孔排泥管7连接。
一种利用上述装置进行微生物降解吲哚废水处理的方法，其步骤为：
1、打开进水泵和进水阀门，进水泵以130m3/d的流量将有机废水通过进水管道泵入曝气混合反应区，停留时间约为10h。
2、开启曝气装置，同时打开菌剂加料器，使污水与复合菌剂充分混合反应。
3、进水的同时，向曝气混合区内同时投加适量硫酸亚铁与壳聚糖。硫酸亚铁，在曝气阶段具有催化剂的作用，在沉淀阶段充当絮凝剂，增强沉淀区沉降性能，与活性污泥一同沉降回流；壳聚糖，具吸附性和絮凝功能，易被生物降解，无二次污染。
4、随着污水的不断进入，经反应后混合液通过溢流区进入斜板沉淀区。
5、打开剩余污泥排泥管、污泥提升泵，使沉降后的污泥排掉或回流，同时打开出水口，使经处理后的出水经管道排出。
应用以上方法得到按浓度梯度驯化下的不同进出水吲哚浓度及降解效果曲线如图2与表1所示。
本实施方式中，连接曝气混合反应区与斜板沉淀区的溢流区设有滤网，以过滤掉较大的砂石等。
本实施方式中，在曝气混合反应区内，通过曝气将进水与复合菌剂充分混合反应，曝气量3 ~5m3空气/m3污水。
本实施方式中，菌剂加料器设置在曝气混合反应区上部，投加方法为一次性直接投加。
本实施方式中，来自曝气混合反应区的泥水混合液经溢流后由挡流板与斜板沉淀区相隔开，混合液在斜板沉淀区沉降的污泥由下方穿孔排泥管排除，一部分通过污泥提升泵打回曝气混合反应区作为回流污泥，另一部分由剩余污泥排泥管排放。
本实施方式中，混合液在斜板沉淀区内由下至上经斜板沉淀后，上清液经出水口排放。
本实施方式中，硫酸亚铁在曝气阶段具有催化剂的作用，在沉淀阶段作为絮凝剂，沉降速度快、污泥颗粒大、污泥体积小且密实、除色效果好、无毒而且有益生物生长、价格低廉；作为沉淀剂，可以和硫化物、磷酸盐等生成沉淀物，从而去除硫化物、磷酸盐等。投加方式：配成10%的水溶液后定量投加，调节pH值至9~10，取合适的投加量（有肉眼可见矾花）。
本实施方式中，壳聚糖作为一种无毒高分子材料，原料来源丰富，具良好的水溶性、吸附性和絮凝功能，可在短时间被降解，避免使用化学试剂带来的二次污染。投加量：最佳投加量 (mg/L)：原水COD (mg/L) =1：8 2~8 7。
表1

Claims (10)

1.一种降解吲哚的复合菌剂，其特征在于所述复合菌剂由蒙氏假单胞菌QM、Bacillus L1和Tolumonas G1三株吲哚降解微生物菌株按照1~3：2~4：1~3的体积比配制而成。
2.根据权利要求1所述的降解吲哚的复合菌剂，其特征在于所述蒙氏假单胞菌QM、Bacillus L1和Tolumonas G1的体积比为1：2：1。
3.一种权利要求1或2所述降解吲哚的复合菌剂的制备方法，其特征在于所述方法步骤如下：
一、将蒙氏假单胞菌QM、Bacillus L1和Tolumonas G1分别接种于液体培养基上进行活化；
二、挑取活化好的3种单菌落分别接种于液体培养基上，在温度为15~20℃、振荡速度为150~170r/min的好氧条件下富集培养1~3天；
三、将富集培养后的3种单菌分别接种于液体培养基中，分别培养至细菌数为109~1010个/mL，而后将3种单菌混合，即得降解吲哚的复合菌剂。
4.根据权利要求3所述的降解吲哚的复合菌剂的制备方法，其特征在于所述液体培养基的组成为：每l000mL由2~7g的胰蛋白胨、1~5g的酵母浸粉、2~8g的牛肉膏、3~9g的NaCl、0.5~2g的Na2HPO4、1~5g的KH2PO4、3~10g的NH4Cl和余量的水组成，pH值为6.5~7.8。
5.一种降解吲哚的反应装置，其特征在于所述反应装置包括曝气混合反应区、曝气装置、装有降解吲哚的复合菌剂的菌剂加料器、溢流区、斜板沉淀区、剩余污泥排泥管和污泥回流装置，其中：
所述菌料加料器设置在曝气混合反应区的上方；
所述曝气混合反应区靠近菌料加料器的一侧设有进水管，远离进水管一侧设有溢流区，曝气混合反应区的下部为斜板沉淀区；
所述曝气装置位于曝气混合反应区内，由曝气管通入空气，曝气头均匀铺设于曝气混合反应区池底，下部由水泥墙与斜板沉淀区相隔；
所述溢流区由挡流板与曝气混合反应区相隔；
所述斜板沉淀区内设有穿孔排泥管和出水管，穿孔排泥管位于斜板沉淀区池底，出水管位于进水管一侧且设置在斜板沉淀区的上部；
所述污泥回流装置由污泥提升泵和污泥回流管组成，穿孔排泥管经污泥提升泵与污泥回流管连接，通入曝气混合区内的污泥回流管在曝气混合反应区中下部，位于进水管一侧；
所述剩余污泥排泥管与穿孔排泥管连接。
6.根据权利要求5所述的降解吲哚的反应装置，其特征在于所述溢流区设有滤网。
7.一种利用权利要求5或6所述的降解吲哚的反应装置进行微生物降解吲哚废水处理的方法，其特征在于所述方法步骤如下：
一、将有机废水通过进水管道泵入曝气混合反应区，停留时间为5~10h；
二、开启曝气装置，同时打开菌剂加料器，使污水与降解吲哚的复合菌剂充分混合反应；
三、进水的同时，向曝气混合反应区内同时投加硫酸亚铁与壳聚糖；
四、随着污水的不断进入，经反应后的混合液通过溢流区进入斜板沉淀区；
五、打开剩余污泥排泥管、污泥提升泵，使沉降后的污泥排掉或回流，同时打开出水管，使经处理后的出水经出水管排出。
8.根据权利要求7所述的微生物降解吲哚废水处理的方法，其特征在于所述曝气混合反应区内，曝气量为3 ~5m3空气/m3污水。
9.根据权利要求7所述的微生物降解吲哚废水处理的方法，其特征在于所述硫酸亚铁投加方式为：配成10%的水溶液后定量投加，调节pH值至9~10，有肉眼可见矾花。
10.根据权利要求7所述的微生物降解吲哚废水处理的方法，其特征在于所述壳聚糖的投加量为：投加量 (mg/L)：原水COD (mg/L) =1：8 2~8 7。
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