CN106830363B - 一种处理污水的装置 - Google Patents

一种处理污水的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106830363B
CN106830363B CN201710126056.5A CN201710126056A CN106830363B CN 106830363 B CN106830363 B CN 106830363B CN 201710126056 A CN201710126056 A CN 201710126056A CN 106830363 B CN106830363 B CN 106830363B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sewage
hrbol
phosphorus
bacteria
enzyme
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710126056.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106830363A (zh
Inventor
徐善文
赵立军
裴余国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Industrial University environment Co.,Ltd.
Original Assignee
Industrial University Environment Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Industrial University Environment Co ltd filed Critical Industrial University Environment Co ltd
Priority to CN201710126056.5A priority Critical patent/CN106830363B/zh
Publication of CN106830363A publication Critical patent/CN106830363A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106830363B publication Critical patent/CN106830363B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
    • C12N11/02—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
    • C12N11/10—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a carbohydrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F2001/007—Processes including a sedimentation step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/105—Phosphorus compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/009—Apparatus with independent power supply, e.g. solar cells, windpower, fuel cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2203/00—Apparatus and plants for the biological treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2203/006—Apparatus and plants for the biological treatment of water, waste water or sewage details of construction, e.g. specially adapted seals, modules, connections
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00—General aspects of water treatment
    • C02F2301/08—Multistage treatments, e.g. repetition of the same process step under different conditions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)

Abstract

本发明涉及一种处理污水的装置，该装置中使用了固定化菌，该装置包括沉淀池、三个生物反应器池和至少一个太阳能板组成。该装置具有较好的处理污水的效果，具备较好的应用前景。

Description

一种处理污水的装置
技术领域
本发明涉及一种去除污水的方法，尤其是涉及一种处理污水的装置。
背景技术
随着水污染的日益加剧，为了寻找高效低耗的污染防治技术，自20世纪70年代以来，多种以大型水生植物为核心的污水处理和水体修复的生态技术被广泛研究和应用。大量工程实践表明，这项技术具有低投资、低能耗等优点，因此近年来已成为环境领域的研究热点之一。但是该方法技术复杂，投入成本高，使用不便。
鉴于严峻的水体富营养污染现状，大量的其他的去除技术得到广泛和深入的研究。目前研究最多的是生物方面的除磷措施，尤其是生物膜反应器，应用于污水处理的实用生物膜反应器工艺型式各异，主要分为典型生物膜反应器工艺(例如生物膜滤池和生物膜转盘等)和实用新型生物膜反应器工艺(生物膜流化床、移动床生物膜反应器(MBBRs)以及序批式生物膜反应器(SBBRs)等)。然而，上述生物膜反应器绝大数是针对污水中无机磷进行设计和去除，而专门针对污水(如养殖业废水)中有机磷的去除技术和方法研究相对较少，传统针对无机磷的处理技术已经不再适应污水中有机磷的去除，难以达到有效的净化效果。其次，目前对有机磷污水一般采用化学试剂法，先采用化学试剂将污水中有机磷转化无机磷后，再进行去除，操作繁琐，费用昂贵，且容易造成二次污染。与此同时，面源污水亟需治理，针对面源污水一般分布面积大、污染量广以及难以集中控制等特点，传统的点源生物膜除磷反应器工艺已不适合，且难以达到满意的去除效果，再加上上述生物膜反应器一般造价昂贵，运行维护繁琐，占地耗时，难以实际应用到面源污水中有机磷的治理。
CN 103466786 A中公开了一种低成本去除污水中有机磷的方法，其特征在于，首先选取价格低廉的人工弹性填料为光合生物膜富集材料，然后对光合生物膜富集材料进行设计和修饰，使其能够快速稳定富集微生物形成生物膜，同时根据实际工程所需，设计相应规模的尺度和面积的处理系统，在受污水体中进行布置，从而对污水中有机磷产生有效的去除效果。但是该方法只能去除有机磷，同时由于生物具有不确定性，并不能保证稳定的去除效果。
CN102351347A中一种超高浓度含磷污水的处理方法，属于环境化工水污染控制领域，该方法包括以下步骤：将污水排放到集水井中；待污水中的砂状颗粒自由沉降到池底后，将污水排入调节池中，并向调节池内加入硫酸溶液，当调节池内液体的PH值达到8时，停止加入硫酸溶液；将调节后的污水排入到地下沉淀池中，此步骤中分三个处理阶段：第一阶段，向沉淀池中加入氯化钙；第二阶段，向经第一阶段处理过后的污水中加入过氧化氢；第三阶段，向经第二阶段处理过后的污水中加入复合絮凝剂。该方法中使用了大量的化学试剂，并不是环境友好型，而且投入成本也过高，并不适宜大规模推广使用。
基于上述缺陷，开发一种处理简单，成本低廉，并且适宜大规模推广使用的去除磷的方法变得尤为迫切。
发明内容
本发明的目的是通过以下方式实现的：
一方面，本发明提供一种处理污水的装置，其特征在于：由沉淀池、三个生物反应器池和至少一个太阳能板组成；三个反应器池之间通过管道相通；反应器中置有固定化微生物和水下搅拌装置；反应器侧面设有进排水口，底部设有污泥收集装置和污泥排进控制装置；沉淀池可以将固体杂物去除，太阳能板可以为整个装置提供电力，特别是驱动水泵的运转，节约能耗，实现真正的零排放。其中生物反应器池中均匀分布有固定化微生物，所述微生物具有除磷功能。
进一步的，本发明提供一种具有除磷的微生物，所述微生物为反硝化聚磷菌蜡样芽孢杆菌H-hrbOl，保藏号为CGMCC N0.5939，其中所述的菌株被导入SEQ ID NO：1所述的酶的基因。该酶是申请人通过前体基因组文库筛选获得的具有显著提高菌株除磷效果的特异蛋白。
进一步的，本发明提供所述酶的变体，具有提高的去磷活性，所述变体分别为在SEQ ID NO：1的基础上，在L60T,L70F,A121D,G132N,L181S,Y194V,P205A,D241Q,D259R,R262Y,G279T,或V299F存在一个突变。其中L60T代表在60位点处的L替换为T。
进一步的，本发明提供一种污水处理方法，将导入了目的蛋白的芽孢杆菌制备固定化小球，然后导入到生物反应器池中进行反应即可有效除磷。
其中，本发明另外提供一种固定化空白小球的制备方法，将2.5％壳聚糖胶体溶液用8号针头滴入凝结液(20％甲醇和30％NaOH)中，作用2h后得到中空壳聚糖球，取出用去离子水洗涤，备用。
另外，本发明提供一种固定化包埋菌小球的制备方法，将制备好的固定化空白小球放入湿菌与灭菌生理盐水的质量体积比(g:ml)为2:100的菌悬液中，吸附2h，取出壳聚糖球并用灭菌生理盐水洗涤后备用。
另外，提供一种处理磷的小试方法，分别称取2g固定化空白小球、固定化包埋菌小球，然后分别放入装有200ml磷浓度为20mg/L废水的500ml锥形瓶中，在28℃、150r/min摇床中处理，每隔一定时间0、12、24、36、48、72(h)取废水5微升，于离心机中离心，取上清，按照钼酸铵分光光度法(GB11893-89)测定其中总磷含量，计算除磷率。
本发明所达到的有益效果是:本发明提供的转基因菌株能显著的去除污水中磷，3d的去除率大于99％。
附图说明
图1是处理污水的装置，1是太阳能板，2是生物反应器池。
实施方式
实施例1转基因工程菌的制备
保藏号为CGMCC N0.5939的反硝化聚磷菌蜡样芽孢杆菌H-hrbOl，通过本领域常规的试验方法将SEQ ID NO：1所述的酶导入，命名为H-hrbOl-1。
进一步的，提供所述酶的变体，分别为在SEQ ID NO：1的基础上，在L60T,L70F,A121D,G132N,L181S,Y194V,P205A,D241Q,D259R,R262Y,G279T,或V299F存在一个突变。这些分别导入了突变后酶的菌株命名为：H-hrbOl-1-L60T，H-hrbOl-1-L70F，H-hrbOl-1-A121D，H-hrbOl-1-G132N，H-hrbOl-1-L181S，H-hrbOl-1-Y194V，H-hrbOl-1-P205A，H-hrbOl-1-D241Q，H-hrbOl-1-D259R，H-hrbOl-1-R262Y，H-hrbOl-1-G279T，H-hrbOl-1-V299F。
实施例2固定化微球的制备
固定化空白小球的制备：将2.5％壳聚糖胶体溶液用8号针头滴入凝结液(20％甲醇和30％NaOH)中，作用2h后得到中空壳聚糖球，取出用去离子水洗涤，备用。
分别将实施例1制备得到的转基因菌株培养至菌浓为2.5*109个/mL。将前述制备好的固定化空白小球、离心收集的湿菌、灭菌生理盐水的质量体积比1g：1g：100ml制备为菌悬液，吸附2h，取出壳聚糖球并用灭菌生理盐水洗涤后，即可获得相应的固定化微球。
实施例3磷去除效果验证
分别称取2g固定化空白小球、固定化包埋菌小球，然后分别放入装有200ml磷浓度为20mg/L废水的500ml锥形瓶中，在28℃、150r/min摇床中处理，每隔一定时间0、12、24、36、48、72(h)取废水5微升，于离心机中离心，取上清，按照钼酸铵分光光度法(GB11893-89)测定其中总磷含量，计算除磷率。结果如下：
Figure BDA0001238536090000041
从上表可以看出，本发明提供的菌株相对于原始的菌株，能够在更短的时间内即可实现高效降解磷的效果，而且最终磷的去除率更加高，最高可到99.86％比未导入基因前的96.31％具有较大幅度的提高。更加适宜于工业化应用。
实施例4污水磷去除效果验证
取生活污水，经测定，其中含有无机磷和有机磷混合物，含磷量共计30mg/L。采用相应的菌株，采用实施例4的方法，其中固定化菌的添加量为10g/L。将污水先经过沉淀池10h、然后将污水依次通入三个生物反应器池(每个池的加液量为10t)，太阳能板为螺旋桨提供动力，水流量为0.5t/h，依次导入三个反应池，最终反应之后的废水按照国标测量其中的含磷量，具体结果如下，每一个菌对应一个完整的测量步骤。结果如下：
菌名/ P去除率(100％)
H-hrbOl 90.10％
H-hrbOl-1 98.57％
H-hrbOl-1-L60T 98.23％
H-hrbOl-1-L70F 98.46％
H-hrbOl-1-A121D 98.76％
H-hrbOl-1-G132N 98.36％
H-hrbOl-1-L181S 98.46％
H-hrbOl-1-Y194V 98.39％
H-hrbOl-1-P205A 98.77％
H-hrbOl-1-D241Q 98.36％
H-hrbOl-1-D259R 98.54％
H-hrbOl-1-R262Y 98.64％
H-hrbOl-1-G279T 98.26％
H-hrbOl-1-V299F 58.23％
另外，再检测污水中的COD，结果表明处理后污水中COD值均低于9mg/L。
从以上结果可以看出，本发明的菌株可以用于污水的去磷处理，并且去除效率较高，具有较好的工业化应用前景。
序列表
〈110〉裴余国
〈120〉一种处理污水的装置
〈160〉1
〈210〉1
〈211〉330
〈212〉PRT
〈213〉人工序列
〈400〉蛋白
1 MAHPHYRPRR MRHDGFSRRL MRENTLTTDD LIWPVFVHEL PGRAPIASMP GVERLSLDEL
61 LREAENALEL GIPVIDLFPV IDPAGKSLDA AEAWNPDGLA QRAVRALKSR FPELGVMTDV
121 ALDPYTTHGQ DGIIDAKGYV LNEITVEALV KQSLSHAQAG VDIISPSDMM DGRIGAIRRA
181 LDADDHLNVR IMAYSAKYAS AFYGPFRDAV GSAGNLGKAD KTTYQMDPAN GDEALREIAL
241 DLEEGADMVM VKPGMPYLDV VRRVKDQFRV PTFAYQVSGE YAMLKAASAN GWLDERKCVL
301 EALMAFKRAG ADGVLTYFAP QVARWLRETR

Claims (3)

1.一种处理污水的装置，其特征在于:由沉淀池、三个生物反应器池和至少一个太阳能板组成，所述生物反应器池中含有固定化的菌，所述的菌为转入了编码SEQ ID NO：1所述的酶的基因的保藏号为CGMCC N0.5939的反硝化聚磷菌蜡样芽孢杆菌。
2.一种处理污水的装置，其特征在于:由沉淀池、三个生物反应器池和至少一个太阳能板组成，所述生物反应器池中含有固定化的菌，所述的菌为转入了编码如下任一个酶变体的基因的保藏号为CGMCC N0.5939的反硝化聚磷菌蜡样芽孢杆菌，所述酶变体为相对于酶原始氨基酸序列分别进行如下突变L60T、L70F、A121D、G132N、L181S、Y194V、P205A、D241Q、D259R、R262Y或G279T，所述酶原始氨基酸序列如SEQ ID NO：1所示。
3.权利要求1-2任一项所述的装置在高磷污水处理中的应用。
CN201710126056.5A 2017-03-05 2017-03-05 一种处理污水的装置 Active CN106830363B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710126056.5A CN106830363B (zh) 2017-03-05 2017-03-05 一种处理污水的装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710126056.5A CN106830363B (zh) 2017-03-05 2017-03-05 一种处理污水的装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106830363A CN106830363A (zh) 2017-06-13
CN106830363B true CN106830363B (zh) 2020-06-30

Family

ID=59137921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710126056.5A Active CN106830363B (zh) 2017-03-05 2017-03-05 一种处理污水的装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106830363B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101671093A (zh) * 2009-09-30 2010-03-17 浙江大学 一种太阳能农村生活污水处理装置及其工艺
CN102827787A (zh) * 2012-05-17 2012-12-19 哈尔滨工业大学宜兴环保研究院 一株反硝化聚磷菌蜡样芽孢杆菌H-hrb01及筛选方法和应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201512458U (zh) * 2009-09-30 2010-06-23 浙江大学 一种太阳能农村生活污水处理装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101671093A (zh) * 2009-09-30 2010-03-17 浙江大学 一种太阳能农村生活污水处理装置及其工艺
CN102827787A (zh) * 2012-05-17 2012-12-19 哈尔滨工业大学宜兴环保研究院 一株反硝化聚磷菌蜡样芽孢杆菌H-hrb01及筛选方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WP_031424711;NCBI;《Genbank》;20161102;Features和Origin部分 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106830363A (zh) 2017-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhou et al. Simultaneous biological removal of nitrogen and phosphorus from secondary effluent of wastewater treatment plants by advanced treatment: A review
Zhao et al. Evaluation of revolving algae biofilm reactors for nutrients and metals removal from sludge thickening supernatant in a municipal wastewater treatment facility
Zhang et al. Successful isolation of a tolerant co-flocculating microalgae towards highly efficient nitrogen removal in harsh rare earth element tailings (REEs) wastewater
Li et al. Application of biochar immobilized microorganisms for pollutants removal from wastewater: A review
Abouhend et al. The oxygenic photogranule process for aeration-free wastewater treatment
Adams et al. Research advances in anammox granular sludge: A review
Tang et al. Performance and mechanism of a novel algal-bacterial symbiosis system based on sequencing batch suspended biofilm reactor treating domestic wastewater
Zhao et al. Symbiosis of microalgae and bacteria consortium for heavy metal remediation in wastewater
CN105036487B (zh) 重金属废水深度处理与再生利用的装置和方法
Montalvo et al. Carbon, nitrogen and phosphorus recovery from liquid swine wastes: a review
CN105174617A (zh) 规模化养猪场废水深度处理系统
CN105923771B (zh) 一种自循环生物脱氮反应器
CN102775021A (zh) 一种高浓度磷污水的深度处理和磷回收利用的方法
Yan et al. Effect of Fe (II) on nitrogen removal of anammox under organic matter inhibition
Srivastava et al. Bioflocculation in natural and engineered systems: current perspectives
CN102295353A (zh) 实现污水同步脱氮除磷的方法
CN105439293B (zh) 二次吸附法固定光合细菌的方法
Li et al. Algal-bacterial granular sludge for simultaneous denitrification and yttrium removal
CN103420482A (zh) 基于猪场养殖废水处理的好氧颗粒污泥系统启动方法
CN106830363B (zh) 一种处理污水的装置
Foix-Cablé et al. Nutrient recycling from the effluent of a decentralized anaerobic membrane bioreactor (AnMBR) treating fresh domestic wastewater by cultivation of the microalgae Acutodesmus obliquus
Zheng et al. A semi-continuous efficient strategy for removing phosphorus and nitrogen from eel aquaculture wastewater using the self-flocculating microalga Desmodesmus sp. PW1
CN214735172U (zh) 废水处理装置及废水处理系统
CN107364971B (zh) 一种利用微藻处理海水中过量的铜的方法
CN112221483A (zh) 模块化负载型钒酸铋光催化材料及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Xu Shanwen

Inventor after: Zhao Lijun

Inventor after: Pei Yuguo

Inventor before: Pei Yuguo

TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20200609

Address after: Room 2605, 368 Changjiang Road, Jingkai Nangang Concentrated Area, Harbin, Heilongjiang Province, 150000

Applicant after: Industrial University environment Co.,Ltd.

Address before: 100029 Beijing University of Chemical Technology, 15 North Third Ring Road, Beijing, Chaoyang District

Applicant before: Pei Yuguo

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant