CN110240283A - 一种采用深海微生物处理含盐有机废水的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用深海微生物处理含盐有机废水的装置及方法。所述装置包括菌液储蓄池(1)、菌液废水混合反应区(2)、微生物生化反应区(3)、负压区(4)；所述菌液储蓄池(1)通过菌液进液管(2‑1)与菌液废水混合反应区(2)连通，菌液废水混合反应区(2)与微生物生化反应区(3)之间由导电隔板隔开，在隔开的同时设置从菌液废水混合反应区(2)到微生物生化反应区(3)的流体通道；负压区(4)为菌液废水混合反应区(2)和微生物生化反应区(3)的上部空间。所述方法包括以下步骤：含盐有机废水与菌液按不同比例分别流入菌液废水混合反应区，混合后在微生物生化反应区进行处理即可。

Description

一种采用深海微生物处理含盐有机废水的装置及方法
技术领域
本发明属于工业含盐有机废水处理技术领域，具体涉及一种采用深海微生物处理含盐有机废水的装置及方法。
背景技术
含盐有机废水在采油、化工、冶炼、矿物加工、制药、食品等行业较为常见。这些含盐有机废水一般总含盐量在1％以上，一般为难降解废水，如果未经过处理排放，必然会对水体生物、生活饮用水和工农业生产用水产生极大地危害，将给生态环境造成巨大的压力，尤其是在水资源短缺和污水排放标准严格的当下。
当前处理含盐有机废水的主要方法是通过预处理、膜法减量化和浓液处理三个单元相结合来实现的。预处理技术包括软化、混凝沉淀等去除废水中的硬度、胶体物质和悬浮固体颗粒等，但是对COD和氨氮几乎没有去除效果。流化床微电解、微滤膜流化床软化等技术虽然能去除COD和氨氮有机物，但处理成本高，工艺运行复杂，一般中小型企业无法承担高昂的成本。Fenton氧化法利用Fe2+催化分解H2O2产生OH降解污染物，且生成Fe3+发生混凝沉淀去除有机物，但H2O2性质不稳定，水溶液中损耗量大，处理效率低。普通的物理处理方法超滤-反渗透是以特种性质的膜处理，对进水有机物有严格的含量要求，超过一定浓度有机物易造成膜污染，设备堵塞，清洗频繁，运行成本增加。
中国专利CN200810171744.4公开了一种高含盐废水处理或回用的方法及用途，主要工艺为预处理、高效曝气生物滤池和深度处理的方法，该发明主要适用于膜分离工艺膜前浓缩液的达标排放或回用，且需要接种美国某公司提供的菌株，应用受到一定的限制。
中国专利CN102173539B公开了一种处理高盐、难生物降解、有毒的工业废水处理装置，该装置不足之处在于废水先进入调节池调节水质，需先稀释水中有毒物质在进行处理，稀释后需经过微电解池、混凝沉淀池、耐盐菌处理池、A/O处理池四个步骤处理，最后再进行生化处理，该工艺处理过程复杂，稀释废水过程增加了用水成本，处理量也增大。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种采用深海微生物处理含盐有机废水的装置及方法。该装置结构简单，多组微生物催化分解反应在同一装置中进行，以消耗废水中氨氮等有机物和部分无机盐完成自身繁殖生长，将微生物催化分解有机物过程中产生的电子转移至装置表面，延长装置使用寿命。
为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种采用深海微生物处理含盐有机废水的处理装置，所述装置包括菌液储蓄池1、菌液废水混合反应区2、微生物生化反应区3、负压区4；所述菌液储蓄池1通过菌液进液管2-1与菌液废水混合反应区2连通，菌液废水混合反应区2与微生物生化反应区3之间由导电隔板隔开，在隔开的同时设置从菌液废水混合反应区2到微生物生化反应区3的流体通道；负压区4为菌液废水混合反应区2和微生物生化反应区3的上部空间；
所述菌液废水混合反应区2内设置搅拌器2-3和呈阶梯状排列的若干个载体单元；
所述搅拌器2-3分为上搅拌器和下搅拌器；上搅拌器设置在菌液废水混合反应区2的上部，下搅拌器设置在菌液废水混合反应区2的下部；
所述载体单元包括活动斜板2-6和填充载体2-4；所述活动斜板2-6和填充载体2-4之间导电连接，且活动斜板2-6和填充载体2-4的内部均设置菌液扩散管道2-5，菌液扩散管道2-5与菌液进液管2-1通过管道连通；
所述微生物生化反应区3内设置若干组微生物生化反应单元，所述微生物生化反应单元包括导电隔板3-1、导电固定网3-2和若干个中心载体3-3；所述导电隔板3-1固定在微生物生化反应区3所在装置的内壁上，导电隔板3-1还与导电固定网3-2导电连接，若干个中心载体3-3采用并联的排列方式导电连接在导电固定网3-2上；
所述微生物生化反应区3还设置出水口8和菌液返回口13；在出水口8旁设置盐度监测设备6，在菌液返回口13旁设置菌体浓度监测设备12；菌液返回口13通过管道与菌液储蓄池1和菌液废水混合反应区2之间的管道连通；所述微生物生化反应区3的底部设置沉淀物排污口15。
优选地，所述菌液扩散管道2-5直径1.5～2.5cm，在与填充载体接触的菌液扩散管道的两侧壁上开孔，孔径0.4～0.6cm，间隔3～9cm。
优选地，所述活动斜板2-6的倾斜角度为30°～45°。
优选地，若干个中心载体3-3的两两之间间隔2～6cm。
进一步地，所述装置还包括组件负压发生器9，所述组件负压发生器9通过管道分别与出水口8和负压区4连通，所述组件负压发生器9还设置排放口10。
优选地，所述活动斜板2-6、导电隔板3-1和导电固定网3-2的制作材料为不锈钢或钛合金；所述填充载体2-4、中心载体3-3的制作材料为石墨毡；所述导电连接为采用导电钛丝连接。
本发明还提供了基于上述装置的含盐有机废水的处理方法，所述处理方法包括步骤如下：
1)含盐有机废水与菌液按比例分别流入菌液废水混合反应区2，其中菌液由菌液储蓄池1通过菌液进液管2-1进入菌液废水混合反应区2，经菌液扩散管路2-5由填充载体2-4向外扩散，含盐有机废水通过进水口进入菌液废水混合反应区2；搅拌器2-3的搅拌作用使菌液与含盐有机废水充分混合，在上搅拌器的作用下进入微生物生化反应区3；
2)在微生物生化反应区中，菌液中的微生物逐渐在中心载体3-3表面及内部繁殖生长，生长时利用含盐有机废水中的无机盐，并以分解有机物及氨氮等无机物提供能量从而转移电子至中心载体3-3内部的导电连接，再通过导电固定网3-2将电子聚集传递至导电隔板3-1，最终电子被聚集传递至装置内壁，对装置内壁受到腐蚀而损失的电子及时补充，减缓在含盐有机废水条件下装置受到的腐蚀；
含盐有机废水经过微生物生化反应区3的处理，含盐有机废水含盐量及有机物含量降低，混合液中菌体数量又得到进一步繁殖增长，排放前先经盐度监测设备6和菌体浓度监测设备12检测，达到设定指标则排放，未达到指标则减小含盐有机废水进水量，延长处理时间；菌体浓度达到规定浓度则循环利用，减小菌液储蓄池1的菌液用量；
3)当含盐有机废水达到指标排放时，出水口与组件负压发生器9连通，组件负压发生器9中，水流快速流过，带走组件负压发生器内气体，其内气压减小，损失的气压通过抽气管11由负压区4内气体提供。
本发明所述菌液中具有产电耐高盐特性的细菌菌源分别取自西太平洋深度为5812米热液喷口处或东太平洋洋隆水深2891米处的沉积物，经筛选得到含深海微生物的用于处理含盐有机废水的菌液。所用菌液所含产电耐高盐、低氧，温度适应范围广特性的细菌，为目前已知的多种功能性菌株的复合应用。本发明还可以采用本领域常用含盐有机废水的处理菌液。
优选地，菌液的筛选条件：温度-5～80℃、pH7～8、盐浓度3％～15％、溶解氧0.1～1mg/L。
本发明装置的排放处有菌体浓度监测及废水盐度监测装置，根据菌体浓度的不同及时调整进入菌液废水混合反应区菌液与含盐有机废水的比例。
具体地，一种采用深海微生物处理含盐有机废水的装置包括菌液储蓄池1、菌液废水混合反应区2、微生物生化反应区3、负压区4、盐度监测设备6、菌体浓度监测设备12和导电固定网。微生物生化反应区3内部组件平行并联排列，与菌液废水混合反应区2串联。微生物生化反应区3内通过富集和生长的菌落群的中心载体3-3发生一系列氧化还原反应，导电固定网3-2将电子转移至整个装置外壁。组件负压发生器9、排放口10，将负压区4内形成负压，将液体中溶解氧析出，减小氧对电子的消耗。在出水口设盐度监测设备6与阀门7控制废水排放，设菌体浓度监测设备12和阀门控制菌液回流调节反应区内菌液与废水流入比例，倾斜底部5与菌液废水混合反应区2及微生物生化反应区3的导电部件相连，下设沉淀物排放口15。
其中，菌液废水混合反应区2包括菌液进液管2-1、含盐有机废水的进水口2-2、搅拌器2-3、填充载体2-4、菌液扩散管道2-5和活动斜板2-6。一般两个填充载体2-4之间固定菌液扩散管道2-5，菌液扩散管道2-5直接与外部的菌液储蓄池1通过菌液进液管2-1连接，管路贯穿整个混合反应区内的填充载体，同时包括倾斜的活动斜板2-6内部。搅拌器2-3在菌液废水混合反应区2内上下部分各设两组，一组为下搅拌器，主要起搅拌作用，一组为上搅拌器，主要起推动作用，将在菌液废水混合反应区2已混合均匀的液体推动流入微生物生化反应区3。
微生物生化反应区3在出水口附近装备盐度监测设备6及菌体浓度监测设备12，出水口8外接简易抽气装置，抽气管11与装置内上部的负压区4相连通，保证装置内上部负压状态，使液体内溶解氧析出，减小在微生物生化反应过程中对电子的争夺。
本发明中，菌液进液管及菌液扩散管道2-5采用PVC材质，直径1.5～2.5cm，与填充载体接触的管道两侧开孔，孔径0.4～0.6cm，间隔3～9cm。
菌液废水混合反应区2中活动斜板2-6材料可选用不锈钢网或钛合金网，活动斜板2-6倾斜角度范围30°～45°。
填充载体2-4可多层叠加并联使用，选用多孔疏松石墨毡，载体内部穿插导电钛丝并与活动斜板2-6连接。
微生物生化反应区3中导电固定网3-2和导电隔板3-1通过螺栓连接，并与装置底部的倾斜内壁5用螺栓连接。
微生物生化反应区3内中心载体3-3选用材料为致密的石墨毡，并通过导电钛丝连接在导电固定网3-2上。
微生物生化反应区3内中心载体3-3之间并联排列，各中心载体3-3之间间隔2～6cm。根据所处理含盐有机废水内盐度和有机物浓度的不同，设定微生物生化反应区3内中心载体3-3的组数。
距离装置出水口8以下4～7cm处设盐度监测设备6，距离装置菌液返回口13以下4～7cm处设菌体浓度监测设备12。
组件负压发生器中的管路直径由大到小逐步缩小，其出口与出水管路10断开，距离1～2cm，负压区4通过抽气管11与组件负压发生器连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明装置结构简单，选用来自于深海热液喷口处驯化的菌株，自适应能力强，能适应不同盐度的废水，多组微生物催化分解反应在同一装置中进行，以消耗废水中氨氮等有机物和部分无机盐完成自身繁殖生长，将微生物催化分解有机物过程中产生的电子转移至装置表面，延长装置使用寿命。
附图说明
图1为本发明深海微生物处理含盐有机废水装置结构示意图；
图2为本发明装置中活动斜板和填充载体的装置局部放大图；
其中：1、菌液储蓄池；2、菌液废水混合反应区；2-1、菌液进液管；2-2、含盐有机废水的进水口；2-3、搅拌器；2-4、填充载体；2-5、菌液扩散管道；2-6、活动斜板；3、微生物生化反应区；3-1、导电隔板；3-2、导电固定网；3-3、中心载体；4、负压区；5、倾斜底部；6、盐度监测设备；7、阀门；8、出水口；9、组件负压发生器；10、排放口；11、抽气管；12、菌体浓度监测设备；13、菌液返回口；14、水泵；15、沉淀物排放口；16、三通阀。
具体实施方式
本说明书中公开得任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。所述仅仅是为了帮助理解本发明，不应该视为对本发明的具体限制。
下面以附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
如图1和图2所示，一种采用深海微生物处理含盐有机废水的装置，所述装置包括菌液储蓄池1、菌液废水混合反应区2、微生物生化反应区3、负压区4；所述菌液储蓄池1通过菌液进液管2-1与菌液废水混合反应区2连通，菌液废水混合反应区2与微生物生化反应区3之间由导电隔板隔开，在隔开的同时设置从菌液废水混合反应区2到微生物生化反应区3的流体通道；负压区4为菌液废水混合反应区2和微生物生化反应区3的上部空间；
所述菌液废水混合反应区2内设置搅拌器2-3和呈阶梯状排列的若干个载体单元；
所述搅拌器2-3分为上搅拌器和下搅拌器；上搅拌器设置在菌液废水混合反应区2的上部，下搅拌器设置在菌液废水混合反应区2的下部；
所述载体单元包括活动斜板2-6和填充载体2-4；所述活动斜板2-6和填充载体2-4之间导电连接，且活动斜板2-6和填充载体2-4之间设置菌液扩散管道2-5，菌液扩散管道2-5与菌液储液池1通过管道连通；
所述微生物生化反应区3内设置若干组微生物生化反应单元，所述微生物生化反应单元包括导电隔板3-1、导电固定网3-2和若干个中心载体3-3；所述导电隔板3-1固定在微生物生化反应区3所在装置的内壁上，导电隔板3-1还与导电固定网3-2固定连接，若干个中心载体3-3采用并联的排列方式导电连接在导电固定网3-2上；所述微生物生化反应区3还设置出水口8和菌液返回口13；在出水口8旁设置盐度监测设备6，在菌液返回口13旁设置菌体浓度监测设备12；菌液返回口13通过管道以及管道上设置的水泵14与菌液储蓄池1和菌液废水混合反应区2之间的管道上的三通阀16连通；所述微生物生化反应区3的底部设置沉淀物排污口15。
微生物生化反应区3内部组件平行并联排列，与菌液废水混合反应区2串联。微生物生化反应区3内通过富集和生长的菌落群的中心载体3-3发生一系列氧化还原反应，导电固定网3-2将电子转移至整个装置外壁。组件负压发生器9、排放口10，将负压区4内形成负压，将液体中溶解氧析出，减小氧对电子的消耗。在出水口设盐度监测设备6与阀门7控制废水排放，设菌体浓度监测设备8和阀门控制菌液回流调节反应区内菌液与废水流入比例，倾斜底部5与菌液废水混合反应区2及微生物生化反应区3的导电部件相连，下设沉淀物排放口15。
其中，菌液废水混合反应区2包括菌液进液管2-1、含盐有机废水的进水口2-2、搅拌器2-3、填充载体2-4、菌液扩散管道2-5和活动斜板2-6。一般两个填充载体2-4之间固定菌液扩散管道2-5，菌液扩散管道2-5直接与外部的菌液储蓄池1通过菌液进液管2-1连接，管路贯穿整个混合反应区内的填充载体，同时包括倾斜的活动斜板2-6内部。搅拌器2-3在菌液废水混合反应区2内上下部分各设两组，一组为下搅拌器，主要起搅拌作用，一组为上搅拌器，主要起推动作用，将在菌液废水混合反应区2已混合均匀的液体推动流入微生物生化反应区3。
微生物生化反应区3在出水口附近装备盐度监测设备6及菌体浓度监测设备12，出水口8外接简易抽气装置，抽气管11与装置内上部的负压区4相连通，保证装置内上部负压状态，使液体内溶解氧析出，减小在微生物生化反应过程中对电子的争夺。
基于上述装置的含盐有机废水的处理方法，包括步骤如下：
S1：含盐有机废水与菌液按不同比例分别流入混合反应区2，其中菌液由菌液储蓄池1通过菌液进液管2-1进入，经内部菌液扩散管路由填充载体2-4向外扩散，废水通过含盐有机废水的进水口2-2进入。搅拌器2-3(机械型)的搅拌作用使菌液与废水充分混合，在上方搅拌器联合作用下进入微生物生化反应区3。
S2：微生物生化反应区的中心载体3-3通过导电钛丝固定在导电隔板3-1和钛合金制作的导电固定网3-2上，此区域是微生物催化分解有机物的主要场所，在该稳定环境中微生物逐渐在中心载体3-3表面及内部繁殖生长，自身生长能充分利用废水中部分无机盐，并以分解部分有机物及氨氮等无机物提供能量从而转移电子至中心载体3-3内部的导电钛丝，再通过导电固定网3-2将电子聚集传递至导电隔板3-1，其中导电隔板3-1通过螺栓与装置两侧及底部固定，最终电子被聚集传递至装置内壁，对装置内壁受到腐蚀而损失的电子及时补充，减缓在含盐有机废水条件下装置受到的腐蚀。含盐有机废水经过一定数量的微生物生化反应区3的处理，废水含盐量及有机物含量降低，混合液中菌体数量又得到进一步繁殖增长，排放前先经盐度监测设备6和菌体浓度监测设备12检测，达到设定指标则排放，未达到指标则减小含盐有机废水进水量，延长处理时间。菌体浓度达到规定浓度则循环利用，减小菌液储蓄池1的菌液用量，若浓度低则增加菌液用量。根据所处理含盐有机废水盐度及有机物的含量不同，调整微生物生化反应区3内中心载体3-3的组数。
S3：当废水达到指标排放时，出水口设置一组件负压发生器9，组件负压发生器的管路直径由大到小逐步缩小，其出口与排放口10断开，距离1～2cm。负压区4通过抽气管11与组件负压发生器连接，水流以较快速度流过组件负压发生器时，会带动其内周围气体，气压减小，损失的气压通过抽气管11由负压区4内气体提供，由于负压区4的存在，混合液体中溶解氧的能力减小，氧析出，避免微生物催化分解有机物过程中得电子，使得足够的电子转移到载体表面。
实施例2
一种基于深海微生物处理含盐有机废水的装置及方法，处理污水为某铅锌选矿厂压滤脱水车间排放的含盐有机废水。盐度在4.5％，PH约为7.4，温度15℃。
装置内部菌液废水混合反应区2串联微生物生化反应区3，其中微生物生化反应区3共计六组微生物生化反应单元，串联排列，每组内部的中心载体3-3通过并联方式与导电隔板3-1及钛合金制作的导电固定网3-2上。单位时间内流入装置内菌液与含盐有机废水体积比为1:30，处理后废水通过菌体浓度监测设备的循环水与原进水口废水体积比1:80。
其中，菌液中主要菌落筛选自西太平洋深度为5812米热液喷口沉积物，筛选驯化过程如下：取少量深海沉积物溶解于盐度3.5％的水中，经离心，取上清液分若干份与不同的液体增殖培养基中增殖培养，增殖培养基主要成分及含量：(NH4)2SO4 2g/L，NaCl 3.8～6g/L，K2HPO4 2g/L，酵母粉5g/L，葡萄糖10g/L，蛋白胨5g/L，pH7～8。按梯度设置外界环境温度-5～10℃、溶液pH 7.0～8.0、盐浓度3.5％～6％、溶解氧0～0.1mg/L条件下增殖培养，培养5～7天，观察浑浊度、颜色，检测各个培养基内菌液活性。选择增殖后菌种活性及数量最优的培养基置于本实验室常年稳定运行的双室型MFC中进行产电驯化培育，培育7天左右，根据检测MFC运行状况，取产电微生物电压能稳定在0.3V以上的菌液再进行产电菌的富集分离，采用的是柠檬酸铁培养基配方：胰蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，氯化钠3.8-6g/L，添加20mmol/L的柠檬酸铁为电子受体，并用NaOH调节该培养基的pH＝7～7.5。培育5～7天后取在不同条件下生长最优培养基的溶液分若干份，驯化筛选特性菌落，改变所处理废水的底物浓度。简要过程如下：向各若干份菌液中添加浓度为5％～20％的铅锌选厂有机废水。定期取各个培养基内处理的废水，检测有机物及无机盐浓度，挑选处理效果最佳的培养基再进行增殖培养，将活性及处理效果较好的菌液分若干份，向各份菌液添加浓度为20％～50％的铅锌选厂有机废水，定期取各个培养基内处理的废水，检测有机物及无机盐浓度，同上述筛选驯化方式，最终筛选出能处理80％至100％的废水的菌液，过滤杂质取上清液继续增殖培养，扩大培养待用。本实验中增殖培养及产电菌的选育等所用药物为国药集团分析纯级别。
菌液进液管及菌液扩散管道2-5采用PVC材质，直径1.5cm，与填充载体接触的管道两侧开孔，孔径0.4cm，间隔3cm。
菌液废水混合反应区2中对填充载体2-4的固定采用316L不锈钢固定，活动斜板2-6倾斜角度30°。
填充载体2-4可多层叠加并联使用，选用多孔疏松石墨毡，载体内部穿插导电钛丝与活动斜板2-6连接。。
微生物生化反应区3中导电固定网3-2和导电隔板3-1通过螺栓连接，并与装置底部的倾斜内壁5用螺栓连接。
微生物生化反应区3中钛合金固定位3-2和导电隔板3-1通过螺栓连接，并与装置底部的倾斜内壁5通过螺栓连接，导电隔板3-1选用与3-2同种材质的钛合金板。
微生物生化反应区3内中心载体3-3之间并联排列，中心载体3-1互相间隔2cm。
距离装置出水口8、菌液返回口13以下4cm处设盐度检测器6和菌体浓度监测设备12。
组件负压发生器的管路直径由大到小逐步缩小，其出口与排放口10断开，距离1cm，负压区4通过抽气管11与组件负压发生器连接。
实施例3
一种基于深海微生物处理含盐有机废水的装置及方法，处理污水为某化工制药厂排放的含盐有机废水。盐度约为7％，pH约为7，温度40℃。
装置内部菌液废水混合反应区2串联微生物生化反应区3，其中微生物生化反应区3共计4组微生物生化反应单元，串联排列，每组内部的中心载体3-3通过并联方式固定在导电隔板3-1及钛合金制作的导电固定网3-2上。单位时间内流入装置内菌液与废水体积比为1:20，处理后废水通过菌体浓度监测设备的返回水与原进水口废水体积比1:60。
其中，菌液中主要菌落筛选自东太平洋洋隆水深2891米处的沉积物，筛选驯化过程如下：取少量深海沉积物溶解于3.5％的生理盐水中，经离心，取上清液分若干份与不同的液体增殖培养基中增殖培养，增殖培养基主要成分及含量：(NH4)2SO4 2g/L，NaCl 3.8～6g/L，K2HPO4 2g/L，酵母粉5g/L，葡萄糖10g/L，蛋白胨5g/L，pH7～8。按梯度设置外界环境温度20～45℃、溶液pH 7.0～7.5、盐浓度4％～8％、溶解氧0～0.1mg/L条件下增殖培养，培养5～7天，观察浑浊度、颜色，检测各个培养基内菌液活性。选择增殖后菌种活性及数量最优的培养基置于本实验室常年稳定运行的双室型MFC中进行产电驯化培育，培育7天左右，根据检测MFC运行状况，取产电微生物电压能稳定在0.5V左右的菌液再进行产电菌的富集分离，采用的是柠檬酸铁培养基配方：胰蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，氯化钠3.8-6g/L，添加20mmol/L的柠檬酸铁为电子受体，并用NaOH调节该培养基的pH＝7～7.5。培育5～7天后取在不同条件下生长最优培养基的溶液分若干份，向各份菌液添加浓度为5％～20％的制药厂含盐有机废水。定期取各个培养基内处理的废水，检测有机物及无机盐浓度，挑选处理效果最佳的培养基再进行增殖培养，将活性及处理效果较好的菌液分若干份，驯化筛选特性菌落，改变所处理废水的底物浓度。简要过程如下：向各若干份菌液添加浓度为20％～50％的有机废水，定期取各个培养基内处理的废水，检测有机物及无机盐浓度，同上筛选驯化方式，最终筛选出能处理80％至100％的废水的菌液，过滤杂质取上清液继续增殖培养，扩大培养待用。经测试，该菌落群具备一定的产电性能，电压达到0.5V，且对氨氮等脱出率达到70％左右。
菌液进液管及菌液扩散管道2-5采用PVC材质，直径2cm，与填充载体接触的管道两侧开孔，孔径0.5cm，间隔5cm。
菌液废水混合反应区2中活动斜板2-6材料选用钛合金网，活动斜板2-6倾斜角度35°。
填充载体2-4可多层叠加并联使用，选用多孔疏松石墨毡，载体内部穿插导电钛丝与导电固定网2-6连接。
微生物生化反应区3中导电固定网3-2和导电隔板3-1通过螺栓连接，并与装置底部倾斜内壁5用螺栓连接。
微生物生化反应区3中导电固定网3-2和导电隔板3-1通过螺栓连接，并与装置底部的倾斜内壁5通过螺栓连接，导电隔板3-1可选用304不锈钢板。
微生物生化反应区3内中心载体3-3之间并联排列，中心载体3-1互相间隔4cm。
距离装置出水口8、菌液返回口13以下5.5cm处设盐度监测设备6和菌体浓度监测设备12。
组件负压发生器的管路直径由大到小逐步缩小，其出口与排放口10断开，距离1.5cm，负压区4通过抽气管11与抽气装置连接。
实施例4
一种基于深海微生物处理含盐有机废水的装置及方法，处理污水为某冶炼厂的含盐有机废水。盐度在10％，PH约为7.5，温度75℃。
装置内部菌液废水混合反应区2串联微生物生化反应区3，其中微生物生化反应区3共计8组微生物生化反应单元，串联排列，每组内部的中心载体3-3通过并联方式固定在导电挡板3-1及导电固定网3-2上。单位时间内流入装置内菌液与废水体积比为1:30，处理后废水通过菌体浓度监测设备的循环水与原进水口废水体积比1:90。
其中，菌液中主要菌落筛选自东太平洋洋隆水深2891米处的沉积物，筛选驯化过程如下：取少量深海沉积物溶解于0.8％的生理盐水中，离心取上清液分别加入若干份增殖培养基中，增殖培养基主要成分及含量：(NH4)2SO4 2g/L，NaCl 3.8～6g/L，K2HPO4 2g/L，酵母粉5g/L，葡萄糖10g/L，蛋白胨5g/L，pH7～8。选择增殖后菌种活性及数量最优的培养基置于本实验室常年稳定运行的双室型MFC中进行产电驯化培育，培育7天左右，根据检测MFC运行状况，取产电微生物电压能稳定在0.4V以上的菌液再进行产电菌的富集分离，采用的是柠檬酸铁培养基配方：胰蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，NaCl 6-10g/L，添加20mmol/L的柠檬酸铁为电子受体，并用NaOH调节该培养基的pH＝7～7.5。培育5～7天后取在不同条件下生长最优培养基的溶液分若干份，驯化筛选特性菌落，改变所处理废水的底物浓度。简要过程向如下：各若干份菌液添加浓度为5％～20％的冶炼厂含盐有机废水。定期取各个培养基内处理的废水，检测有机物及无机盐浓度，挑选处理效果最佳的培养基再进行增殖培养，将活性及处理效果较好的菌液分若干份，向各份菌液添加浓度为20％～50％的有机废水，定期取各个培养基内处理的废水，检测有机物及无机盐浓度，同上筛选驯化方式，最终筛选出能处理80％至100％的废水的菌液，过滤杂质取上清液继续增殖培养，扩大培养待用。经测试，该菌落群具备一定的产电性能，噬铁细菌占据主要地位，能将溶液中Fe2+转化到沉淀物中。
菌液进液管及菌液扩散管道2-5采用PVC材质，直径2.5cm，与填充载体接触的管道两侧开孔，孔径0.5cm，间隔8cm。
菌液废水混合反应区2中对填充载体2-4的固定采用316L不锈钢固定，活动斜板2-6倾斜角度40°。
填充载体2-4可多层叠加并联使用，选用多孔疏松石墨毡，载体内部穿插导电钛丝与活动斜板2-6连接。
微生物生化反应区3中导电固定网3-2和导电隔板3-1通过螺栓连接，并与装置底部倾斜内壁5用螺栓连接。
微生物生化反应区3中导电固定网3-2和导电隔板3-1通过螺栓连接，并与装置底部的倾斜内壁5通过螺栓连接，导电隔板3-1选用与3-2同种材质的钛合金板。
微生物生化反应区3内中心载体3-3之间并联排列，中心载体3-1互相间隔4cm。
距离装置出水口8、菌液返回口13以下7cm处设盐度监测设备6和菌体浓度监测设备12。
组件负压发生器的管路直径由大到小逐步缩小，其出口与排放口10断开，距离2cm，负压区4通过抽气管11与抽气装置连接。
本发明的工艺参数如温度、时间等区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。
本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种采用深海微生物处理含盐有机废水的装置，其特征在于，所述装置包括菌液储蓄池(1)、菌液废水混合反应区(2)、微生物生化反应区(3)、负压区(4)；所述菌液储蓄池(1)通过菌液进液管(2-1)与菌液废水混合反应区(2)连通，菌液废水混合反应区(2)与微生物生化反应区(3)之间由导电隔板隔开，在隔开的同时设置从菌液废水混合反应区(2)到微生物生化反应区(3)的流体通道；负压区(4)为菌液废水混合反应区(2)和微生物生化反应区(3)的上部空间；
所述菌液废水混合反应区(2)内设置搅拌器(2-3)和呈阶梯状排列的若干个载体单元；
所述搅拌器(2-3)分为上搅拌器和下搅拌器；上搅拌器设置在菌液废水混合反应区(2)的上部，下搅拌器设置在菌液废水混合反应区(2)的下部；
所述载体单元包括活动斜板(2-6)和填充载体(2-4)；所述活动斜板(2-6)和填充载体(2-4)之间导电连接，且活动斜板(2-6)和填充载体(2-4)的内部均设置菌液扩散管道(2-5)，菌液扩散管道(2-5)与菌液进液管(2-1)通过管道连通；
所述微生物生化反应区(3)内设置若干组微生物生化反应单元，所述微生物生化反应单元包括导电隔板(3-1)、导电固定网(3-2)和若干个中心载体(3-3)；所述导电隔板(3-1)固定在微生物生化反应区(3)所在装置的内壁上，导电隔板(3-1)还与导电固定网(3-2)导电连接，若干个中心载体(3-3)采用并联的排列方式导电连接在导电固定网(3-2)上；
所述微生物生化反应区(3)还设置出水口(8)和菌液返回口(13)；在出水口(8)旁设置盐度监测设备(6)，在菌液返回口(13)旁设置菌体浓度监测设备(12)；菌液返回口(13)通过管道与菌液储蓄池(1)和菌液废水混合反应区(2)之间的管道连通；所述微生物生化反应区(3)的底部设置沉淀物排污口(15)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括组件负压发生器(9)，所述组件负压发生器(9)通过管道分别与出水口(8)和负压区(4)连通，所述组件负压发生器(9)还设置排放口(10)。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述菌液扩散管道(2-5)直径1.5～2.5cm，在与填充载体接触的菌液扩散管道上开孔，孔径0.4～0.6cm，间隔3～9cm。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述活动斜板(2-6)的倾斜角度为30°～45°。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，若干个中心载体(3-3)的两两之间间隔2～6cm。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述活动斜板(2-6)、导电隔板(3-1)和导电固定网(3-2)的制作材料为不锈钢或钛合金；所述填充载体(2-4)、中心载体(3-3)的制作材料为石墨毡；所述导电连接为采用导电钛丝连接。
7.基于权利要求1-6任一项所述装置的处理含盐有机废水的方法，所述方法包括步骤如下：
1)含盐有机废水与菌液按比例分别流入菌液废水混合反应区(2)，其中菌液由菌液储蓄池(1)通过菌液进液管(2-1)进入菌液废水混合反应区(2)，经菌液扩散管路(2-5)由填充载体(2-4)向外扩散，含盐有机废水通过进水口进入菌液废水混合反应区(2)；搅拌器(2-3)的搅拌作用使菌液与含盐有机废水充分混合，在上搅拌器的作用下进入微生物生化反应区(3)；
2)在微生物生化反应区中，菌液中的微生物逐渐在中心载体(3-3)表面及内部繁殖生长，生长时利用含盐有机废水中的无机盐，并以分解有机物及氨氮无机物提供能量从而转移电子至中心载体(3-3)内部的导电连接，再通过导电固定网(3-2)将电子聚集传递至导电隔板(3-1)，最终电子被聚集传递至装置内壁，对装置内壁受到腐蚀而损失的电子及时补充，减缓在含盐有机废水条件下装置受到的腐蚀；
含盐有机废水经过微生物生化反应区(3)的处理，含盐有机废水含盐量及有机物含量降低，混合液中菌体数量又得到进一步繁殖增长，排放前先经盐度监测设备(6)和菌体浓度监测设备(12)检测，达到设定指标则排放，未达到指标则减小含盐有机废水进水量，延长处理时间；菌体浓度达到规定浓度则循环利用，减小菌液储蓄池(1)的菌液用量；
3)当含盐有机废水达到指标排放时，出水口与组件负压发生器(9)连通，组件负压发生器(9)中，水流快速流过，带走组件负压发生器内气体，其内气压减小，损失的气压通过抽气管(11)由负压区(4)内气体提供。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述菌液中具有产电耐高盐特性的细菌菌源分别取自西太平洋深度为5812米热液喷口处或东太平洋洋隆水深2891米处的沉积物，经筛选得到含深海微生物的用于处理含盐有机废水的菌液。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述菌液的筛选条件：温度-5～80℃、pH7～8、盐浓度3％～15％、溶解氧0.1～1mg/L。
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