CN115197868B - 一种复合微生物菌剂及利用其对铝土矿浮选废水进行处理的方法 - Google Patents

一种复合微生物菌剂及利用其对铝土矿浮选废水进行处理的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于生物处理污水技术领域，提供一种复合微生物菌剂及利用其对铝土矿浮选废水进行处理的方法，复合微生物菌剂是由Labrenzia callyspongiae、Labrenzia suaedae、Gemmobacter aquaticus和Stappia stellulata组成。处理的方法包括：测定铝土矿浮选废水的COD、总氮、总磷含量；将铝土矿浮选废水的pH值调节至适宜区间，根据COD、总氮、总磷的测定结果添加氮源与磷源，添加适量的微生物菌剂；对铝土矿浮选废水进行曝气处理与自然静置处理，最后添加无机高分子净水剂进行处理。本发明能有效去除铝土矿浮选废水中影响生产指标的杂质，达到生产回用标准。

Description

一种复合微生物菌剂及利用其对铝土矿浮选废水进行处理的 方法
技术领域
本发明涉及生物处理污水技术领域，具体涉及一种复合微生物菌剂及利用其对铝土矿浮选废水进行处理的方法。
背景技术
水是珍贵的资源，提高水资源利用率是解决缺水问题的重要方法之一。铝土矿浮选是选矿拜耳法的重要组成部分，是提高中国中、低品位铝土矿资源利用率的最有效方法，对中国减少对进口铝土矿的依赖程度、保障中国氧化铝行业的可持续发展有着重要的意义。
铝土矿浮选生产中，通过絮凝沉降等方法大量的生产用水得到循环利用，但随着生产用水循环时间的增长，生产指标逐渐下降；在生产指标严重恶化时，生产用水被排出浮选生产流程，产生大量的浮选废水。浮选废水无法回用生产，一方面会造成大量的水资源浪费，降低水资源利用率；另一方面，因其含有大量的浮选药剂残留，给周边生态带来较大的环境污染风险。目前还未有较为有效的浮选废水回用处理技术方法，制约了铝土矿浮选的进一步推广应用。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种复合微生物菌剂及利用其对铝土矿浮选废水进行处理的方法，采用本发明的方法对铝土矿浮选废水进行处理后，可以回用至浮选生产，减少废水外排的同时提高水资源利用率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种复合微生物菌剂，所述复合微生物菌剂是由Labrenzia callyspongiae、Labrenzia suaedae、居水芽殖杆菌Gemmobacter aquaticus和星形斯塔普氏菌Stappiastellulata按重量百分比为20％～70％：20％～70％：5％～15％：5％～15％组成。
优选地，所述复合微生物菌剂是由Labrenzia callyspongiae、Labrenziasuaedae、居水芽殖杆菌Gemmobacter aquaticus和星形斯塔普氏菌Stappia stellulata按重量百分比为40％：40％：10％：10％组成。
本发明的复合微生物菌剂可以应用在铝土矿浮选废水处理方面。
使用本发明的复合微生物菌剂对铝土矿浮选废水进行处理的方法，包括以下步骤：
(1)将Labrenzia callyspongiae、Labrenzia suaedae、居水芽殖杆菌Gemmobacter aquaticus和星形斯塔普氏菌Stappia stellulata分别进行扩大培养；将扩大培养后的菌液进行离心分离与冷冻干燥处理，得到粉状生物菌剂，单一菌种的有效活菌数≥10亿/g；将重量百分比混合4种菌种，得到复合微生物菌剂；
(2)将铝土矿浮选废水的pH值调节至6.0～9.0；
(3)测定铝土矿浮选废水的COD含量与总氮、总磷含量，添加氮源与磷源两种营养源，从而控制COD:N:P比例；
(4)向步骤(3)处理后的废水中添加复合微生物菌剂；
(5)对加了复合微生物菌剂后的铝土矿浮选废水进行曝气处理；
(6)对曝气处理后的铝土矿浮选废水进行自然静置处理；
(7)重复(5)、(6)步骤0～3个循环；
(8)添加适量的无机高分子净水剂，搅拌均匀后静置沉降过滤，过滤后的滤液可回用至铝土矿生产流程。
优选地，步骤(3)中控制COD:N:P的比例是指使COD:N:P的比例为(100～500):5:1。
优选地，步骤(4)中微生物菌液的添加比例为0.1～2g/L。
优选地，步骤(6)中所述曝气处理的时间为3～12h，曝气时溶解氧浓度为1～6mg/L。
优选地，步骤(6)中自然静置处理的时间为3～12h。
优选地，步骤(8)中所述无机高分子净水剂为聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合氯化铝铁、聚合硅酸铝铁中的一种或多种，无机高分子净水剂的添加比例为0.03-0.1g/L。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明的复合微生物菌剂天然无害，通过相互协调和相互配合，形成一种绿色高效的水处理剂，具有降解浮选废水中的部分有机污染物的能力，破坏残留的大分子药剂如聚丙烯酰胺等在浮选废水中的稳定状态，配合无机高分子净水剂的絮凝作用去除水体中影响浮选指标的污染物，提升水质；采用本发明的复合微生物菌剂对铝土矿浮选废水进行处理，能有效去除铝土矿浮选废水中影响生产指标的杂质，达到生产回用标准，解决了铝土矿浮选生产中的瓶颈问题。
2、本发明对浮选废水的处理操作简单，处理成本低；可以减少生产新水用量，降低生产成本；并提高水资源利用率，消除了废水外排带来的环境污染风险。
附图说明
图1为本发明利用复合微生物菌剂对铝土矿浮选废水进行处理的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细的阐述，但本发明的实施方式并不局限于实施例表示的范围。这些实施例仅用于说明本发明，而非用于限制本发明的范围。此外，在阅读本发明的内容后，本领域的技术人员可以对本发明作各种修改，这些等价变化同样落于本发明所附权利要求书所限定的范围。
本发明中，Labrenzia callyspongiae购自广东省微生物菌种保藏中心，菌种保藏号为：GDMCC 1.1858。Labrenzia suaedae购自广东省微生物菌种保藏中心，菌种保藏号为：GDMCC 1.1842。Gemmobacter aquaticus占比5～15％，购自广东省微生物菌种保藏中心，菌种保藏号为：GDMCC 1.1790。Stappia stellulata占比5～15％，购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，菌种保藏号为：CGMCC 1.7420。
在扩大培养时，Labrenzia callyspongiae采用的培养基编号为102，配方如下：蛋白胨5.00g，酵母粉1.00g，Fe(III)citrate 0.10g，NaCl 19.45g，无水MgCl25.90 g，Na2SO43.24 g，CaCl21.80 g，KCl 0.55g，NaHCO30.16 g，KBr 0.08g，SrCl234.00 mg，H3BO322.00 mg，Na-silicate 4.00mg，NaF2.40 mg，(NH4)NO31.60 mg，Na2HPO48.00 mg，蒸馏水1000.00ml，pH 7.6±0.2。培养温度：30℃，培养时间：24-48h。
Labrenzia suaedae采用的培养基编号为108，配方如下：酵母粉0.50g，月示蛋白胨0.50g，酪蛋白氨基酸0.50g，葡萄糖0.50g，可溶性淀粉0.50g，丙酮酸钠0.30g，K2HPO40.30g，MgSO47H2O 0.05g，琼脂15.00g，蒸馏水1000.00ml，用K2HPO4 or KH2PO4调至最终pH7.2。培养温度：28℃，培养时间：24-48h。
Gemmobacter aquaticus采用的培养基编号为2108，配方如下：蛋白胨10.0g，酵母提取物5.0g，葡萄糖1.0g，琼脂15.0g，蒸馏水1.0L，pH 6.8-7.0，培养温度：30℃培养时间：24-48h。
Stappia stellulata采用的培养基编号为0223，配方如下：海水2216琼脂55.1g，蒸馏水1.0L，pH7.4。培养温度：30℃，培养时间：24-48h。
以百色某铝土矿浮选厂产生的浮选废水为例。
将已排出浮选流程的浮选废水进行实验室浮选试验，浮选指标见表1，同时以生产新水进行浮选作为对照。
表1浮选废水与生产新水浮选指标表
以精矿Al2O3回收率与尾矿A/S作为两个主要指标考核。由表1可知，与生产新水的生产指标相比，浮选废水的精矿Al2O3回收率较生产新水下降8.60％、尾矿A/S升高0.50，生产指标大大恶化，有用矿物随尾矿流失造成生产效率大大下降，资源流失严重。
以下采用本发明的方法对铝土矿浮选废水进行处理，处理后的水进行实验室浮选试验。
实施例1
复合微生物菌剂是由Labrenzia callyspongiae、Labrenzia suaedae、居水芽殖杆菌Gemmobacter aquaticus和星形斯塔普氏菌Stappia stellulata按重量百分比为20％：70％：5％：5％组成。
利用上述复合微生物菌剂对铝土矿浮选废水进行处理的方法，参见图1的流程图，包括以下步骤：
(1)将Labrenzia callyspongiae、Labrenzia suaedae、居水芽殖杆菌Gemmobacter aquaticus和星形斯塔普氏菌Stappia stellulata分别进行扩大培养；将扩大培养后的菌液进行离心分离与冷冻干燥处理，得到粉状生物菌剂，单一菌种的有效活菌数≥10亿/g；将重量百分比混合4种菌种，得到复合微生物菌剂；
(2)将铝土矿浮选废水的pH值调节至6.0，水温控制在15-20℃；
(3)测定铝土矿浮选废水的COD含量与总氮、总磷含量，添加氮源与磷源两种营养源，从而控制COD:N:P比例，使COD:N:P的比例为100:5:1；
(4)向步骤(3)处理后的废水中添加复合微生物菌剂，添加比例为0.1g/L；
(5)对加了复合微生物菌剂后的铝土矿浮选废水进行曝气处理，曝气处理的时间为3h，曝气时溶解氧浓度为1mg/L；
(6)对曝气处理后的铝土矿浮选废水进行自然静置处理3h；
(7)重复(5)、(6)步骤1个循环；
(8)按添加比例为0.03g/L加入无机高分子净水剂聚合氯化铝，搅拌均匀后静置沉降过滤，过滤后的滤液可回用至铝土矿生产流程。
浮选指标见表2。
表2实施例1处理后水样的浮选指标表
结合表1与表2可知，经本发明所述方法处理后，与浮选废水相比，处理后的水样的精矿Al2O3回收率提高4.92％、尾矿A/S降低0.35，浮选指标已大大提升，基本达到回用至生产流程的要求。
实施例2
复合微生物菌剂是由Labrenzia callyspongiae、Labrenzia suaedae、居水芽殖杆菌Gemmobacter aquaticus和星形斯塔普氏菌Stappia stellulata按重量百分比为40％：40％：10％：10％组成。
利用上述复合微生物菌剂对铝土矿浮选废水进行处理的方法，参见图1的流程图，包括以下步骤：
(1)将Labrenzia callyspongiae、Labrenzia suaedae、居水芽殖杆菌Gemmobacter aquaticus和星形斯塔普氏菌Stappia stellulata分别进行扩大培养；将扩大培养后的菌液进行离心分离与冷冻干燥处理，得到粉状生物菌剂，单一菌种的有效活菌数≥10亿/g；将重量百分比混合4种菌种，得到复合微生物菌剂；
(2)将铝土矿浮选废水的pH值调节至8.0，水温控制在25℃左右；
(3)测定铝土矿浮选废水的COD含量与总氮、总磷含量，添加氮源与磷源两种营养源，从而控制COD:N:P比例，使COD:N:P的比例为200:5:1；
(4)向步骤(3)处理后的废水中添加复合微生物菌剂，添加比例为0.5g/L；
(5)对加了复合微生物菌剂后的铝土矿浮选废水进行曝气处理，曝气处理的时间为5h，曝气时溶解氧浓度为3mg/L；
(6)对曝气处理后的铝土矿浮选废水进行自然静置处理6h；
(7)重复(5)、(6)步骤1个循环；
(8)按添加比例为0.05g/L加入无机高分子净水剂聚合氯化铁，搅拌均匀后静置沉降过滤，过滤后的滤液可回用至铝土矿生产流程。
浮选指标见表2。
表3实施例2处理后水样的浮选指标表
结合表1与表3可知，经本发明所述方法处理后，与浮选废水相比，处理后的水样的精矿Al2O3回收率提高5.51％、尾矿A/S降低0.39，浮选指标已大大提升，基本接近生产新水的浮选指标，达到回用至生产流程的要求。
实施例3
复合微生物菌剂是由Labrenzia callyspongiae、Labrenzia suaedae、居水芽殖杆菌Gemmobacter aquaticus和星形斯塔普氏菌Stappia stellulata按重量百分比为30％：40％：15％：15％组成。
利用上述复合微生物菌剂对铝土矿浮选废水进行处理的方法，参见图1的流程图，包括以下步骤：
(1)将Labrenzia callyspongiae、Labrenzia suaedae、居水芽殖杆菌Gemmobacter aquaticus和星形斯塔普氏菌Stappia stellulata分别进行扩大培养；将扩大培养后的菌液进行离心分离与冷冻干燥处理，得到粉状生物菌剂，单一菌种的有效活菌数≥10亿/g；将重量百分比混合4种菌种，得到复合微生物菌剂；
(2)将铝土矿浮选废水的pH值调节至8.0，水温控制在30℃左右；
(3)测定铝土矿浮选废水的COD含量与总氮、总磷含量，添加氮源与磷源两种营养源，从而控制COD:N:P比例，使COD:N:P的比例为400:5:1；
(4)向步骤(3)处理后的废水中添加复合微生物菌剂，添加比例为1g/L；
(5)对加了复合微生物菌剂后的铝土矿浮选废水进行曝气处理，曝气处理的时间为8h，曝气时溶解氧浓度为4mg/L；
(6)对曝气处理后的铝土矿浮选废水进行自然静置处理8h；
(7)重复(5)、(6)步骤2个循环；
(8)按添加比例为0.1g/L加入无机高分子净水剂聚合氯化铝铁，搅拌均匀后静置沉降过滤，过滤后的滤液可回用至铝土矿生产流程。
浮选指标见表4。
表4实施例3处理后水样的浮选指标表
结合表1与表4可知，经本发明所述方法处理后，与浮选废水相比，处理后的水样的精矿Al2O3回收率提高4.33％、尾矿A/S降低0.33，浮选指标已大大提升，基本接近生产新水的浮选指标，达到回用至生产流程的要求。
实施例4
复合微生物菌剂是由Labrenzia callyspongiae、Labrenzia suaedae、居水芽殖杆菌Gemmobacter aquaticus和星形斯塔普氏菌Stappia stellulata按重量百分比为70％：20％：5％：5％组成。
利用上述复合微生物菌剂对铝土矿浮选废水进行处理的方法，参见图1的流程图，包括以下步骤：
(1)将Labrenzia callyspongiae、Labrenzia suaedae、居水芽殖杆菌Gemmobacter aquaticus和星形斯塔普氏菌Stappia stellulata分别进行扩大培养；将扩大培养后的菌液进行离心分离与冷冻干燥处理，得到粉状生物菌剂，单一菌种的有效活菌数≥10亿/g；将重量百分比混合4种菌种，得到复合微生物菌剂；
(2)将铝土矿浮选废水的pH值调节至9.0，水温控制在30-40℃；
(3)测定铝土矿浮选废水的COD含量与总氮、总磷含量，添加氮源与磷源两种营养源，从而控制COD:N:P比例，使COD:N:P的比例为500:5:1；
(4)向步骤(3)处理后的废水中添加复合微生物菌剂，添加比例为2g/L；
(5)对加了复合微生物菌剂后的铝土矿浮选废水进行曝气处理，曝气处理的时间为12h，曝气时溶解氧浓度为6mg/L；
(6)对曝气处理后的铝土矿浮选废水进行自然静置处理12h；
(7)重复(5)、(6)步骤3个循环；
(8)按添加比例为0.05g/L加入无机高分子净水剂聚合硅酸铝铁，搅拌均匀后静置沉降过滤，过滤后的滤液可回用至铝土矿生产流程。
浮选指标见表5。
表5实施例4处理后水样的浮选指标表
结合表1与表5可知，经本发明所述方法处理后，与浮选废水相比，处理后的水样的精矿Al2O3回收率提高5.81％、尾矿A/S降低0.35，浮选指标已大大提升，基本接近生产新水的浮选指标，达到回用至生产流程的要求。
对比例1
步骤(1)和步骤(4)微生物菌剂只使用居水芽殖杆菌Gemmobacter aquaticus，其他步骤与实施例2相同。过滤后的滤液进行实验室浮选试验。浮选指标见表6。
表6对比例1处理后水样的浮选指标表
结合表1-6可知，经对比例1所述方法处理后，与原浮选废水相比，处理后的水样的精矿Al2O3回收率、尾矿A/S浮选指标相差不大，变化不明显，微生物菌剂只使用居水芽殖杆菌Gemmobacter aquaticus不能达到回用至生产流程的要求。
对比例2
步骤(1)和步骤(4)的复合微生物菌剂是由Labrenzia callyspongiae、Labrenziasuaedae按重量百分比为50％：50％组成。其他步骤与实施例2相同。过滤后的滤液进行实验室浮选试验。浮选指标见表7。
表7对比例2处理后水样的浮选指标表
结合表1-7可知，经对比例2所述方法处理后，与原浮选废水相比，处理后的水样的精矿Al2O3回收率、尾矿A/S浮选指标虽有一定改善，但与实施例2方法的结果仍有一定的差距，微生物菌剂只使用Labrenzia callyspongiae、Labrenzia suaedae还不能达到回用至生产流程的要求。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (9)

1.一种复合微生物菌剂，其特征在于，所述复合微生物菌剂是由Labrenzia callyspongiae、Labrenzia suaedae、居水芽殖杆菌Gemmobacter aquaticus和星形斯塔普氏菌 Stappia stellulata按重量百分比为20%～70%：20%～70%：5%～15%：5%～15%组成；Labrenzia callyspongiae 购自广东省微生物菌种保藏中心，菌种保藏号为：GDMCC1.1858；Labrenzia suaedae 购自广东省微生物菌种保藏中心，菌种保藏号为：GDMCC1.1842；Gemmobacter aquaticus 购自广东省微生物菌种保藏中心，菌种保藏号为：GDMCC 1.1790；Stappia stellulata 购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，菌种保藏号为：CGMCC 1.7420。
2.根据权利要求1所述的一种复合微生物菌剂，其特征在于，所述复合微生物菌剂是由Labrenzia callyspongiae、Labrenzia suaedae、居水芽殖杆菌Gemmobacter aquaticus和星形斯塔普氏菌Stappia stellulata按重量百分比为40%：40%：10%：10%组成。
3.权利要求1或2所述的复合微生物菌剂在铝土矿浮选废水处理方面的应用。
4.利用权利要求1或2所述的复合微生物菌剂对铝土矿浮选废水进行处理的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将Labrenzia callyspongiae、Labrenzia suaedae、居水芽殖杆菌Gemmobacter aquaticus和星形斯塔普氏菌 Stappia stellulata分别进行扩大培养；将扩大培养后的菌液进行离心分离与冷冻干燥处理，得到粉状生物菌剂，单一菌种的有效活菌数≥10亿/g；按照重量百分比混合4种菌种，得到复合微生物菌剂；
（2）将铝土矿浮选废水的pH值调节至6.0~9.0；
（3）测定铝土矿浮选废水的COD含量与总氮、总磷含量，添加氮源与磷源两种营养源，从而控制COD : N : P比例；
（4）向步骤（3）处理后的废水中添加复合微生物菌剂；
（5）对加了复合微生物菌剂后的铝土矿浮选废水进行曝气处理；
（6）对曝气处理后的铝土矿浮选废水进行自然静置处理；
（7）重复（5）、（6）步骤1~3个循环；
（8）添加适量的无机高分子净水剂，搅拌均匀后静置沉降过滤，过滤后的滤液可回用至铝土矿生产流程。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤（3）中控制COD : N : P的比例是指使COD : N : P的比例为（100~500）: 5 : 1。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤（4）中复合微生物菌剂的添加比例为0.1~2g/L。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤（5）中所述曝气处理的时间为3~12h，曝气时溶解氧浓度为1~6mg/L。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤（6）中自然静置处理的时间为3~12h。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤（8）中所述无机高分子净水剂为聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合氯化铝铁、聚合硅酸铝铁中的一种或多种，无机高分子净水剂的添加比例为0.03-0.1g/L。
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