一種光合細菌污水處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理領域，尤其涉及一種光合細菌污水處理方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國工業(yè)化進程的加快、社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，工業(yè)廢水排放量逐年加大。大量的工業(yè)廢水排放到環(huán)境中去，會造成水環(huán)境造成嚴重的污染，廢水處理任務艱巨。
[0003]現(xiàn)行的廢水處理方法包括活性污泥法與生物膜法。其中活性污泥法作為傳統(tǒng)的生物污水處理法被廣泛地應用于污水處理中。但是，活性污泥法易產(chǎn)生大量的剩余污泥。這些剩余污泥不僅較難處理，會增加處理處置費用，而且污泥的堆放會占用土地資源；另外，污泥中所含的有毒有害物質如重金屬，以及污泥產(chǎn)生的臭氣等，會擴散到環(huán)境中，易引起二次污染。
[0004]光合細菌（Photosynthetic bacteria，PSB)污水處理方法是近年來新發(fā)展起來的一種污水處理方法。光合細菌菌體無毒，其體內含60%以上的蛋白質，并富含例如B12、葉酸等多種維生素，其體內的生物素含量是酵母的幾千倍，其中類胡蘿卜素的應用價值尤為突出。其與傳統(tǒng)的活性污泥污水處理方法相比具有可回收單細胞蛋白、二次污染物少等優(yōu)勢而受到廣泛的關注，即其能在削減污染、保護環(huán)境的同時回收各種生物資源，從而實現(xiàn)污水處理零費用，進而取得環(huán)境效益與經(jīng)濟效益的統(tǒng)一。但是，傳統(tǒng)光合細菌污水處理工藝中光合細菌的產(chǎn)量較低，削弱了光合細菌作為類胡蘿卜素提取來源的回收價值。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種光合細菌污水處理方法，包括如下步驟：
[0006](1)將光合細菌異養(yǎng)培養(yǎng)2-3天，使其處于對數(shù)生長期，其中，所述光合細菌為一株從池塘中自行分離的紅假單胞菌；
[0007](2)將光合細菌菌液按5% -50%體積接種到含有廢水的光反應器中，其中，廢水初始濃度為3000-10000mg/L，同時對光合細菌施加0. 5-10分鐘的低頻低強度超聲波刺激，其中，低頻低強度超聲波為超聲頻率小于或等于1MHz，超聲聲強小于或等于3W/cm2的超聲波；
[0008](3)基于步驟（2)中提供的營養(yǎng)條件，在光反應器中對光合細菌進行分批培養(yǎng)，采用白熾燈作為光源，調節(jié)光反應器與白熾燈之間的距離，保持光強度為1000-50001UX ;通過控制曝氣量使光反應器中的溶解氧濃度小于0. 5mg/L ;廢水的pH控制在6. 0-9. 0之間，培養(yǎng)溫度控制在25-40 °C ；
[0009](4)光合細菌在光反應器中培養(yǎng)81-120小時后，用0. 22微米濾膜截取反應器中的光合細菌，并提取類胡蘿卜素，取濾后上清液測廢水COD。
[0010]進一步，光合細菌在光反應器中培養(yǎng)81-120小時的過程中，選擇加超聲的時間點分別為：第0小時0. 5-10分鐘或第0小時和第9小時各0. 25-5分鐘或第0小時和第27小時各0. 25-5分鐘。
[0011]與現(xiàn)有技術相比本發(fā)明的有益效果是:采用低強度超聲波輻照來提高光合細菌產(chǎn)量和類胡蘿卜素產(chǎn)量，實現(xiàn)了光合細菌和類胡蘿卜素的高效積累與廢水處理同步進行。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明案例I和案例2中光合細菌生物量和類胡蘿卜素隨時間的變化曲線圖；
【具體實施方式】
[0013]下面通過具體的實施例子并結合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細描述。
[0014]下面結合具體實例和說明書附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0015]本發(fā)明的是實施例提出了一種光合細菌污水處理方法，該方法不僅能夠提高類胡蘿卜素產(chǎn)量，而且能夠有效地去除廢水中的污染物質，該方法中光合細菌培養(yǎng)基質為無毒無害廢水，包括如下步驟:
[0016](I)將光合細菌異養(yǎng)培養(yǎng)2-3天，采用的培養(yǎng)基為RCVBN，RCVBN培養(yǎng)基的組分mg/L為一升水中含有:DL蘋果酸4000mg/L ;磷酸二氫鉀500mg/L ;磷酸氫二鉀300mg/L ;硫酸鎂120mg/L ;硫酸銨 1000mg/L ;氯化鈣 75mg/L ；Na2EDTA 20mg/L ；VBllmg/L ;尼克酸 lmg/L ;生物素 15mg/L ;T.M 儲備液 ImLiH3BO3:0.7g/L、MnSO4.H20:0.389g/L、NaMoO4.2H20:0.188g/L、Cu(NO3)2.3H20:0.01g/L，培養(yǎng)使其處于對數(shù)生長期，其中，所述光合細菌為一株從池塘中自行分離的紅假單胞菌(Rhodopseudomonas);其類胡蘿卜素含量約為2000 μ g/g-細菌干重。
[0017](2)將光合細菌菌液按5% -50%體積接種到含有廢水的光反應器中，其中，廢水初始濃度為3000-10000mg/L，同時對光合細菌施加0.5-10分鐘的低頻低強度超聲波刺激，其中，低頻低強度超聲波為超聲頻率小于或等于IMHz，超聲聲強小于或等于3W/cm2的超聲波。
[0018](3)基于步驟(2)中提供的營養(yǎng)條件，在光反應器中對光合細菌進行分批培養(yǎng)，采用白熾燈作為光源，調節(jié)光反應器與白熾燈之間的距離，保持光強度為1000-50001UX ;通過控制曝氣量使光反應器中的溶解氧濃度小于0.5mg/L ;通過攪拌漿轉速與溶解氧濃度相耦連，攪拌槳轉速控制在60-150轉/分鐘；廢水的pH控制在6.0-9.0之間，培養(yǎng)溫度控制在 25-40 °C。
[0019](4)光合細菌在光反應器中培養(yǎng)81-120小時后，用0.22微米濾膜截取反應器中的光合細菌，并提取類胡蘿卜素，取濾后上清液測廢水C0D。
[0020]在本實施例中，光合細菌在光反應器中培養(yǎng)81-120小時的過程中，選擇加超聲的時間點分別為:第O小時0.5-10分鐘或第O小時和第9小時各0.25-5分鐘或第O小時和第27小時各0.25-5分鐘。
[0021]下面以具體實施例進一步說明:
[0022]案例1:
[0023]向廢水中投加對數(shù)生長期的紅假單胞菌50_400mg/L，投加前采用低強度超聲波處理紅假單胞菌2min，超聲條件為0.3ff/cm2，40kHz，處理條件為2000lux，光照厭氧條件，溫度為25-30 °C，處理時間為81h。
[0024]案例2:
[0025]案例2是案例1的對比試驗，投加紅假單胞菌前，不采用低強度超聲波處理，其余操作步驟與操作條件同案例1。
[0026]圖1是案例1和案例2中光合細菌生物量和類胡蘿卜素隨時間的變化曲線圖。白色方塊代表生物量，黑色方塊為類胡蘿卜素產(chǎn)量；其中橫坐標為對照組無超聲（案例2)和有超聲組（案例1)，縱坐標為光合細菌生物量（單位是mg/L)和類胡蘿卜素產(chǎn)量（單位是V- g/L)。
[0027]圖1顯示，經(jīng)過81小時的處理后，經(jīng)過超聲比沒有超聲條件下光合細菌生物量提高53.8%，類胡蘿卜素產(chǎn)量提高140%。在低強度超聲波的刺激下，菌體活性提高，，生物量增長率提高，類胡蘿卜素產(chǎn)量提高，同時廢水處理中COD去除率達到90%以上。
[0028]本發(fā)明利用廢水作為光合細菌的培養(yǎng)基質，以低強度的超聲波刺激的方法，來實現(xiàn)類胡蘿卜素產(chǎn)量和污水處理效果的提高。具體來說，本發(fā)明通過對光合細菌生長代謝周期的和分析，篩選出了促進類胡蘿卜素產(chǎn)量和污水中污染物去除的低頻低強度超聲時間：
0.5-10分鐘超聲刺激。具有如下的優(yōu)點和效果：
[0029](1)本發(fā)明將工業(yè)廢水作為光合細菌培養(yǎng)基質，既能給光合細菌的生長提供大量廉價的培養(yǎng)基質，又能處理污水，一舉兩得。
[0030](2)本發(fā)明提高了類胡蘿卜素產(chǎn)量，提高了光合細菌回收的價值。
[0031](3)本發(fā)明采用的操作方法簡單可行，方法培養(yǎng)可按照本發(fā)明中的操作比例實施放大。
[0032]上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
[0033]對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發(fā)明內。
【主權項】
1.一種光合細菌廢水處理方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將光合細菌異養(yǎng)培養(yǎng)2-3天，使其處于對數(shù)生長期，其中，所述光合細菌為一株從池塘中自行分離的紅假單胞菌； (2)將光合細菌菌液按5%-50%體積接種到含有廢水的光反應器中，其中，廢水初始濃度為3000-10000mg/L，同時對光合細菌施加0.5-10分鐘的低頻低強度超聲波刺激，其中，低頻低強度超聲波為超聲頻率小于或等于1MHz，超聲聲強小于或等于3W/cm2的超聲波； (3)基于步驟(2)中提供的營養(yǎng)條件，在光反應器中對光合細菌進行分批培養(yǎng)，采用白熾燈作為光源，調節(jié)光反應器與白熾燈之間的距離，保持光強度為1000-50001UX ;通過控制曝氣量使光反應器中的溶解氧濃度小于0.5mg/L ;廢水的pH控制在6.0-9.0之間，培養(yǎng)溫度控制在25-40 °C ； (4)光合細菌在光反應器中培養(yǎng)81-120小時后，用0.22微米濾膜截取反應器中的光合細菌，并提取類胡蘿卜素，取濾后上清液測廢水COD。2.根據(jù)權利要求1所述的一種光合細菌廢水處理方法，其特征在于，光合細菌在光反應器中培養(yǎng)81 -120小時的過程中，選擇加超聲的時間點分別為:第O小時0.5-10分鐘或第O小時和第9小時各0.25-5分鐘或第O小時和第27小時各0.25-5分鐘。
【專利摘要】本發(fā)明屬于水處理領域，尤其涉及一種光合細菌污水處理方法，首先將光合細菌異養(yǎng)培養(yǎng)2-3天，使其處于對數(shù)生長期；然后將光合細菌菌液按5％-50％體積接種到含有廢水的光反應器中進行分批培養(yǎng)，其中所使用的廢水初始濃度為3000-10000mg/L，同時給反應器中的光合細菌施加一定時間的低頻低強度超聲波刺激，最后光合細菌在光反應器中培養(yǎng)81-120小時后，回收反應器中的光合細菌，并提取菌體類胡蘿卜素，同時監(jiān)測廢水中污染物去除的情況。本發(fā)明采用低強度超聲波輻照來提高光合細菌產(chǎn)量和類胡蘿卜素產(chǎn)量，實現(xiàn)了光合細菌和類胡蘿卜素的高效積累與廢水處理同步進行。
【IPC分類】C02F3/34
【公開號】CN104944598
【申請?zhí)枴緾N201510357065
【發(fā)明人】孔麗娜, 葉正芳, 劉國華
【申請人】北京泰昌科睿環(huán)?？萍加邢薰?br>【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月20日