一種利用黃孢原毛平革菌生物強化處理制漿廢水的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用黃孢原毛平革菌生物強化處理制漿廢水的方法，步驟包括：1）活性污泥的馴化和掛膜；2）黃孢原毛平革菌菌液制備；3）生物強化處理廢水。本發(fā)明的利用黃孢原毛平革菌生物強化處理制漿廢水的方法，利用黃孢原毛平革菌和生物膜土著微生物的協(xié)同作用，對木質(zhì)素進行一定程度的生物降解，生成的小分子可被生物膜微生物利用并降解，因此該生物強化方法對制漿廢水的處理效果更好。通過與對照進行相比試驗，在葡萄糖含量300 mg/L，pH 6.0，酒石酸銨含量 0.2 mg/L，白腐菌菌懸液投加量 100 mL/L，溫度26℃，DO 8 mg/L條件下，COD去除率和色度去除率分別達到89.74%、66.67%，處理后出水COD為37.76mg/L，色度為20，完全符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
【專利說明】一種利用黃孢原毛平革菌生物強化處理制漿廢水的方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用黃孢原毛平革菌(P.Ch r y S O S P O r i um )生物強化處理制楽廢水的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]制漿造紙工業(yè)是世界上六大污染工業(yè)之一，其廢水中含有大量的木質(zhì)素、纖維素和各種化學(xué)藥品，耗氧量大，是污染環(huán)境的主要來源之一。我國造紙行業(yè)每年排放廢水量達40億噸，占全國工業(yè)廢水排放量的1/6，COD和SS均占1/4，總體來說具有排放量大、污染物復(fù)雜、難處理等特點，不僅阻礙了造紙工業(yè)的發(fā)展，也嚴(yán)重影響了百姓的日常生活和自然環(huán)境的改善。2008年我國頒布并實施的制漿造紙工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的排放限值比舊標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格。根據(jù)GB3544-2008，國家規(guī)定制漿企業(yè)廢水COD排放限值為100 mg/L，制漿和造紙聯(lián)合生產(chǎn)企業(yè)⑶D排放限值為90 mg/L，造紙企業(yè)為80 mg/L,BOD5排放限值為20 mg/L。因此，制漿造紙企業(yè)必須尋求有效的廢水處理新工藝，才能達到新標(biāo)準(zhǔn)的排放要求，從而對促進生態(tài)環(huán)境保護和造紙工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有重要的現(xiàn)實意義。
[0004]制漿造紙廢水污染物濃度高，成分復(fù)雜，可生化性差，流量和負荷波動較大，成為難處理的工業(yè)廢水之一。其處理方法主要有物理法、化學(xué)法、物化法和生物法。物理法包括氣浮法、超聲法等，化學(xué)法包括化學(xué)氧化法、光電催化法等，物理化學(xué)法包括膜分離法、混凝法、吸附法等，但不管是物理處理法還是化學(xué)處理法，都會對環(huán)境造成二次污染，且成本高，不適于普遍應(yīng)用。其中生物方法成本低，效率高，不會對環(huán)境造成二次污染，是目前主流的廢水處理方法。但是，近年來由于社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，廢水量日益增多，成分日益復(fù)雜，一般的生物法的處理能力已難以滿足實際需求，尤其當(dāng)廢水中含暫時性有毒難處理物質(zhì)時，傳統(tǒng)的處理工藝更是難以達到理想的出水水質(zhì)，并且也會給原有系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定帶來很大的風(fēng)險。在此背景下產(chǎn)生了生物強化技術(shù)，該技術(shù)是指在生物處理系統(tǒng)中，投加具有特定功能的微生物、營養(yǎng)物或基質(zhì)類似物，降解特定污染物，提高降解速率，從而達到有效處理含有難降解有機物的廢水的目的。
[0005]制漿造紙廢水高COD高色度的主要原因是其中含有大量的木質(zhì)纖維素等難降解物質(zhì)。木質(zhì)素屬于高分子聚合物，具有非結(jié)晶性和三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是目前公認的微生物難降解的芳香族化合物之一。處理制漿造紙廢水，使其達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，歸根結(jié)底是必須處理難降解的木質(zhì)素。木質(zhì)素要完全降解是真菌、細菌與相應(yīng)微生物群落共同作用的結(jié)果，其中真菌在木質(zhì)素降解中起主導(dǎo)作用，在所有真菌種類中白腐菌是目前已知的在自然界中對木質(zhì)素擁有最強降解能力的一類真菌，也是已知唯一的在純培養(yǎng)條件下能夠?qū)⒛举|(zhì)素最終礦化的微生物，因此，白腐菌往往成為研究降解木質(zhì)素的首選微生物。處理制漿造紙廢水的研究表明，白腐菌對制漿漂白廢水具有明顯的脫色，消除毒性，降低COD與BOD的作用。王雙飛等人自主設(shè)計順流式固定床反應(yīng)器，采用吸附法固定白腐菌，處理葦漿CEH三段漂白的混合廢水，實驗連續(xù)運行的結(jié)果表明，吸附法固定白腐菌能促使處理效果較穩(wěn)定，COD去除率為65%-68%，B0D5*除率為89%-92%。徐海娟等人采用活性炭-化學(xué)纖維固定膜反應(yīng)器，投加白腐菌，處理葦漿CEH三段漂白的混合廢水，研究發(fā)現(xiàn)，漂白廢水的脫色率達60%-90%，COD去除率在50%以上。閆冰等人把白腐菌應(yīng)用于CTMP制漿廢液處理中，研究結(jié)果表明，白腐菌除了能很好的適應(yīng)CTMP廢液，還能顯著降解其中的污染物，廢水COD的去除率達到68%-73%。制漿造紙廢水中還有一個難題是脫色，生物強化技術(shù)應(yīng)用于脫色處理中也取得一定進展。曾麗璇等人利用生物強化技術(shù)采用優(yōu)勢菌處理印染廢水，具體做法是在印染廢水的水解池內(nèi)投入具有較好脫色效果的假單胞菌、氣單胞菌和紅螺菌的混合菌株，結(jié)果顯示持續(xù)六天處理系統(tǒng)脫色率都穩(wěn)定在90%以上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種利用黃孢原毛平革菌生物強化處理制漿廢水的方法，采用黃孢原毛平革菌，對制漿廢水進行生物強化處理，提高COD去除率，同時有效降低廢水顏色，去除色度。
[0007]技術(shù)方案:為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種利用黃孢原毛平革菌生物強化處理制漿廢水的方法，步驟如下:
1)取生物反應(yīng)器，加入工業(yè)組合填料和活性污泥，并加入葡萄糖為碳源，進行曝氣，每天停止曝氣一定時間，用虹吸上清液的方式換水，經(jīng)一段時間曝氣后，污泥成功掛膜；
2)將黃孢原毛平革菌從斜面上接種到馬鈴薯液體培養(yǎng)基中，制成菌懸液，恒溫37°C在搖床培養(yǎng)三至四天；
3)在生物反應(yīng)器中添加黃孢原毛平革菌菌懸液，繼續(xù)曝氣，并且每天換水;投入菌劑兩三天后，吸出上清液，加入制漿廢水，同時按C、N、P是200:5:1的質(zhì)量比分別加入酒石酸銨和KH2PO4,并加入微生物所需的常量元素和微量元素，之后每天換廢水，測定每天出水的COD和色度，水質(zhì)符合排放要求排放即可。
[0008]步驟I)中，活性污泥濃度為20g/L，葡萄糖濃度為500mg/L，每天停止曝氣一小時。
[0009]步驟3)中，廢水中，含有200mg/L的葡萄糖和300mg/L的堿性木質(zhì)素。
[0010]步驟3)中，溫度18?40 °C、pH4.5?9.0、葡萄糖含量O?300 mg/L、酒石酸銨含量
0.4mg/L、黃孢原毛平革菌菌懸液投加量10?200mL/L和溶解氧2?8mg/L。
[0011]步驟3)中，溫度18°C、pH 7.0、葡萄糖含量300 mg/L、酒石酸銨含量0.02 mg/L、黃孢原毛平革菌菌懸液投加量100 mL/L和溶解氧4 mg/L。
[0012]步驟3)中，葡萄糖含量為30011^/1，？!1為6.0，酒石酸銨含量為0.2 mg/L，黃孢原毛平革菌投加量為100 mL/L，溫度為26°C，DO為8 mg/L。
[0013]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的利用黃孢原毛平革菌生物強化處理制漿廢水的方法，利用黃孢原毛平革菌和生物膜土著微生物的協(xié)同作用，對木質(zhì)素進行一定程度的生物降解，生成的小分子可被生物膜微生物利用并降解，因此該生物強化方法對制漿廢水的處理效果更好。通過與對照進行相比試驗，在葡萄糖含量300 mg/L,pH 6.0，酒石酸銨含量0.2 mg/L，白腐菌菌懸液投加量100 mL/L，溫度26°C，DO 8 mg/L條件下，COD去除率和色度去除率分別達到89.74%、66.67%，處理后出水⑶D為37.76mg/L，色度為20，完全符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)，具有很好的實用性，能產(chǎn)生很好的經(jīng)濟效益和社會效應(yīng)。
【附圖說明】
[0014]圖1是生物強化處理的COD和色度值結(jié)果圖；
圖2是廢水的COD去除率和色度去除率結(jié)果圖；
圖3是廢水中木質(zhì)素含量變化結(jié)果圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。以下實施例中所使用原料和試劑具體為:黃孢原毛平革菌(P.Chrysosporium):購于中國科學(xué)院微生物所；堿性木質(zhì)素(Kraft lignin):購于Sigma-Aldrich公司；活性污泥:取自南京市江心洲污水處理廠二沉池;工業(yè)組合填料:購于無錫宜興環(huán)保公司。
[0016]掛膜培養(yǎng)基配方:葡萄糖500mg，蒸饋水lOOOmL。
[0017]造紙廢水成分:葡萄糖200mg，堿性木質(zhì)素300mg，酒石酸錢0.2g，苯甲醇0.5g，MgSO4-H2O 0.71g,KH2PO4 2.56g，VBl 0.0Olg，吐溫 80 I.0g，微量元素 70mL，蒸餾水100mL0
[0018]微量元素溶液(g/L):氨基乙酸0.6；MnSO4-H2O 0.5；NaCl l；FeS04-7H20 0.1；CoSO4-7H20 0.22；CaCl2-2H20 1.56 ； ZnSO4.7H20 0.1 ；CuS04.5H20 O-15AlK(SO4)2-^H2O
0.01；HBO3 0.01；Na2Mo04-2H20 0.01ο
[0019]馬鈴薯培養(yǎng)基:馬鈴薯200g;蔗糖(或葡萄糖)20g;馬鈴薯去皮，切成塊煮沸30min，然后用紗布過濾，再加糖及瓊脂，溶化后補充蒸餾水至1000 111匕121°(:滅菌30min。
[0020]實施例1
一種利用黃孢原毛平革菌生物強化處理制漿廢水的方法，步驟如下:
I)活性污泥的馴化和掛膜:取若干只2000 mL的燒杯制成生物反應(yīng)器，在其中加入工業(yè)組合填料和活性污泥，活性污泥濃度大約為20g/L，并加入500mg/L的葡萄糖為碳源，進行曝氣，每天停止曝氣一小時，用虹吸方法吸取上清液，再補充與上清液相同體積的營養(yǎng)水(500mg/L葡萄糖水溶液)，經(jīng)一段時間曝氣后，污泥成功掛膜。
[0021]2)制備菌液:將黃孢原毛平革菌從斜面上接種到250mL錐形瓶的馬鈴薯液體培養(yǎng)基中，制成菌懸液，恒溫37 °C在搖床培養(yǎng)三至四天。
[0022]3)生物強化處理:在生物反應(yīng)器中添加黃孢原毛平革菌菌懸液，另取反應(yīng)器作為對照，不添加黃孢原毛平革菌。繼續(xù)曝氣，并且每天換營養(yǎng)水。投入菌劑大約兩三天后，吸出上清液，將營養(yǎng)水更換為制漿廢水(含有200mg//L葡萄糖和300mg/L堿性木質(zhì)素)，同時按C、N、P是200: 5:1的質(zhì)量比分別加入酒石酸錢和KH2PO4，并加入微生物所需的常量兀素和微量元素。之后每天換水，水的組成不變，測定每天出水的COD和色度，連續(xù)測兩周的數(shù)據(jù)，進行對比。
[0023]將黃孢原毛平革菌的菌懸液投加到以葡萄糖和KraftIignin為碳源的廢水中，連續(xù)觀察十五天，測得9組COD和色度值，如圖1所示，顯然，對照組出水COD幾乎都大于100 mg/L，添加黃孢原毛平革菌的反應(yīng)器出水COD幾乎都小于100 mg/L，且在投加初期和投加10天之后COD都降到50mg/L以下，與對照組有較大差異，可見黃孢原毛平革菌對制漿廢水具有明顯的脫色、降低COD的作用。
[0024]用圖1所得數(shù)據(jù)計算出添加生物強化實驗處理廢水的COD去除率和色度去除率，結(jié)果如圖2所示?？梢钥吹皆诘谌熘恋谄咛爝@階段⑶D去除率達到最大，在60%_70%之間，到第13天時COD去除率又上升，達到52.03%。而在第13天色度去除率達到最大，為37.5%。處理初期COD去除率較高而色度去除率較低，處理反應(yīng)兩個星期后，黃孢原毛平革菌明顯降解模擬造紙廢水中的木質(zhì)素，同時使色度降低和COD下降。
[0025]實施例2
利用黃孢原毛平革菌生物強化處理制漿廢水的方法，與實施例1相同，其中，在生物強化處理步驟中，工藝參數(shù)為溫度18°C、pH 7.0、葡萄糖含量300 mg/L、酒石酸銨含量0.02mg/L、黃孢原毛平革菌菌懸液投加量100 mL/L和溶解氧4 mg/L，連續(xù)反應(yīng)七天后測COD和色度，此條件下，COD去除率71.36%，色度去除率75%。
[0026]實施例3
利用黃孢原毛平革菌生物強化處理制漿廢水的方法，與實施例1相同，其中，在生物強化處理步驟中，葡萄糖含量為300mg/L，pH為6.0，酒石酸銨含量為0.2 mg/L，黃孢原毛平革菌投加量為100 mL/L，溫度為26°C，DO為8 mg/L，連續(xù)反應(yīng)七天后測COD和色度，此時COD去除率和色度去除率分別達到89.74%,66.67%，即原始廢水⑶D為368.12 mg/L，色度為60，處理后出水COD為37.76mg/L，色度為20，完全符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。此時對COD的去除能力比現(xiàn)有技術(shù)效率提尚10%左右。
[0027]同時測得每天出水的木質(zhì)素含量，由圖3可以看到，經(jīng)過24小時運行后，木質(zhì)素含量由200mg/L降為Omg/L，說明木質(zhì)素在生物強化處理中被完全降解為小分子化合物，從而降低出水COD和色度，再次驗證黃孢原毛平革菌作為功能菌生物強化處理制漿廢水，快速高效達到出水排放標(biāo)準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種利用黃孢原毛平革菌生物強化處理制漿廢水的方法，其特征在于，步驟如下: 1)取生物反應(yīng)器，加入工業(yè)組合填料和活性污泥，并加入葡萄糖為碳源，進行曝氣，每天停止曝氣一定時間，用虹吸上清液的方式換水，經(jīng)一段時間曝氣后，污泥成功掛膜； 2)將黃孢原毛平革菌從斜面上接種到馬鈴薯液體培養(yǎng)基中，制成菌懸液，恒溫37°C在搖床培養(yǎng)三至四天； 3)在生物反應(yīng)器中添加黃孢原毛平革菌菌懸液，繼續(xù)曝氣，并且每天換水;投入菌劑兩三天后，吸出上清液，加入制漿廢水，同時按C、N、P是200:5:1的質(zhì)量比分別加入酒石酸銨和KH2PO4,并加入微生物所需的常量元素和微量元素，之后每天換廢水，測定每天出水的COD和色度，水質(zhì)符合排放要求排放即可。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用黃孢原毛平革菌生物強化處理制漿廢水的方法，其特征在于，步驟I)中，活性污泥濃度為20g/L，葡萄糖濃度為500mg/L，每天停止曝氣一小時。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用黃孢原毛平革菌生物強化處理制漿廢水的方法，其特征在于，步驟3)中，廢水中，含有200mg/L的葡萄糖和300mg/L的堿性木質(zhì)素。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用黃孢原毛平革菌生物強化處理制漿廢水的方法，其特征在于，步驟3)中，溫度18?40°C、pH4.5-9.0、葡萄糖含量O?300 mg/L、酒石酸銨含量O?0.4mg/L、黃孢原毛平革菌菌懸液投加量10?200mL/L和溶解氧2?8mg/L。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用黃孢原毛平革菌生物強化處理制漿廢水的方法，其特征在于，步驟3)中，溫度18°C、pH 7.0、葡萄糖含量300 mg/L、酒石酸銨含量0.02 mg/L、黃孢原毛平革菌菌懸液投加量100 mL/L和溶解氧4 mg/L。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用黃孢原毛平革菌生物強化處理制漿廢水的方法，其特征在于，步驟3)中，葡萄糖含量為300mg/L，pH為6.0，酒石酸銨含量為0.2 mg/L，黃孢原毛平革菌投加量為100 mL/L，溫度為26°C，DO為8 mg/L。
【文檔編號】C02F3/34GK105858913SQ201610320726
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】喬維川, 張熠依, 謝震宇, 夏昊, 周喬, 傅博
【申請人】南京林業(yè)大學(xué)