CN102583781A - 复合菌剂/固定化细胞微生物法治理聚酯废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合菌剂/固定化细胞微生物法治理聚酯废水的方法。步骤为：硅藻土预处理；将复合菌剂进行常规培养，将预处理后的硅藻土浸泡于菌液中，闷曝，固定菌种48～120h，滤去菌液，得到硅藻土固定化的复合菌种，将其填入塔式生物滤池内的圆柱形反应器中，注入新鲜培养基进行活化24～72h，洗去残余培养液；通入聚酯废水，曝气生化处理。本发明采用硅藻土做为载体，载体内复合菌种浓度高，不易流失，进一步提高了该复合菌剂的降解效率；进一步将硅藻土于聚乙烯亚胺混合处理后，硅藻土表面具有了强正离子特性，使得其上固定的复合菌剂发挥出更好的降解效果。
Description
技术领域
本发明涉及工业废水治理领域，尤其涉及一种复合菌剂/固定化细胞微生物法治理聚酯废水的方法。
背景技术
近几十年来，随着工业、生活废水的排放和农业中污水灌溉措施的应用，大量有毒的有机化学物质被释放到环境中。生态环境污染问题已经成为经济发展的制约因素，现代农业生产中由于对病虫害的防治而大量使用化学农药造成农药残留污染；工业上大量未经处理的化学工业废水的排放造成江河湖泊严重的环境污染，对我们生存的环境造成严峻的威胁。污染环境的生物降解的研究与应用显得日益迫切而重要。这些有机污染物主要包括酚类、卤代有机物、多环芳香族、硝基化合物等，其中芳烃类化合物是主要的有机污染物，它主要包括苯酚和多环芳烃。芳烃类化合物广泛存在于大气、土壤和水体中，是环境污染物的主要有害成分，具有慢性毒性和致癌、致畸、致突变的“三致”作用，这些化合物从水体和土壤进入植物体内，进而被动物和人体吸收，经生物富集作用，严重影响生态环境和人类健康，已被许多国家列为优先控制的环境污染物。尤其是近几年，汽车、电子、建筑及冶金工业的迅猛发展，促使芳烃类化合物，特别是苯酚的下游产品需求增加，致使苯酚的危害日趋加剧，目前芳烃类化合物已被许多国家列为优先控制的环境污染物。
聚酯(PET)是聚对苯二甲酸乙二醇酯的简称。由对苯二甲酸和乙二醇经过多次缩聚制得，是一种重要的化工产品，除了传统的聚酯纤维，PET在很多方面都正在取代聚氯乙烯，是矿泉水和各种饮料的主要瓶装材料。聚酯废水中的有机污染物成分包括苯酚类，邻苯二甲酸酯类，氧杂环化合物以及炔类，醇类和长链脂肪族化合物，是一种较难处理的化工废水。生物强化技术是通过向自然菌群中投加一种或多种高效微生物，以强化对目标去除物的降解，在产生突发或连续的高负荷冲击下保持系统稳定性的一种技术。近几年来，对聚酯废水的生物强化处理虽有所应用，然而专门针对聚酯废水处理用的微生物菌剂种类较少，也还存在很多问题，其中主要存在的问题是针对性不强，以致对聚酯废水的强化效果并不显著。此外，常用的治理方法通常是活性污泥法，存在菌体易流失、微生物浓度低、降解速度慢及产生大量污泥造成二次污染等问题。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种稳定性高、降解效果好的复合菌剂/固定化细胞微生物法治理聚酯废水的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明涉及一种复合菌剂/固定化细胞微生物法治理聚酯废水的方法，包括如下步骤：
a、硅藻土预处理：将硅藻土投入到蒸馏水中，搅拌，用氢氧化钠溶液调节PH值至7.0～7.2后，蒸馏水漂洗、干燥；
b、将复合菌剂进行常规培养，将步骤a中预处理后的硅藻土浸泡于菌液中，菌液温度25～35℃，PH值为7.0～7.2，闷曝，固定菌种48～120h，滤去菌液，得到硅藻土固定化的复合菌种；
c、将步骤b中制得的硅藻土固定化的复合菌种填入塔式生物滤池内的圆柱形反应器中，注入新鲜培养基进行活化24～72h，蒸馏水洗去残余培养液；而后通入聚酯废水，进行曝气生化处理。
硅藻土是由古代单细胞低等植物硅藻遗体堆积后，经过成岩作用而形成的一种具有多孔性的生物硅质岩。它由硅藻的壁壳组成，壁壳上拥有大量多级、有序排列的微孔。这种独特的微孔结构，决定了其可用于作为固定细胞的载体。
优选的，所述复合菌剂是通过如下步骤制得的：
1)、一级种子液制备：将苯酚降解菌、长链烷烃降解菌、邻苯二甲酸降解菌分别接种到装有无菌LB液体培养基的锥形瓶中，再分别对应加入500～600ml/L的苯酚、600～800ml/L的混合长链烷烃和300～500ml/L的邻苯二甲酸二丁基酯，调节培养基PH值至7.2，摇床培养20～24h，制得各菌种的一级种子液；所述混合长链烷烃为体积比为1∶1∶1的正二十六烷、正二十七烷和正二十八烷；
2)、二级种子液发酵培养：将步骤1)所制得的各菌种一级种子液分别按各发酵罐体积10～15％的接种量接入各发酵罐，各发酵罐所用无菌LB液体培养基同步骤1)，再分别向各发酵罐中对应加入500～600ml/L的苯酚，600～800ml/L的体积比为1∶1∶1的正二十六烷、正二十七烷和正二十八烷，300～500ml/L的邻苯二甲酸二丁基酯；发酵罐状态为25～35℃，150～200rpm，通入无菌空气，通气量为发酵罐体积的0.8～1倍/min，压力为0.1～0.15Mpa，发酵30～36h，制得各菌种的二级种子液；
3)、将步骤2)制得的各菌种的二级种子液分别于4℃和5000r/min条件下离心10min，倾去上清液，再分别用无菌生理盐水洗涤，然后分别在同样条件下离心，反复2～3次；再进行混合，制得所述功能复合菌剂；所述功能复合菌剂中各菌种的重量百分比含量分别为：苯酚降解菌15～30％，长链烷烃降解菌35～65％，邻苯二甲酸降解菌15～35％。
优选的，所述苯酚降解菌为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)，所述长链烷烃降解菌为Pseudomonas aeruginosa 1785(《微生物学杂志》2005年第6期)，所述邻苯二甲酸降解菌为Comomonas acidovorans Fy-1(《应用与环境生物学报》，2004，10(5)：643～646)。
优选的，所述苯酚降解菌是从聚酯废水的活性污泥中选育得到的。
优选的，所述步骤a中的硅藻土预处理还包括如下步骤：将干燥后的硅藻土加入聚乙烯亚胺溶液中，搅拌，静置5～6天，蒸馏水漂洗，45～50℃干燥，即可；所述硅藻土与聚乙烯亚胺的摩尔比为1∶0.2～0.5。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明采用的复合菌剂是通过优化组配出的复合菌剂，其对聚酯废水中的各种难降解有机物具有高效降解能力，通过不同菌种间的协同作用，保证聚酯废水处理后能达到国家一级排放标准。
2、采用硅藻土做为载体，载体内复合菌种浓度高，不易流失，进一步提高了该复合菌剂的降解效率；尤其将硅藻土于聚乙烯亚胺混合处理后，使得硅藻土表面具有了强正离子特性，在中性溶液中，其微粒在景点相互作用与氢键的协同下，会对聚酯废水中的苯酚及长链烷烃产生强烈的捕集作用，使得其上固定的复合菌剂发挥出更好的降解效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细描述。以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。
以下各实施例采用的复合菌剂是通过如下步骤制得的：
1)、一级种子液制备：将苯酚降解菌、长链烷烃降解菌、邻苯二甲酸降解菌分别接种到装有无菌LB液体培养基的锥形瓶中，再分别对应加入500～600ml/L的苯酚、600～800ml/L的混合长链烷烃和300～500ml/L的邻苯二甲酸二丁基酯，调节培养基PH值至7.2，摇床培养20～24h，制得各菌种的一级种子液；所述混合长链烷烃为体积比为1∶1∶1的正二十六烷、正二十七烷和正二十八烷；
2)、二级种子液发酵培养：将步骤1)所制得的各菌种一级种子液分别按各发酵罐体积10～15％的接种量接入各发酵罐，各发酵罐所用无菌LB液体培养基同步骤1)，再分别向各发酵罐中对应加入500～600ml/L的苯酚，600～800ml/L的体积比为1∶1∶1的正二十六烷、正二十七烷和正二十八烷，300～500ml/L的邻苯二甲酸二丁基酯；发酵罐状态为25～35℃，150～200rpm，通入无菌空气，通气量为发酵罐体积的0.8～1倍/min，压力为0.1～0.15Mpa，发酵30～36h，制得各菌种的二级种子液；
3)、将步骤2)制得的各菌种的二级种子液分别于4℃和5000r/min条件下离心10min，倾去上清液，再分别用无菌生理盐水洗涤，然后分别在同样条件下离心，反复2～3次；再进行混合，制得所述功能复合菌剂；所述功能复合菌剂中各菌种的重量百分比含量分别为：苯酚降解菌15～30％，长链烷烃降解菌35～65％，邻苯二甲酸降解菌15～35％。
其中，所述苯酚降解菌是从聚酯废水的活性污泥中选育得到的假单胞菌属(Pseudomonas sp.)，所述长链烷烃降解菌为Pseudomonas aeruginosa 1785，所述邻苯二甲酸降解菌为Comomonas acidovorans Fy-1。
实施例1
一种复合菌剂/固定化细胞微生物法治理聚酯废水的方法，包括如下步骤：
a、硅藻土预处理：将硅藻土投入到蒸馏水中，搅拌，用氢氧化钠溶液调节PH值至7.0后，蒸馏水漂洗、干燥；
b、将复合菌剂进行常规培养，将步骤a中预处理后的硅藻土浸泡于菌液中，菌液温度25℃，PH值为7.0，闷曝，固定菌种120h，滤去菌液，得到硅藻土固定化的复合菌种；
c、将步骤b中制得的硅藻土固定化的复合菌种填入塔式生物滤池内的圆柱形反应器中，注入新鲜培养基进行活化72h，蒸馏水洗去残余培养液；而后通入聚酯废水，进行曝气生化处理。
通入某棉厂聚酯废水(进水口COD平均值为1578mg/L，进水口苯酚浓度为70mg/L、邻苯二甲酸二丁基酯浓度为85mg/L、长链烷烃浓度为150mg/L)，废水温度30℃，PH7.0，按供每吨聚酯废水通入100m3的空气进行曝气生化处理。出水口COD为120mg/L，出水口苯酚浓度为0.7mg/L、邻苯二甲酸二丁基酯浓度为0.8mg/L、长链烷烃浓度为1.2mg/L，COD去除率达92.4％。出水水质达到国家一级排放标准。
实施例2
一种复合菌剂/固定化细胞微生物法治理聚酯废水的方法，包括如下步骤：
a、硅藻土预处理：将硅藻土投入到蒸馏水中，搅拌，用氢氧化钠溶液调节PH值至7.0后，蒸馏水漂洗、干燥；将干燥后的硅藻土加入聚乙烯亚胺溶液中，搅拌，静置5天，蒸馏水漂洗，45℃干燥，即可；所述硅藻土与聚乙烯亚胺的摩尔比为1∶0.5；
b、将复合菌剂进行常规培养，将步骤a中预处理后的硅藻土浸泡于菌液中，菌液温度25℃，PH值为7.0，闷曝，固定菌种120h，滤去菌液，得到硅藻土固定化的复合菌种；
c、将步骤b中制得的硅藻土固定化的复合菌种填入塔式生物滤池内的圆柱形反应器中，注入新鲜培养基进行活化72h，蒸馏水洗去残余培养液；而后通入聚酯废水，进行曝气生化处理。
通入某棉厂聚酯废水(进水口COD平均值为1578mg/L，进水口苯酚浓度为70mg/L、邻苯二甲酸二丁基酯浓度为85mg/L、长链烷烃浓度为150mg/L)，废水温度30℃，PH7.0，按供每吨聚酯废水通入100m3的空气进行曝气生化处理。出水口COD为38mg/L，出水口苯酚浓度为0.3mg/L、邻苯二甲酸二丁基酯浓度为0.3mg/L、长链烷烃浓度为0.5mg/L，COD去除率达97.6％。出水水质达到国家一级排放标准。
实施例3
一种复合菌剂/固定化细胞微生物法治理聚酯废水的方法，包括如下步骤：
a、硅藻土预处理：将硅藻土投入到蒸馏水中，搅拌，用氢氧化钠溶液调节PH值至7.2后，蒸馏水漂洗、干燥；将干燥后的硅藻土加入聚乙烯亚胺溶液中，搅拌，静置6天，蒸馏水漂洗，50℃干燥，即可；所述硅藻土与聚乙烯亚胺的摩尔比为1∶0.2；
b、将复合菌剂进行常规培养，将步骤a中预处理后的硅藻土浸泡于菌液中，菌液温度35℃，PH值为7.2，闷曝，固定菌种48h，滤去菌液，得到硅藻土固定化的复合菌种；
c、将步骤b中制得的硅藻土固定化的复合菌种填入塔式生物滤池内的圆柱形反应器中，注入新鲜培养基进行活化24h，蒸馏水洗去残余培养液；而后通入聚酯废水，进行曝气生化处理。
通入某棉厂聚酯废水(进水口COD平均值为1578mg/L，进水口苯酚浓度为70mg/L、邻苯二甲酸二丁基酯浓度为85mg/L、长链烷烃浓度为150mg/L)，废水温度35℃，PH7.2，按供每吨聚酯废水通入100m3的空气进行曝气生化处理。出水口COD为79mg/L，出水口苯酚浓度为0.5mg/L、邻苯二甲酸二丁基酯浓度为0.6mg/L、长链烷烃浓度为0.7mg/L，COD去除率达95％。出水水质达到国家一级排放标准。
实施例4
一种复合菌剂/固定化细胞微生物法治理聚酯废水的方法，包括如下步骤：
a、硅藻土预处理：将硅藻土投入到蒸馏水中，搅拌，用氢氧化钠溶液调节PH值至7.1后，蒸馏水漂洗、干燥；将干燥后的硅藻土加入聚乙烯亚胺溶液中，搅拌，静置5天，蒸馏水漂洗，48℃干燥，即可；所述硅藻土与聚乙烯亚胺的摩尔比为1∶0.4；
b、将复合菌剂进行常规培养，将步骤a中预处理后的硅藻土浸泡于菌液中，菌液温度30℃，PH值为7.0，闷曝，固定菌种72h，滤去菌液，得到硅藻土固定化的复合菌种；
c、将步骤b中制得的硅藻土固定化的复合菌种填入塔式生物滤池内的圆柱形反应器中，注入新鲜培养基进行活化48h，蒸馏水洗去残余培养液；而后通入聚酯废水，进行曝气生化处理。
通入某棉厂聚酯废水(进水口COD平均值为1578mg/L，进水口苯酚浓度为70mg/L、邻苯二甲酸二丁基酯浓度为85mg/L、长链烷烃浓度为150mg/L)，废水温度30℃，PH7.0，按供每吨聚酯废水通入100m3的空气进行曝气生化处理。出水口COD为65mg/L，出水口苯酚浓度为0.4mg/L、邻苯二甲酸二丁基酯浓度为0.4mg/L、长链烷烃浓度为0.6mg/L，COD去除率达95.9％。出水水质达到国家一级排放标准。
综上所述，采用硅藻土做为载体，载体内复合菌种浓度高，不易流失，进一步提高了该复合菌剂的降解效率，使得聚酯废水处理后能达到国家一级排放标准。进一步比较实施例1、2可知，实施例2的COD去除率以及苯酚、邻苯二甲酸二丁基酯、长链烷烃的降解效果有了很大的提高，这是由于将硅藻土于聚乙烯亚胺混合处理后，使得硅藻土表面具有了强正离子特性，在中性溶液中，其微粒在静电相互作用与氢键的协同下，会对聚酯废水中的苯酚及长链烷烃产生强烈的捕集作用，使得其上固定的复合菌剂发挥出更好的降解效果。
Claims (5)
1.一种复合菌剂/固定化细胞微生物法治理聚酯废水的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、硅藻土预处理：将硅藻土投入到蒸馏水中，搅拌，用氢氧化钠溶液调节PH值至7.0～7.2后，蒸馏水漂洗、干燥；
b、将复合菌剂进行常规培养，将步骤a中预处理后的硅藻土浸泡于菌液中，菌液温度25～35℃，PH值为7.0～7.2，闷曝，固定菌种48～120h，滤去菌液，得到硅藻土固定化的复合菌种；
c、将步骤b中制得的硅藻土固定化的复合菌种填入塔式生物滤池内的圆柱形反应器中，注入新鲜培养基进行活化24～72h，蒸馏水洗去残余培养液；而后通入聚酯废水，进行曝气生化处理。
2.根据权利要求1所述的复合菌剂/固定化细胞微生物法治理聚酯废水的方法，其特征在于，所述复合菌剂是通过如下步骤制得的：
1)、一级种子液制备：将苯酚降解菌、长链烷烃降解菌、邻苯二甲酸降解菌分别接种到装有无菌LB液体培养基的锥形瓶中，再分别对应加入500～600ml/L的苯酚、600～800ml/L的混合长链烷烃和300～500ml/L的邻苯二甲酸二丁基酯，调节培养基PH值至7.2，摇床培养20～24h，制得各菌种的一级种子液；所述混合长链烷烃为体积比为1∶1∶1的正二十六烷、正二十七烷和正二十八烷；
2)、二级种子液发酵培养：将步骤1)所制得的各菌种一级种子液分别按各发酵罐体积10～15％的接种量接入各发酵罐，各发酵罐所用无菌LB液体培养基同步骤1)，再分别向各发酵罐中对应加入500～600ml/L的苯酚，600～800ml/L的体积比为1∶1∶1的正二十六烷、正二十七烷和正二十八烷，300～500ml/L的邻苯二甲酸二丁基酯；发酵罐状态为25～35℃，150～200rpm，通入无菌空气，通气量为发酵罐体积的0.8～1倍/min，压力为0.1～0.15Mpa，发酵30～36h，制得各菌种的二级种子液；
3)、将步骤2)制得的各菌种的二级种子液分别于4℃和5000r/min条件下离心10min，倾去上清液，再分别用无菌生理盐水洗涤，然后分别在同样条件下离心，反复2～3次；再进行混合，制得所述功能复合菌剂；所述功能复合菌剂中各菌种的重量百分比含量分别为：苯酚降解菌15～30％，长链烷烃降解菌35～65％，邻苯二甲酸降解菌15～35％。
3.根据权利要求2所述的复合菌剂/固定化细胞微生物法治理聚酯废水的方法，其特征在于，所述苯酚降解菌为假单胞菌属(Pseudomonass sp.)，所述长链烷烃降解菌为Pseudomonas aeruginosa 1785，所述邻苯二甲酸降解菌为Comomonas acidovorans Fy-1。
4.根据权利要求3所述的复合菌剂/固定化细胞微生物法治理聚酯废水的方法，其特征在于，所述苯酚降解菌是从聚酯废水的活性污泥中选育得到的。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的复合菌剂/固定化细胞微生物法治理聚酯废水的方法，其特征在于，所述步骤a中的硅藻土预处理还包括如下步骤：将干燥后的硅藻土加入聚乙烯亚胺溶液中，搅拌，静置5～6天，蒸馏水漂洗，45～50℃干燥，即可；所述硅藻土与聚乙烯亚胺的摩尔比为1∶0.2～0.5。
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