專利名稱：利用一株光合細(xì)菌處理淀粉廢水并實現(xiàn)廢水資源化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，具體來說涉及一種處理淀粉廢水并實現(xiàn)資源化的方法。
背景技術(shù)：
淀粉廢水是食品加工行業(yè)中排放量最大的一類廢水。其無毒無害，富含大量的淀粉、蛋白質(zhì)以及纖維素等大分子營養(yǎng)物質(zhì)。已知的淀粉廢水處理方法有混凝沉淀、氣浮、物化-水解酸化-接觸氧化法、UASB等方法。但這些方法的使用會產(chǎn)生大量的剩余污泥，且其處理處置費用高，資源化程度低，并且容易造成二次污染。
而利用光合細(xì)菌(Photosynthetic bacteria)處理淀粉廢水,不僅能夠去除污染物，凈化環(huán)境，同時，回收的菌體可不經(jīng)過預(yù)處理，直接用于飼料加工等行業(yè)，這就能夠有效地實現(xiàn)污水資源化，變廢為寶。但根據(jù)伯杰氏細(xì)菌手冊中所述的該菌的代謝特性，其不能夠利用淀粉廢水中的成分-大分子多糖以及淀粉等物質(zhì)。因此，需要在光合細(xì)菌處理段之前加預(yù)處理，先將大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)，再由光合細(xì)菌處理。但是預(yù)處理會消耗污水中的大量營養(yǎng)物質(zhì)，從而減少了可供菌體生長所需的原材料；同時預(yù)處理段容易產(chǎn)生感染光合細(xì)菌的雜菌，進(jìn)而降低光合細(xì)菌在污水處理中的優(yōu)勢種群地位；另外，預(yù)處理段會產(chǎn)生大量剩余污泥。因此，預(yù)處理會降低光合細(xì)菌污水處理效率以及整個處理工藝的資源化程度，而且不能避免二次污染等問題。

發(fā)明內(nèi)容
I.發(fā)明目的本發(fā)明針對光合細(xì)菌不能降解大分子物質(zhì)，從而需要預(yù)處理工藝，進(jìn)而造成的工藝流程復(fù)雜、污水處理效率低、資源化程度低等問題，同時為解決傳統(tǒng)的淀粉廢水處理方法二次污染嚴(yán)重的問題，提出的一種能夠有效地處理淀粉廢水、并實現(xiàn)淀粉廢水資源化的方法。2.技術(shù)方案本發(fā)明所述的利用一株光合細(xì)菌處理淀粉廢水并實現(xiàn)污水資源化的方法按照如下步驟進(jìn)行首先向淀粉廢水中投加蘋果酸200 600mg/L，再調(diào)節(jié)淀粉廢水的pH值為
7.0 9. O。然后向淀粉廢水中投加處于對數(shù)生長期的球形紅細(xì)菌160 500mg/L。污水處理條件為光照厭氧，采用白熾燈作為光源，光照強度為2000 30001uX，處理溫度為25 30。。。本發(fā)明提供一株從土壤中分離純化的球形紅細(xì)菌，屬于光合細(xì)菌中的RhodobacterSphaeroides屬。淀粉廢水的處理依據(jù)共代謝原理進(jìn)行。共代謝是指在生長基質(zhì)存在的情況下，微生物對非生長基質(zhì)的降解及轉(zhuǎn)化。本發(fā)明中，生長基質(zhì)稱為蘋果酸，可以為光合細(xì)菌的生長提供初始的碳源與能源；非生長基質(zhì)為淀粉廢水中多糖等大分子物質(zhì)，其不能夠直接被光合細(xì)菌所利用。蘋果酸的添加增強了光合細(xì)菌細(xì)胞的活性，刺激了光合細(xì)菌細(xì)胞中淀粉酶的產(chǎn)生。在淀粉酶的作用下，淀粉被光合細(xì)菌所降解。3.本發(fā)明的有益效果本發(fā)明所述的利用一株光合細(xì)菌處理淀粉廢水并實現(xiàn)污水資源化的方法，是一種操作簡便、經(jīng)濟高效的污水處理方法。該方法的使用能夠極大地提高污水處理效率，實現(xiàn)污水資源化，解決剩余污泥所帶來的二次污染問題。該方法所采用小分子碳源蘋果酸為光合細(xì)菌的生長提供初始的碳源與能源，使菌株直接、高效地降解淀粉廢水成為可能。因此，這就省略了光合細(xì)菌污水處理工藝中的預(yù)處理段，簡化了工藝流程，同時克服了傳統(tǒng)的淀粉廢水處理技術(shù)中所存在的剩余污泥二次污染嚴(yán)重的問題；同時，該系統(tǒng)的菌體增長率為600%，產(chǎn)量較高。產(chǎn)生的菌體可以直接用于農(nóng)、牧及漁業(yè)的原材料，具有廣泛的用途，該方法能夠極大地提高污水資源化程度。另外，蘋果酸作為工業(yè)加工生產(chǎn)的副產(chǎn)物被應(yīng)用于污水處理中，這就實現(xiàn)了資源的充分利用。



圖I案例I的淀粉廢水中COD和總糖的降解率以及光合細(xì)菌生物量隨時間的變化曲線圖2案例2的淀粉廢水中COD和總糖的降解率以及光合細(xì)菌生物量隨時間的變化曲線
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式所敘述的利用一株光合細(xì)菌處理淀粉廢水并實現(xiàn)污水資源化的方法，是按照以下步驟進(jìn)行首先向濃度為8000 30000mg/L的淀粉廢水中投加200 600mg/L的蘋果酸，將淀粉廢水的pH值調(diào)節(jié)到7. 0 9. 0左右，然后向淀粉廢水中投加處于對數(shù)生長期的球形紅細(xì)菌160 500mg/L。在光照厭氧條件下處理120 144小時，處理溫度為25 30°C。每隔24小時測定一次污水中C0D、總糖以及生物量。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是選擇的淀粉廢水濃度為12000mg/L。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一至二不同的是向淀粉廢水中投加400mg/L的蘋果酸，然后調(diào)節(jié)淀粉廢水pH值到7. 0左右。其它與具體實施方式
一相同。蘋果酸為光合細(xì)菌的生長提供了初始的碳源與能源，其刺激了光合細(xì)菌的活性，引發(fā)了光合細(xì)菌體內(nèi)淀粉酶的產(chǎn)生，從而將淀粉降解。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三不同的是向淀粉廢水中投加處于對數(shù)生長期的球形紅細(xì)菌280mg/L。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至四不同的是廢水處理條件為光照厭氧，處理溫度為25 30°C，處理時間為144小時。光照厭氧條件的實現(xiàn)通過以下步驟進(jìn)行采用60W的白熾燈作為光源，調(diào)節(jié)廢水處理反應(yīng)器與白熾燈之間的距離，保持光強度為2000 30001UX。反應(yīng)器口覆上封瓶膜以保證反應(yīng)器內(nèi)部的厭氧環(huán)境。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一至五不同的是每隔24h測定一次污水中C0D，總糖以及生物量。其它與具體實施方式
一相同。
由于淀粉廢水的主要成分為大分子多糖，而總糖的變化趨勢可以表征其含量的變化趨勢，因此通過測定總糖的濃度含量隨時間的變化趨勢可得知淀粉廢水被降解的情況。實施例案例I向淀粉廢水中投加400mg/L蘋果酸，調(diào)節(jié)淀粉廢水pH值為7. 0左右，再向廢水中添加280mg/L處于對數(shù)生長期的球形紅細(xì)菌，處理條件為光照厭氧，處理溫度為25 30°C，處理時間為144h。每隔24h測定一次污水中C0D，總糖以及生物量。圖I是案例I的淀粉廢水中COD和總糖的降解率以及光合細(xì)菌的生物量隨時間的變化曲線。其中橫坐標(biāo)為時間，單位是小時；左縱坐標(biāo)為去除率，單位是百分比，右縱坐標(biāo)為生物量，單位是mg/L。
圖I顯示淀粉廢水中的COD和總糖的去除率隨時間呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。經(jīng)過144小時的處理后，光合細(xì)菌對淀粉廢水中COD以及總糖的去除率分別達(dá)到93. 2%以及98. 9%。這說明在共代謝作用下，光合細(xì)菌能夠有效地降解污水中淀粉以及大分子物質(zhì)。光合細(xì)菌的生物量隨著處理時間呈現(xiàn)上升趨勢，經(jīng)過144小時的處理后，光合細(xì)菌的生物量最終達(dá)到1900mg/L。在共代謝作用下，小分子碳源蘋果酸為光合細(xì)菌的生長提供了碳源與能源，提高了菌體活性，刺激了淀粉酶的產(chǎn)生，從而引發(fā)了光合細(xì)菌降解淀粉廢水。同時，光合細(xì)菌利用淀粉廢水中的營養(yǎng)物質(zhì)，實現(xiàn)了自身生長，生物量增長率較高，有利于資源化的實現(xiàn)。案例2本案例是案例I的對比試驗。淀粉廢水中不添加蘋果酸，其余操作步驟與操作條件同案例I。圖2是案例2的淀粉廢水中COD和總糖的降解率以及光合細(xì)菌生物量隨時間的變化曲線。其中橫坐標(biāo)為時間，單位是小時；左縱坐標(biāo)為去除率，單位是百分比，右縱坐標(biāo)為生物量，單位為mg/L。圖2顯示在沒有小分子碳源作用的情況下，光合細(xì)菌不能夠直接降解淀粉廢水。經(jīng)過144小時的處理后，淀粉廢水中的COD以及總糖去除率分別為2. 7%和0. 2%。生物量隨著處理時間呈現(xiàn)下降的趨勢，最終菌體產(chǎn)量為126mg/L，要低于初始的280mg/L的菌量。這說明光合細(xì)菌在沒有共代謝作用存在的情況下，不能利用淀粉廢水作為生長基質(zhì)實現(xiàn)自身生長，從而達(dá)到凈化污水以及高菌體產(chǎn)量的效果。
權(quán)利要求
1.利用一株光合細(xì)菌處理淀粉廢水并實現(xiàn)污水資源化的方法，其特征在于利用ー株處于對數(shù)生長期的球形紅細(xì)菌(Rhodobacter Sphaeroides)作為處理淀粉廢水的生物相，向淀粉廢水中投加一定量的小分子碳源蘋果酸，經(jīng)過144h的處理后，污水中COD以及總糖的去除率可達(dá)到90%以上，菌體增長率為600%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用一株光合細(xì)菌處理淀粉廢水并實現(xiàn)污水資源化的方法，其特征在于采用一株球形紅細(xì)菌來處理淀粉廢水，投加的球形紅細(xì)菌屬于光合細(xì)菌，投加時其處于對數(shù)生長期，投加量為160mg/L 500mg/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用一株光合細(xì)菌處理淀粉廢水并實現(xiàn)污水資源化的方法，其特征在于淀粉廢水以大分子多糖為主，并含有蛋白質(zhì)、樹脂、淀粉與微細(xì)纖維等物質(zhì)，其碳源含量豐富，無毒無害，是可以作為資源化基質(zhì)的廢水，淀粉廢水COD含量為8000 .30000mg/L, pH 值為 3. 7 4. 3。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用一株光合細(xì)菌處理淀粉廢水并實現(xiàn)污水資源化的方法，其特征在于向淀粉廢水中投加小分子碳源蘋果酸，投加的濃度為200 600mg/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用一株光合細(xì)菌處理淀粉廢水并實現(xiàn)污水資源化的方法，其特征在于該方法能夠在處理污水的同時產(chǎn)出大量無毒無害、營養(yǎng)豐富的菌體，該菌體可以被直接回收并作為農(nóng)、牧、漁等行業(yè)的原材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用一株光合細(xì)菌處理淀粉廢水并實現(xiàn)資源化的方法，涉及廢水處理及資源化方向。本發(fā)明以淀粉廢水為對象，向淀粉廢水中投加蘋果酸200～600mg/L，調(diào)節(jié)淀粉廢水的pH值為7.0～9.0，投加處于對數(shù)生長期的球形紅細(xì)菌160～500mg/L。在光照厭氧下進(jìn)行淀粉廢水處理，采用白熾燈作為光源，光照強度為2000～3000lux，處理溫度為25～30℃。本發(fā)明簡化了光合細(xì)菌污水處理工藝，同時產(chǎn)出的大量菌體可以直接被綜合利用，實現(xiàn)了除污染的同時生產(chǎn)菌體資源。
文檔編號C12R1/01GK102701460SQ201210165608
公開日2012年10月3日 申請日期2012年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月8日
發(fā)明者盧海鳳, 張光明, 張盼月 申請人:中國人民大學(xué)