專利名稱：生物質(zhì)氣化洗焦廢水的微生物處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用微生物對生物質(zhì)氣化洗焦廢水進行降解處理的工藝。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)原料的充分利用，是世界范圍內(nèi)需要解決的重要問題。我國每年就有6億多噸農(nóng)業(yè)廢棄物，是一種巨大的生物質(zhì)能源寶庫。生物質(zhì)能可以成為未來持續(xù)能源的主要部分，開發(fā)利用生物質(zhì)能對能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變及保護環(huán)境都有重要意義。生物質(zhì)氣化是達到此目的的重要途徑之一。秸稈就是一種廣泛存在的生物質(zhì)能源材料，以秸稈為氣化原料，進行氣化發(fā)電或者秸稈氣化集中供氣可以消化大量生物質(zhì)廢棄物，使之變廢為寶。目前，我國在中等規(guī)模氣化發(fā)電、秸稈氣化與農(nóng)村集中供氣、森林廢棄物氣化集中供氣等方面發(fā)展迅速。
在生物質(zhì)氣化中，水洗法產(chǎn)生的有毒的生物質(zhì)氣化洗焦廢水會對環(huán)境造成二次污染。因此，對洗焦廢水的處理是生物質(zhì)氣化發(fā)展過程中需要解決的關(guān)鍵問題之一。
生物質(zhì)氣化洗焦廢水中主要含芳香族化合物，洗焦廢水有種類多、規(guī)模小(1兆瓦級的氣化發(fā)電站20m3/d)、濃度高、毒性大、點分散的特點。國內(nèi)外對焦化廢水的處理研究較多，并集中在對單一成分的降解特性研究上，如對苯、甲苯、乙基苯，喹啉、吲哚、吡啶、氯苯等的研究，未見對生物質(zhì)氣化洗焦廢水利用微生物降解的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用微生物對生物質(zhì)氣化集中供氣或發(fā)電過程中產(chǎn)生的洗焦廢水進行降解處理的工藝，其能有效去除廢水中的COD。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括如下步驟1.在生物質(zhì)氣化洗焦廢水原水中，對惡臭假單胞菌(Pseudomonas putida)ACCC10085和銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)1.860兩個菌種進行馴化；2.對經(jīng)過馴化后的兩個菌種進行擴大培養(yǎng)，擴大培養(yǎng)結(jié)束后收集菌株備用；3.收集的兩個菌種的菌株同時用于處理生物質(zhì)氣化洗焦廢水。
惡臭假單胞菌(Pseudomonas putida)由中國微生物菌種保藏管理委員會農(nóng)業(yè)微生物中心(簡稱ACCC)保藏，保藏編號為ACCC10085。銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)由中國普通微生物菌種保藏管理中心保藏，保藏編號為1.860。
為了提高上述兩種菌種處理生物質(zhì)氣化洗焦廢水的效果，同時用于處理生物質(zhì)氣化洗焦廢水的惡臭假單胞菌ACCC10085和銅綠假單胞菌1.860的優(yōu)選投放數(shù)量配合比例為1∶0.5-1.5。
在用惡臭假單胞菌ACCC10085和銅綠假單胞菌1.860處理生物質(zhì)氣化洗焦廢水時，為了提高對生物質(zhì)氣化洗焦廢水的處理效果，一種方案是將上述兩種菌種的菌株進行固定化處理后置于反應(yīng)器中，并在曝氣的條件下進行反應(yīng)。另一種方案，曝氣池和反應(yīng)器相互分開，反應(yīng)器為生物膜反應(yīng)器或者顆粒活性炭反應(yīng)器，生物質(zhì)洗焦廢水先通入曝氣池進行曝氣，曝氣后的廢水再進入反應(yīng)器并與其中經(jīng)過固定化處理的兩種菌種的菌株進行反應(yīng)。
上述的生物質(zhì)氣化洗焦廢水的微生物處理方法，優(yōu)選的方案是曝氣采用外循環(huán)連續(xù)曝氣法，即生物質(zhì)氣化洗焦廢水經(jīng)過曝氣池曝氣、反應(yīng)器反應(yīng)后，出水再通入曝氣池進行曝氣、反應(yīng)器進行反應(yīng)，如此循環(huán)，直到完成菌株對廢水的處理過程。
用兩種菌種處理生物質(zhì)氣化洗焦廢水時，兩種菌種雖然可以單獨使用，但優(yōu)選方案是配合使用，兩種菌種配合使用時處理生物質(zhì)氣化洗焦廢水的效果優(yōu)于單獨使用一種菌種的情況。在實驗室搖床實驗中測得的數(shù)據(jù)如表一所示。
表一COD去除率對比表

用微生物對洗焦廢水進行降解，使洗焦廢水可以循環(huán)使用，此技術(shù)方案對防止生物質(zhì)氣化洗焦廢水的二次污染以及節(jié)約水資源都能發(fā)揮重要的作用，為生物質(zhì)資源的合理開發(fā)利用提供了技術(shù)支持。
本發(fā)明以現(xiàn)有的微生物菌種惡臭假單胞菌ACCC10085和銅綠假單胞菌1.860為基礎(chǔ)，通過在一定條件下的馴化，可以明顯提高兩種菌種對生物質(zhì)氣化洗焦廢水的降解能力，提高處理效率。此外，采取細胞固定化技術(shù)和曝氣方法等必要措施，會對處理效果有直接影響。曝氣可以直接在反應(yīng)器進行，也可以在專門的曝氣池之中進行。
具體實施例方式
實施例1一種生物質(zhì)氣化洗焦廢水的微生物處理方法，該處理系統(tǒng)在生物膜反應(yīng)器中處理生物質(zhì)氣化洗焦廢水。
1.生物質(zhì)氣化洗焦廢水原水中加入MgSO4 0.05g/L，KH2PO4 2g/L，微量元素溶液10ml/L，在35℃，pH7.0，搖床120rpm的條件下，對惡臭假單胞菌ACCC10085和銅綠假單胞菌1.860兩種菌種分別進行馴化，馴化時間30小時；2.對經(jīng)過馴化后的兩種菌種進行擴大培養(yǎng)，在35℃，pH7.0，搖床120rpm的條件下擴大培養(yǎng)24小時，擴大培養(yǎng)結(jié)束后收集菌株備用；3.惡臭假單胞菌ACCC10085和銅綠假單胞菌1.860兩種菌種在反應(yīng)器中的投放數(shù)量配比為1∶1.1。
本實施例的固定化介質(zhì)為陶瓷球，陶瓷球的平均直徑為6.5-7.5mm，固定化載體經(jīng)過兩種菌種掛膜和增菌后，便可以投入使用。在曝氣、反應(yīng)器的運轉(zhuǎn)溫度為37℃、pH值為7.0的條件下，反應(yīng)器可以穩(wěn)定和高效的運轉(zhuǎn)。
應(yīng)用上述工藝對生物質(zhì)氣化洗焦廢水進行處理，進水時生物質(zhì)氣化洗焦廢水的COD濃度1800mg/L，水力停留時間24h，用標準CODcr法測定出水，洗焦廢水的COD去除率為89％。
實施例2一種生物質(zhì)氣化洗焦廢水的微生物處理方法，該處理系統(tǒng)在顆?；钚蕴糠磻?yīng)器中處理生物質(zhì)氣化洗焦廢水。
微生物菌種的馴化、馴化后菌種的擴大培養(yǎng)以及菌株的收集方法與實施例1中的方法相同。惡臭假單胞菌ACCC10085和銅綠假單胞菌1.860兩種菌種在反應(yīng)器中的投放數(shù)量配比為1∶1。
本實施例使用的固定化介質(zhì)為顆?；钚蕴?，密度為400-420kg/m3。經(jīng)過馴化并擴大培養(yǎng)后的惡臭假單胞菌ACCC10085和銅綠假單胞菌1.860兩種菌種經(jīng)過固定化處理后，便可投入使用。在曝氣、反應(yīng)器的運轉(zhuǎn)溫度為35℃、pH值為7.5的條件下，反應(yīng)器便可以穩(wěn)定和高效的運轉(zhuǎn)。
應(yīng)用上述工藝對生物質(zhì)氣化洗焦廢水進行處理，進水時生物質(zhì)氣化洗焦廢水的COD濃度為2000mg/L，水力停留時間24小時，用標準CODcr法測定出水，生物質(zhì)氣化洗焦廢水的COD去除率為89.0％。同時對苯、苯系物及多環(huán)芳香烴化合物也有高的去除率，用氣相色譜儀測定的結(jié)果分別為苯98.0％、萘84.2％、菲100％、吡啶100％、喹啉100％、異喹啉95.1％。
實施例3一種生物質(zhì)氣化洗焦廢水的微生物處理方法，該處理系統(tǒng)包括獨立的曝氣池和生物膜反應(yīng)器并在生物膜反應(yīng)器中處理生物質(zhì)氣化洗焦廢水。
微生物菌種的馴化、馴化后菌種的擴大培養(yǎng)以及菌株的收集方法與實施例1中的方法相同。惡臭假單胞菌ACCC10085和銅綠假單胞菌1.860兩種菌種在反應(yīng)器中的投放數(shù)量配比為1∶0.5。
本實施例在處理生物質(zhì)氣化洗焦廢水時，使用的固定化介質(zhì)為陶瓷球，陶瓷球的平均直徑為6.5-7.5mm。經(jīng)過馴化并擴大培養(yǎng)后的惡臭假單胞菌ACCC10085和銅綠假單胞菌1.860的菌株經(jīng)過固定化處理后，便可投入使用曝氣池和生物膜反應(yīng)器相互分開，曝氣采用外循環(huán)連續(xù)曝氣法。生物質(zhì)氣化洗焦廢水先通入曝氣池進行曝氣，曝氣后的廢水再進入反應(yīng)器進行反應(yīng)，經(jīng)過曝氣池、反應(yīng)器后的出水再通入曝氣池進行曝氣、反應(yīng)器進行反應(yīng)，如此循環(huán)，直到完成菌株對廢水的處理過程。曝氣量與液體循環(huán)量的體積比例為80∶1。
在反應(yīng)器的運轉(zhuǎn)溫度為38℃，pH值為7.0的條件下，反應(yīng)器便可以穩(wěn)定和高效的運轉(zhuǎn)。
應(yīng)用上述工藝對生物質(zhì)氣化洗焦廢水進行處理，進水時生物質(zhì)氣化洗焦廢水的COD濃度1800mg/L，水力停留時間24h，用標準CODcr法測定出水，洗焦廢水的COD去除率為90％。
實施例4一種生物質(zhì)氣化洗焦廢水的微生物處理方法，該處理系統(tǒng)包括獨立的曝氣池和顆?；钚蕴糠磻?yīng)器并在顆粒活性炭反應(yīng)器中處理生物質(zhì)氣化洗焦廢水。
微生物菌種的馴化、馴化后菌種的擴大培養(yǎng)以及菌株的收集方法與實施例1中的方法相同。惡臭假單胞菌ACCC10085和銅綠假單胞菌1.860兩種菌種在反應(yīng)器中的投放數(shù)量配比為1∶1。
本實施例在處理生物質(zhì)氣化洗焦廢水時，使用的固定化介質(zhì)為顆?；钚蕴?，密度為430-440kg/m3。經(jīng)過馴化并擴大培養(yǎng)后的惡臭假單胞菌ACCC10085和銅綠假單胞菌1.860的菌株經(jīng)過固定化處理后，便可投入使用。
曝氣池和顆?；钚蕴糠磻?yīng)器相互分開，曝氣采用外循環(huán)連續(xù)曝氣法。生物質(zhì)氣化洗焦廢水先通入曝氣池進行曝氣，曝氣后的廢水再進入反應(yīng)器反應(yīng)，經(jīng)過曝氣池、反應(yīng)器后的出水再通入曝氣池進行曝氣、反應(yīng)器進行反應(yīng)，如此循環(huán)，直到完成菌株對廢水的處理過程。曝氣量與液體循環(huán)量的體積比例為120∶1。
在反應(yīng)器的運轉(zhuǎn)溫度為42℃，pH值為7.0的條件下，反應(yīng)器便可以穩(wěn)定和高效的運轉(zhuǎn)。
應(yīng)用上述工藝對生物質(zhì)氣化洗焦廢水進行處理，進水時生物質(zhì)氣化洗焦廢水的COD濃度為3000mg/L，水力停留時間24小時，用標準CODcr法測定出水，生物質(zhì)氣化洗焦廢水的COD去除率為90.4％。同時對苯、苯系物及多環(huán)芳香烴化合物也有高的去除率，用氣相色譜儀測定的結(jié)果分別為苯99.0％、萘84.2％、菲100％、吡啶100％、喹啉100％、異喹啉97.1％。
實施例5本實施例針對大規(guī)模生物質(zhì)氣化洗焦廢水的微生物處理情況而設(shè)計，整個系統(tǒng)包括預(yù)處理系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、微生物處理反應(yīng)系統(tǒng)、污泥沉淀系統(tǒng)，其中微生物處理反應(yīng)系統(tǒng)由系列折流反應(yīng)器構(gòu)成，整個系統(tǒng)采用外循環(huán)連續(xù)曝氣法進行曝氣。生物質(zhì)氣化洗焦廢水經(jīng)過絮凝預(yù)處理后通入曝氣池進行曝氣處理，然后進入由系列折流反應(yīng)器構(gòu)成的微生物處理反應(yīng)系統(tǒng)進行反應(yīng)，反應(yīng)器的出水再通入曝氣池進行曝氣、反應(yīng)器進行反應(yīng)，如此循環(huán)，直到完成菌株對廢水的處理過程。曝氣量與液體循環(huán)量的體積比例為50∶1。最后，處理過的洗焦廢水流進沉淀池進行沉淀。
惡臭假單胞菌ACCC10085和銅綠假單胞菌1.860菌種的馴化、馴化后菌種的擴大培養(yǎng)以及菌株的收集方法同實施例1中的方法。
在反應(yīng)器中同時使用經(jīng)過馴化的惡臭假單胞菌ACCC10085和銅綠假單胞菌1.860處理生物質(zhì)氣化洗焦廢水。惡臭假單胞菌ACCC10085和銅綠假單胞菌1.860投入數(shù)量的配合比例為1∶0.8，上述兩種菌種在投入使用前要進行固定化處理，可選用陶瓷球作為固定化介質(zhì)。
應(yīng)用上述工藝對生物質(zhì)氣化洗焦廢水進行處理，反應(yīng)器的運轉(zhuǎn)溫度維持在18-23℃，pH值控制在7.2-7.5。進水時生物質(zhì)氣化洗焦廢水的COD濃度為2500mg/L，水力停留時間36h，經(jīng)標準CODcr測定方法測定，在絮凝預(yù)處理后，廢水中COD的去除率為15.8％，而經(jīng)過整個處理過程后，廢水中COD的去除率為83％。
實施例6本實施例包括預(yù)處理系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、微生物處理反應(yīng)系統(tǒng)、污泥沉淀系統(tǒng)，其中微生物處理反應(yīng)系統(tǒng)由系列折流反應(yīng)器構(gòu)成，整個系統(tǒng)采用外循環(huán)連續(xù)曝氣法進行曝氣。生物質(zhì)氣化洗焦廢水經(jīng)過絮凝預(yù)處理后通入曝氣池進行曝氣處理，然后進入由系列折流反應(yīng)器構(gòu)成的微生物處理反應(yīng)系統(tǒng)進行反應(yīng)，反應(yīng)器的出水再通入曝氣池進行曝氣、反應(yīng)器進行反應(yīng)，如此循環(huán)，直到完成菌株對廢水的處理過程。曝氣量與液體循環(huán)量的體積比例為80∶1。最后，處理過的洗焦廢水流進沉淀池進行沉淀。
惡臭假單胞菌ACCC10085和銅綠假單胞菌1.860菌種的馴化、馴化后菌種的擴大培養(yǎng)以及菌株的收集方法同實施例1中的方法。
惡臭假單胞菌ACCC10085和銅綠假單胞菌1.860兩種菌種的投入數(shù)量配合比例為1∶1.5。在菌種投入使用前要進行固定化處理，使用的固定化介質(zhì)為顆?；钚蕴?，密度為400-440kg/m3。
在生物質(zhì)氣化洗焦廢水通入微生物處理反應(yīng)系統(tǒng)時，溫度保持在38-40℃，pH值保持在7.0-7.3。進水時生物質(zhì)氣化洗焦廢水的COD濃度為3000mg/L，水力停留時間24h，用標準CODcr法測定，經(jīng)過整個處理過程后，廢水中COD的去除率為86％。
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)氣化洗焦廢水的微生物處理方法包括如下步驟1)在生物質(zhì)氣化洗焦廢水原水中，對惡臭假單胞菌(Pseudomonas putida)ACCC10085和銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)1.860兩個菌種分別進行馴化；2)對經(jīng)過馴化后的兩個菌種進行擴大培養(yǎng)，擴大培養(yǎng)結(jié)束后收集菌株備用；3)收集的兩個菌種的菌株同時用于處理生物質(zhì)氣化洗焦廢水。
2.一種如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)氣化洗焦廢水的微生物處理方法，其特征在于同時用于處理生物質(zhì)氣化洗焦廢水惡臭假單胞菌ACCC10085和銅綠假單胞菌1.860投放數(shù)量的配合比例為1∶0.5-1.5。
3.一種如權(quán)利要求1或2所述的生物質(zhì)氣化洗焦廢水的微生物處理方法，其特征在于在用惡臭假單胞菌ACCC10085和銅綠假單胞菌1.860處理生物質(zhì)氣化洗焦廢水時，需要對兩個菌種的菌株進行固定化處理，并在曝氣的條件下進行反應(yīng)。
4.一種如權(quán)利要求1或2所述生物質(zhì)氣化洗焦廢水的微生物處理方法，其特征在于在用惡臭假單胞菌ACCC10085和銅綠假單胞菌1.860處理生物質(zhì)氣化洗焦廢水時，包含獨立的曝氣池和反應(yīng)器，反應(yīng)器為生物膜反應(yīng)器或者顆粒活性炭反應(yīng)器，生物質(zhì)氣化洗焦廢水先通入曝氣池進行曝氣，曝氣后的廢水再進入反應(yīng)器并與其中經(jīng)過固定化處理的兩種菌種的菌株進行反應(yīng)。
5.一種如權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)氣化洗焦廢水的微生物處理方法，其特征在于曝氣采用外循環(huán)連續(xù)曝氣法，即生物質(zhì)氣化洗焦廢水經(jīng)過曝氣池曝氣、反應(yīng)器反應(yīng)后，出水再通入曝氣池進行曝氣、反應(yīng)器進行反應(yīng)，如此循環(huán)，直到完成菌株對廢水的處理過程。
6.一種如權(quán)利要求5所述的生物質(zhì)氣化洗焦廢水的微生物處理方法，其特征在于處理生物質(zhì)氣化洗焦廢水的反應(yīng)器為生物膜反應(yīng)器，曝氣量與液體循環(huán)量的體積比例為50-80∶1。
7.一種如權(quán)利要求5所述的生物質(zhì)氣化洗焦廢水的微生物處理方法，其特征在于處理生物質(zhì)氣化洗焦廢水的反應(yīng)器為顆粒活性炭反應(yīng)器，曝氣量與液體循環(huán)量的體積比例為80-120∶1。
8.一種如權(quán)利要求6所述的生物質(zhì)氣化洗焦廢水的微生物處理方法，其特征在于使用生物膜反應(yīng)器處理生物質(zhì)氣化洗焦廢水時，固定化介質(zhì)陶瓷球的平均直徑為6.5-7.5mm，反應(yīng)器的運轉(zhuǎn)溫度為35-42℃，pH值為7.0-7.5。
9.一種如權(quán)利要求7所述的生物質(zhì)氣化洗焦廢水的微生物處理方法，其特征在于使用顆?；钚蕴糠磻?yīng)器處理生物質(zhì)氣化洗焦廢水時，固定化介質(zhì)為顆?；钚蕴?，密度為400-440kg/m3，反應(yīng)器的運轉(zhuǎn)溫度為35-42℃，pH值為7.0-7.5。
10.一種如權(quán)利要求1或2所述的生物質(zhì)氣化洗焦廢水的微生物處理方法，其特征在于整個處理系統(tǒng)包括預(yù)處理系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、微生物處理反應(yīng)系統(tǒng)、污泥沉淀系統(tǒng)，其中微生物處理反應(yīng)系統(tǒng)由系列折流反應(yīng)器構(gòu)成，置于反應(yīng)器中的兩種菌種的菌株需要進行固定化處理，整個系統(tǒng)采用外循環(huán)連續(xù)曝氣法進行曝氣，即生物質(zhì)氣化洗焦廢水經(jīng)過絮凝預(yù)處理后通入曝氣池進行曝氣處理，然后進入系列折流反應(yīng)器進行反應(yīng)，反應(yīng)器的出水再通入曝氣池進行曝氣、反應(yīng)器進行反應(yīng)，如此循環(huán)，直到完成菌株對廢水的處理過程，最后，處理過的洗焦廢水流進沉淀池進行沉淀。
全文摘要
生物質(zhì)氣化洗焦廢水的微生物處理方法涉及利用微生物對生物質(zhì)氣化洗焦廢水進行降解處理的工藝，其目的在于有效地去除生物質(zhì)氣化集中供氣或發(fā)電過程中產(chǎn)生的洗焦廢水中的COD。本發(fā)明以現(xiàn)有的微生物菌種惡臭假單胞菌ACCC10085和銅綠假單胞菌1.860為基礎(chǔ)，通過在一定條件下的馴化，可以明顯提高兩種菌種對生物質(zhì)氣化洗焦廢水的降解能力，提高處理廢水的效率。此外，采取細胞固定化技術(shù)和曝氣方法等必要措施，能進一步增強廢水處理效果。曝氣可以直接在反應(yīng)器中進行，也可以在專門的曝氣池之中進行。用微生物對洗焦廢水進行降解，對防止生物質(zhì)氣化洗焦廢水的二次污染以及節(jié)約水資源都能發(fā)揮重要的作用。
文檔編號C02F3/22GK1626459SQ20031011706
公開日2005年6月15日 申請日期2003年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月8日
發(fā)明者楊秀山, 田沈, 吳創(chuàng)之, 張文華 申請人:首都師范大學(xué)