一种处理含磷污水的装置 |
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| 申请号 | CN201710126050.8 | 申请日 | 2017-03-05 | 公开(公告)号 | CN106745825A | 公开(公告)日 | 2017-05-31 |
| 申请人 | 裴余国; | 发明人 | 裴余国; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种处理含磷污 水 的装置，该装置中使用了固定化菌，该装置包括 沉淀池 、三个 生物 反应器 池和至少一个 太阳能 板组成。该装置具有较好的去除磷的效果，具备较好的应用前景。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种处理含磷污水的装置，其特征在于:由沉淀池、三个生物反应器池和至少一个太阳能板组成。 |
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| 说明书全文 | 一种处理含磷污水的装置技术领域背景技术[0002] 随着水污染的日益加剧，为了寻找高效低耗的污染防治技术，自20世纪70年代以来，多种以大型水生植物为核心的污水处理和水体修复的生态技术被广泛研究和应用。大量工程实践表明，这项技术具有低投资、低能耗等优点，因此近年来已成为环境领域的研究热点之一。但是该方法技术复杂，投入成本高，使用不便。 [0003] 鉴于严峻的水体富营养污染现状，大量的其他的去除技术得到广泛和深入的研究。目前研究最多的是生物方面的除磷措施，尤其是生物膜反应器，应用于污水处理的实用生物膜反应器工艺型式各异，主要分为典型生物膜反应器工艺(例如生物膜滤池和生物膜转盘等)和实用新型生物膜反应器工艺(生物膜流化床、移动床生物膜反应器(MBBRs)以及序批式生物膜反应器(SBBRs)等)。然而，上述生物膜反应器绝大数是针对污水中无机磷进行设计和去除，而专门针对污水(如养殖业废水)中有机磷的去除技术和方法研究相对较少，传统针对无机磷的处理技术已经不再适应污水中有机磷的去除，难以达到有效的净化效果。其次，目前对有机磷污水一般采用化学试剂法，先采用化学试剂将污水中有机磷转化无机磷后，再进行去除，操作繁琐，费用昂贵，且容易造成二次污染。与此同时，面源污水亟需治理，针对面源污水一般分布面积大、污染量广以及难以集中控制等特点，传统的点源生物膜除磷反应器工艺已不适合，且难以达到满意的去除效果，再加上上述生物膜反应器一般造价昂贵，运行维护繁琐，占地耗时，难以实际应用到面源污水中有机磷的治理。 [0004] CN 103466786 A中公开了一种低成本去除污水中有机磷的方法，其特征在于，首先选取价格低廉的人工弹性填料为光合生物膜富集材料，然后对光合生物膜富集材料进行设计和修饰，使其能够快速稳定富集微生物形成生物膜，同时根据实际工程所需，设计相应规模的尺度和面积的处理系统，在受污水体中进行布置，从而对污水中有机磷产生有效的去除效果。但是该方法只能去除有机磷，同时由于生物具有不确定性，并不能保证稳定的去除效果。 [0005] CN102351347A中一种超高浓度含磷污水的处理方法，属于环境化工水污染控制领域，该方法包括以下步骤：将污水排放到集水井中；待污水中的砂状颗粒自由沉降到池底后，将污水排入调节池中，并向调节池内加入硫酸溶液，当调节池内液体的PH值达到8时，停止加入硫酸溶液；将调节后的污水排入到地下沉淀池中，此步骤中分三个处理阶段：第一阶段，向沉淀池中加入氯化钙；第二阶段，向经第一阶段处理过后的污水中加入过氧化氢；第三阶段，向经第二阶段处理过后的污水中加入复合絮凝剂。该方法中使用了大量的化学试剂，并不是环境友好型，而且投入成本也过高，并不适宜大规模推广使用。 发明内容[0007] 本发明的目的是通过以下方式实现的： [0008] 一方面，本发明提供一种城市污水的除磷处理装置，其特征在于：由沉淀池、三个生物反应器池和至少一个太阳能板组成；三个反应器池之间通过管道相通；反应器中置有固定化微生物和水下搅拌装置；反应器侧面设有进排水口，底部设有污泥收集装置和污泥排进控制装置；沉淀池可以将固体杂物去除，太阳能板可以为整个装置提供电力，特别是驱动水泵的运转，节约能耗，实现真正的零排放。其中生物反应器池中均匀分布有固定化微生物，所述微生物具有除磷功能。 [0009] 进一步的，本发明提供一种具有除磷的微生物，所述微生物为反硝化聚磷菌蜡样芽孢杆菌H-hrbOl，保藏号为CGMCC N0.5939，其中所述的菌株被导入编码SEQ ID NO：1所述的酶的基因。该酶是申请人通过前体基因组文库筛选获得的具有显著提高菌株除磷效果的特异蛋白。 [0010] 进一步的，本发明提供所述酶的变体，具有提高的去磷活性，所述酶变体为相对于酶原始氨基酸序列分别进行如下突变A21T、W63H、D89T、G121W、M123Q、Q131P、L145A、K190P、D191P、V203H、S212E，所述酶原始氨基酸序列如SEQ ID NO：1所示。其中A21T代表在21位点处的A替换为T。 [0011] 进一步的，本发明提供一种污水处理方法，将导入了目的蛋白的芽孢杆菌制备固定化小球，然后导入到生物反应器池中进行反应即可有效除磷。 [0013] 另外，本发明提供一种固定化包埋菌小球的制备方法，将制备好的固定化空白小球放入湿菌与灭菌生理盐水的质量体积比(g:ml)为2:100的菌悬液中，吸附2h，取出壳聚糖球并用灭菌生理盐水洗涤后备用。 [0014] 另外，提供一种处理磷的小试方法，分别称取2g固定化空白小球、固定化包埋菌小球，然后分别放入装有200ml磷浓度为20mg/L废水的500ml锥形瓶中，在28℃、150r/min摇床中处理，每隔一定时间0、12、24、36、48、72(h)取废水5微升，于离心机中离心，取上清，按照钼酸铵分光光度法(GB11893-89)测定其中总磷含量，计算除磷率。 [0016] 图1是含磷污水的装置，1是太阳能板，2是生物反应器池。 [0017] 实施方式 [0018] 实施例1转基因工程菌的制备 [0019] 保藏号为CGMCC N0.5939的反硝化聚磷菌蜡样芽孢杆菌H-hrbOl，通过本领域常规的试验方法将SEQ ID NO：1所述的酶导入，命名为H-hrbOl-1。 [0020] 进一步的，提供所述酶的变体，分别为在SEQ ID NO：1的基础上，在A21T,W63H,D89T,G121W,M123Q,Q131P,L145A,K190P,D191P,V203H,S212E或P241K存在一个突变。其中A21T代表在21位点处的A替换为T。这些分别导入了突变后酶的菌株命名为：H-hrbOl-1-A21T，H-hrbOl-1-W63H，H-hrbOl-1-D89T，H-hrbOl-1-G121W，H-hrbOl-1-M123Q，H-hrbOl-1-Q131P，H-hrbOl-1-L145A，H-hrbOl-1-K190P，H-hrbOl-1-D191P，H-hrbOl-1-V203H，T H-hrbOl-1-S212E，H-hrbOl-1-P241K。 [0021] 实施例2固定化微球的制备 [0022] 固定化空白小球的制备：将2.5％壳聚糖胶体溶液用8号针头滴入凝结液(20％甲醇和30％NaOH)中，作用2h后得到中空壳聚糖球，取出用去离子水洗涤，备用。 [0023] 分别将实施例1制备得到的转基因菌株培养至菌浓为2.5*109个/mL。将前述制备好的固定化空白小球、离心收集的湿菌、灭菌生理盐水的质量体积比1g：1g：100ml制备为菌悬液，吸附2h，取出壳聚糖球并用灭菌生理盐水洗涤后，即可获得相应的固定化微球。 [0024] 实施例3磷去除效果验证 [0025] 分别称取2g固定化空白小球、固定化包埋菌小球，然后分别放入装有200ml磷浓度为20mg/L废水的500ml锥形瓶中，在28℃、150r/min摇床中处理，每隔一定时间0、12、24、36、48、72(h)取废水5微升，于离心机中离心，取上清，按照钼酸铵分光光度法(GB11893-89)测定其中总磷含量，计算除磷率。结果如下： [0026] [0027] [0028] 从上表可以看出，本发明提供的菌株相对于原始的菌株，能够在更短的时间内即可实现高效降解磷的效果，而且最终磷的去除率更加高，最高可到99.36％比未导入基因前的96.30％具有较大幅度的提高。更加适宜于工业化应用。 [0029] 实施例4污水磷去除效果验证 [0030] 取生活污水，经测定，其中含有无机磷和有机磷混合物，含磷量共计30mg/L。采用相应的菌株，采用实施例4的方法，其中固定化菌的添加量为10g/L。将污水先经过沉淀池10h、然后将污水依次通入三个生物反应器池(每个池的加液量为10t)，太阳能板为螺旋桨提供动力，水流量为0.5t/h，依次导入三个反应池，最终反应之后的废水按照国标测量其中的含磷量，具体结果如下，每一个菌对应一个完整的测量步骤。结果如下： [0031]菌名/ P去除率(100％) H-hrbOl 90.17％ H-hrbOl-1 98.76％ H-hrbOl-1-A21T 98.30％ H-hrbOl-1-W63H 97.99％ H-hrbOl-1-D89T 99.01％ H-hrbOl-1-G121W 98.26％ H-hrbOl-1-M123Q 98.01％ H-hrbOl-1-Q131P 98.36％ H-hrbOl-1-L145A 98.50％ H-hrbOl-1-K190P 98.43％ H-hrbOl-1-D191P 98.36％ H-hrbOl-1-V203H 98.78％ H-hrbOl-1-S212E 98.86％ H-hrbOl-1-P241K 78.65％ [0032] 另外，再检测污水中的COD，结果表明处理后污水中COD值均低于10mg/L。 [0033] 从以上结果可以看出，本发明的菌株可以用于污水的去P处理，并且去除效率较高，具有较好的工业化应用前景。 |
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