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工业废水的生物处理

用于处理废水的微生物及方法

添加时间:2020/06/10

  本发现涉及诀别的微生物,其特性正在于,它也许告终:i)凯氏氮、氨型氮和/或氮氧化物向气态氮的转化;以及ii)含碳物质向二氧化碳的转化;这两种转化都正在需氧条款下举行。本发现还涉及行使所述微生物来治理废水的伎俩。

  5.权益央求2至4中任一项的用处,其特性正在于,不向待治理的废水中添 加外部碳源。

  6.权益央求2至4中任一项的用处,其特性正在于,所述治理正在简单的逛离 活性污泥池中举行。

  7.权益央求2至4中任一项的用处,其特性正在于,所述治理正在具有作育物 的装备中举行,所述作育物固定正在援救物上。

  8.权益央求2至4中任一项的用处,其特性正在于,预先通过陆续作育来产 生所述微生物。

  9.权益央求8的用处,其特性正在于,所述微生物的陆续作育正在无菌条款下 举行。

  ii)通过屡屡提供正在次序i)中发作的作育物来对包括待治理的废水的处 理装备举行主动给料;和

  iii)正在所述治理装备中,正在需氧条款下,对废水中所包括的含碳物质和 含氮物质举行生物治理。

  12.权益央求11的治理废水的伎俩,个中次序iii)的含碳物质的生物处 理和含氮物质的生物治理同时举行。

  13.权益央求11或12的伎俩,个中所述废水治理装备是具有逛离活性污 泥的曝气池。

  14.权益央求11或12的伎俩,个中所述废水治理装备正在具有作育物的装 置中,所述作育物固定正在援救物上。

  15.权益央求11或12的伎俩,其正在用所述治理装备治理废水的次序上逛 网罗评估输入的废水关于所述微生物的毒性的次序。

  16.权益央求10至12中任一项的伎俩,个中所述微生物被固定正在援救物 上。

  17.权益央求16的伎俩,个中独立地或者以与一种或众种特意用于治理碳 质污染的微生物共作育的式样固定所述微生物。

  18.权益央求10至12中任一项的伎俩,个中待治理的废水包括大于30g/l 的凯氏氮。

  本发现涉及废水去污染的周围。尤其地,其涉及也许正在需氧条款下转化含碳物质和含氮物质的新型微生物的诀别和外征。该微生物尤其可用于通过生物学式样来治理负载有碳和氮的排放物(effluent)。

  目前,以生物学式样治理含碳和含氮物质采用起码两品种型的微生物,第一品种型特意用于治理含碳物质,第二品种型特意用于治理含氮物质。

  这是由于,有机物质的去污染寻常正在活性污泥池(des bassins àbouesactivées)中举行,个中含碳物质正在需氧条款下被转化为生物质和二氧化碳。备选地,有机物质可能正在厌氧条款下被转化为生物质和甲烷。

  正在所述治理中的一种或另一种之后,正在正举行治理的废水的氮载荷(chargeazotée)已经很高。氮载荷的治理需求株连特意的微生物的后续次序。

  现正在,存正在用于将水性排放物中所包括的氨式样(NH3)或氧化式样(NO2-、NO3-)的氮转化为气态氮(N2)的分别伎俩。

  现在最众数的治理伎俩由下述次序构成:需氧硝化次序,以及随后的无氧反硝化次序。

  反硝化网罗正在电子供体存正在的环境下,通过大大都功夫异养的、具有反硝化成效的微生物群体将无机氮的氧化式样(亚硝酸盐(NO2-)、硝酸盐(NO3-)) 还原成气态化合物(N2)。该流程通过很众细菌来告终,所述细菌网罗比如属于假单胞菌属(Pseudomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)、副球菌属(Paracoccus)、硫杆菌属(Thiobacillus)、产碱菌属(Alcaligenes)的物种。因而,氮的氧化式样的还原与有机化合物的氧化相偶联。这流露,碳是一种限制反硝化的身分。这是由于,借使待治理的水性排放物的含碳物质浓度亏损以保持用于氮的治理的活性微生物群体,那么增添外源碳源就可以显得关于反硝化反响器的优秀运转来说是一定的。借使待治理的排放物负载有很少的碳(碳/氮比(C/N)4),或者借使正在反硝化前体验了发端的倾析,则环境越发是如斯。

  可能正在包括反硝化细菌的缺氧池中,正在硝化次序后,通过治理所采集的排放物来推行反硝化。

  遵循另一种运作形式,硝化池可能通过使其缺氧而周期性地用作反硝化池,比如通过隔绝氧气的供应,和通过增添电子供体,个中甲醇是最常常行使的。

  正在该硝化-反硝化伎俩的偏差当中,防卫到,自养型硝化菌株具有低的发展速度。这种动力学特性导致正在池中的大批停滞功夫,而这又形成需求或者安排大范围的措施(ouvrages),或者通过新措施来伸长治理链,这导致更高的投资本钱。其余,正在附加池中举行反硝化次序的环境下,一定向反硝化菌群供应有机碳源,比如甲醇,这可以形成运转本钱的逾额。

  另一种治理氨型氮的伎俩称作Anammox(厌氧氨氧化(Anaerobic AmmoniaOxidation)),其使得也许告终氨型氮和亚硝酸盐向气态氮的生物转化。该反响可能如斯来举行:正在离开的池中治理硝化排放物(包括亚硝酸盐和未反响的铵),以产负气态氮。遵循另一种运作形式,硝化池可能通过瓜代变换有氧或无氧条款来举行操作,或者正在范围氧的条款陆续地来举行操作。正在此环境下,硝化细菌关于氧气的破费发作了Anammox伎俩的缺氧条款。也许催化Anammox反响的细菌可能从向例的活性污泥(boues activées)中获取,正在后者包括厌氧氨氧化布罗卡德氏菌(Brocardia anammoxidans)类型的浮霉状菌细菌(bactériesplanctomycètes)的环境下。

  Anammox伎俩重要的偏差是所行使的浮霉状菌细菌的低发展速度,这形成长的摆设起动阶段。其余,这些细菌的作育条款以及其以纯作育物式样的保持已经是艰难的。末了,局部硝化(50%的从氨向亚硝酸盐的转化)该当全部获得限度,这正在实质的运转条款下是难以告终的。

  置于Anammox治理上逛的Sharon伎俩同意获取局部硝化。Sharon伎俩基于氧化氨的细菌和氧化亚硝酸盐的细菌之间存正在的发展速度的区别。该治理以云云的水压保存功夫(temps de rétention hydraulique)来运作,即所述水压停滞功夫低于氧化亚硝酸盐的细菌的发展速度,可是高于氧化氨的细菌的发展速度(差不众一天)。因为没有污泥的保存,氧化亚硝酸盐的细菌不正在反响器中保持,并所以被扫除。

  近来,粪产碱菌(Alcaligenes faecalis)的菌株被判决为也许正在需氧条款下推行硝化和反硝化。菌株粪产碱菌sp.No.4的环境这是如斯,其描摹于Joo等人的著作中(Biotechnology Letter(2005)27:773-778)。借助于该菌株,可能正在单个需氧次序中告终氨型氮的治理。

  然而,该细菌分别意将所有氨型氮转化为气态氮。这是由于,不行渺视的量的反硝化中心产品会积聚。因而,正在最好的环境下,正在需氧条款下,以10的C/N比,基于行使粪产碱菌sp.No.4来治理高含量的铵,导致通过反硝化而扫除40-50%的NH4+,而且90%的反硝化产品是气态氮。另一方面,这种细菌正在高C/N比时最佳地施展效率,这就需求向待治理的排放物添加碳(Joo等人,(2005))。

  因而,目前,废水中的氨型氮的治理机能的改革通过向现有摆设增添行使活性污泥或生物滤器的称为第三治理的卓殊治理来获取。关于实践这些治理而言所一定的装置和措施意味着高程度的投资,而且当变得需求增添含碳底物时,比如当反硝化的时分,还发作大批的运转本钱。

  本发现旨正在缓解现有技巧的偏差,而且描摹了正在简单需氧次序中通过异养微生物经生物学式样来治理含碳物质以及凯氏、氨或氧化式样的氮的伎俩,所述异养微生物具有使得也许安排尺寸减小的净化措施的高发展速度。

  本发现还旨正在获取净化站(station)的运转本钱的裁减,越发是那些行使置于硝化池下逛的反硝化池的净化站。这是由于,因为氨型氮正在曝气池中转化为气态氮,所以置于下逛的缺氧的反硝化池不再有效。

  因而,所发作的本钱撙节一方面来历于撤消了有机含碳底物(甲醇类型)的增添,另一方面来历于通过无氧治理次序的去除而裁减了污泥的发作。

  正在本文中,申请人已诀别出了新型微生物,其也许正在需氧条款下转化含碳物质和含氮物质,这使得其正在废水治理中尤其有效。

  凯氏氮网罗有机式样的和氮式样的氮,拂拭含硝的(nitreuse)式样(亚硝酸盐、硝酸盐)。

  优选地,本发现的微生物也许将凯氏氮、氨型氮和/或氮氧化物转化为气态氮,同时积聚少于1%的氮氧化物。

  更优选地,本发现的微生物也许告终凯氏氮、氨型氮和/或氮氧化物向气态氮的转化,同时积聚少于1%的氮氧化物,所述转化正在介质的C/N比小于4,优选小于3,优选大约1.5时是最佳的。

  特别尤其优选的是云云的如前所述的诀别的微生物,其特性正在于,它正在外施质料载荷(CMA)大于或等于0.2kgDBO5/kg MVS/j,优选大于0.5kg DBO5/kg MVS/j的条款下转化凯氏氮、氨型氮和/或氮氧化物。

  本发现的微生物优选属于产碱菌属(Alcaligenes),尤其地属于粪产碱菌物种。

  本发现延迟至从菌株CNCM I-3448衍生的微生物,其具有正在需氧条款下转化含碳物质和含氮物质的才能。

  “衍生的微生物”意指任何源自菌株CNCM I-3448的微生物,其可能因为比如菌株CNCM I-3448的作育、突变、转化的次序或者乃至其与另一种微生物一同发展的次序而发作,而且其保存了菌株CNCM I-3448的根本特性。

  本发现微生物的优选用处涉及正在需氧条款下将废水中所包括的凯氏氮、氨型氮和/或氮氧化物转化为气态氮。

  遵循本发现用处的一个方面,积聚少于1%的氮氧化物(NO3-、NO2-)。

  更优选地,本发现微生物的用处涉及正在需氧条款下共同治理废水中所包括的凯氏氮、氨型氮和/或氮氧化物以及含碳物质。

  尤其地,正在本发现的用处流程中,凯氏氮、氨型氮和/或氮氧化物被转化为气态氮,以及含碳物质被转化为二氧化碳。

  本发现的用处可能正在介质的外施质料载荷(CMA)小于0.2kg DBO5/kg MVS/j的条款下推行。

  本发现的用处的优选特性之一正在于,废水中所包括的凯氏氮、氨型氮和/或氮氧化物以及含碳物质的共同治理正在简单的逛离活性污泥池(bassin deboues activées libres)中举行。

  备选地,本发现的用处的特性正在于,废水中所包括的凯氏氮、氨型氮和/或氮氧化物以及含碳物质的共同治理正在具有固定正在援救物上的作育物的装备中举行。

  遵循另一个方面,本发现涉及预先通过陆续作育发作的如前所述的微生物的用处。优选地,所述陆续作育正在无菌条款下举行。更优选地,所述陆续作育正在采选压力下和以不确定的接连功夫来举行。

  本发现另一个主意涉及治理废水的伎俩,其特性正在于,行使了如前所述的微生物。

  ii)通过屡屡提供正在次序i)中发作的作育物来对包括待治理的废水的处 理装备举行主动给料;和

  iii)正在所述治理装备中,正在需氧条款下,对废水中所包括的含碳物质和含氮物质举行生物治理。

  遵循本发现的一个方面,次序iii)的含碳物质的生物治理和含氮物质的生物治理同时举行。

  优选地,正在次序ii)和iii)中所提及的废水治理装备是曝气池(bassind′aération)。

  本发现的主意还正在于限度废水的生物去污染的功用,以便遵循范围身分比如碳和/或氮载荷添加来优化排放物的治理。

  其余,更优选地,正在遵循前面描摹的伎俩之一的曝气池的逛离污泥中存正在的本发现微生物的活性通过下列式样来评估:向作育装备中守时迁移样品,然后与正在采选压力下保持的所述微生物的作育物比拟较。

  遵循另一个推行计划,本发现的伎俩平行地网罗:正在治理装备中通过本发现的微生物举行凯氏氮、氨型氮和/或氮氧化物以及含碳物质的需氧转化,正在含有关于微生物发展而言一定的养分物(碳源、氮源...)的介质中陆续作育本发现的微生物,以便按期地用所述微生物接种该治理装备。

  优选地,微生物的发展正在无菌作育条款下正在同意作育本发现微生物的装备中举行。更优选地,该作育正在采选压力下和以不确定的接连功夫来举行。

  遵循本发现的一个实在推行计划,将这种平行作育物用于守时地接种具稀有百升至数立方米的体积的扩增反响器,正在个中非无菌地大批发作本发现微生物的作育物。作育介质可能是合成的或者包括待治理的废水,而且务必具有富裕的采选性以督促所述微生物的大批发作。可能遵循确定的频率向废水治理装备(比如,具有逛离活性污泥的曝气池)中主动地屡屡提供该作育物。因为本发现的微生物应用正在待治理的废水中存正在的有机物质动作碳源,所以正在治理装备中并不增添有机底物比如甲醇来督促本发现的微生物的保持。

  备选地,有利地,正在次序ii)和iii)中提及的废水治理装备是具有固定正在援救物上的作育物的装备。

  遵循本发现伎俩的另一个方面,所述伎俩正在所述治理装备上逛网罗评估输入的废水关于所述微生物的毒性的次序。尤其地,该毒性评估次序可能基于衡量所述微生物正在所述废水中的发展。

  所以,可能将关于该微生物有毒并所以关于凯氏氮、氨型氮和/或氮氧化物向气态氮的转化无益的排放物导向安然池以备后续治理。

  所述援救物可能网罗组织化(structuré)类型或其他类型的衬料(garnissage),其同意优化本发现微生物的作育群体的种植、其固定以及其正在有利条款下的发扬。所述衬料可能是本周围技巧职员已知的分别类型或分别资料。

  尤其地,独立地或者以与一种或众种特意用于治理碳质污染的微生物共作育的式样固定本发现的微生物。

  本发现的微生物正在援救物外面上的散布应尽可以地好,而且该伎俩的优秀实践依赖于正在所述微生物与待治理的排放物之间的迁移。正在曝气方面,该当如斯安排所述摆设,纵使得氧气的迁移关于固定正在援救物上的净化用微生物尽可以有用。另一方面,闭于待治理的污染物(越发是凯氏氮、氨型氮和/或氮氧化物以及含碳物质),需求将排放物向固定的微生物优秀地迁移,以及关于微生物的代谢产品(越发是二氧化碳和气态氮)则以相阻挠象迁移。

  遵循本发现,待治理的废水网罗任何废水,岂论其是市政、工业、农业来历的照旧任何其他来历的,所述废水包括明显程度的氨型氮。待治理的排放物中的凯氏氮或氨型氮含量为比如50mg/l,越发是1g/l,尤其是30g/l。待治理的废水还可往后自于用于净化含有氨型氮的气体的水。

  待治理的废水中还包括明显程度的有机碳。有机碳的总含量可认为比如80mg/l,越发是1g/l,尤其是80g/l或95g/l。

  遵循另一个方面,本发现的伎俩伴跟着少于1%的氮氧化物(NO2-、NO3-)的积聚。

  使东西有都邑来历废水的均匀构成的归纳排放物,对有用体积为1升的发酵罐举行陆续给料。该排放物的构成如下:53mg/l以(NH4)2SO4式样的N-NH3, 82mg/l以乙酸钠式样的总有机碳(carbone organique total,COT),0.1g/lK2HPO4和本周围技巧职员已知用于督促所述微生物发展的微量元素。借使需要,用HCl/NaOH将溶液的pH调度至8。

  作育物的曝气通过压缩氛围胀泡来确保(溶化氧的浓度大于3mg/l)。氛围的独一出口相联至包括有2升pH 5的经排泄纯化的水的胀泡器。此种安装的主意是确保,正在举行排放物的陆续生物降解时,氨不因为曝气而被排出。

  当到达安静的运转形态时,胀泡器(pH 5)中的氨浓度为零,干物质的均匀浓度为0.7g/l,90%的输入的碳(COT)被转化为生物质或二氧化碳。

  测得氨型氮裁减99.9%,其被转化为生物质或气态氮。因而,所获取的氮的生物转化产率大于99.9%。

  行使重要包括来历于肽临蓐流程的含氮溶剂(比如乙腈或二甲基甲酰胺)的废水,对有用体积为7.5升的发酵罐举行陆续给料。

  对该排放物的理会显示出,总有机碳(COT)的浓度为95g/l,和凯氏氮的浓度为34g/l(根本上来自于乙腈)。

  输入至作育物中的氛围(8升/分钟)通过增湿器。氛围的独一出口相联至包括有2升pH 5的经排泄纯化的水的胀泡器。此种安装的主意是确保,正在举行 排放物的陆续生物降解时,凯氏氮不因为曝气而被排出。查察到,正在气态排放物中的凯氏氮的流量相当于输入流量的非常之一。

  当到达安静的运转形态时,胀泡器(pH 5)中的凯氏氮浓度为零,干物质的均匀浓度为10g/l,98%的输入的碳(COT)被转化为生物质或二氧化碳。

  其余,正在介质中和正在出口排放物中氮的氧化式样(NO2-和NO3-)的积聚少于1%,而且是目前的(12小时)。

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