一种利用酵母菌诱导磷酸盐结晶的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种利用酵母菌诱导磷酸盐结晶的方法，来回收废水中的磷。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，用于处理废水并从废水中回收磷的方法，通常有生物除磷法，化学凝聚沉淀法和结晶除磷法。目前生物除磷法在水处理中占有主导地位，生物法除磷主要依靠聚磷细菌，利用聚磷菌在好氧环境下能摄取磷的生物特性来达到去除磷的目的。聚磷菌(Polyphosphate Accumulating Organisms,PAOs)在厌氧和好氧环境中表现出不同生物活性，在厌氧环境下，聚磷菌以挥发性脂肪酸为碳源，合成PHAs贮存于体内保存能量，并释放体内原先储存的磷，但在好氧条件下，聚磷菌通过分解体内贮存的PHAs获得能量，过量的吸收废水中磷贮存于自身体内，最后通过排放富磷污泥来达到去除磷的目的。普通聚磷细菌虽然能去除废水中磷，但是主要是作为营养物质吸收到细胞体内，且富含聚磷菌的污泥处置困难，无法回收利用。
[0003]然而随着目前科技的发展，酵母菌作为在生物法处理中的一种主要的微生物也逐渐引起研宄者的重视。酵母菌是一种真菌，主要分为氧化型酵母和发酵型酵母。根据目前科研工作者对酵母菌的研宄，酵母菌对有机物有很强的去除能力，由于酵母菌本身含有氧化酶，酵母菌能将废水中大分子有机物氧化为小分子简单有机物，然后通过糖酵解产生丙酮酸及少量ATP。发酵型酵母会利用丙酮酸转化为乙醇并产生大量ATP，氧化型酵母则先将丙酮酸转化为乙酰辅酶，最后通过三羧酸循环转化为二氧化碳和水等小分子物质，并产生大量能量，已达到降解有机物的目的。而且酵母菌对特异性的一些金属离子有一定的去除能力，酵母菌可以利用氧化还原，表面络合及离子交换等手段吸附废水中的一些金属离子。微生物对对金属离子的去除主要依靠其吸附作用，吸附可分为为主动吸附和被动吸附。主动吸附是指金属离子和微生物自身产生的一些酶结合，在微生物体内富集，被动吸附主要和微生物表面的基团有关，微生物表面的一下羧基和羟基能和一些金属离子结合，金属离子自动附着微生物表面。
[0004]化学法除磷虽然效率较高，利用足够的药剂能达到一级A排放标准()的排放标准。但是化学法需要消耗大量的化学药剂，运行成本较高。同时产生的化学污泥成分复杂，处置困难，易造成二次污染。生物法相比化学法较为经济实用，但是生物除磷法稳定性较差，单纯通过生物法很难达到排放标准。同时无论是化学法还是生物法去除的磷都很难回收，无法实现磷资源的回收利用，不符合社会主义可持续发展的目的。
[0005]结晶法是目前公认能够有效去除和回收磷资源的技术手段(De-Bashan L.E.,Bashan Y，发表在《Water Research》，2004年第38卷19期)。结晶法主要通过控制一定反应条件，如PH，温度，离子条件等，使废水中的磷和特定的离子形成具有一定晶型的化合物。如磷酸铵镁，羟基磷灰石等，已达到去除和回收废水中磷的目的。近年来，许多国家已经将结晶除磷用于实际生产中，但结晶除磷面临的一些问题仍没有很好的解决，如结晶反应的药剂成本过高，如何回收低浓度的磷等。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供了一种利用酵母菌诱导磷酸盐结晶的方法，本发明结合酵母菌主动吸附金属离子的特性，配置特定的培养基，利用酵母菌诱导磷酸盐结晶，最后达到去除和回收磷的目的。
[0007]为解决上述技术问题，本发明的技术方案为:一种利用酵母菌诱导磷酸盐结晶的方法，包括以下步骤:
1)酵母菌的筛选:a、收集滤料表面的生物膜；b、利用固体培养基分离筛选培养生物膜中的酵母菌；
2)酵母菌对磷酸盐结晶的诱导:在钙盐培养基和镁盐培养基中利用从生物膜中筛选的酵母菌诱导磷酸盐结晶的产生。
[0008]具体通过以下的步骤来实现:富含酵母菌的生物膜来自稳定运行的曝气生物滤池。生物滤池高1000mm，直径80mm。过滤填料为普通陶粒，粒径为3_5mm，填料高度为700mm。生物滤池采用自然挂膜的方式，处理普通生物污水。控制水力停留时间为2h，溶解氧为3-5mg/L，每隔10天反冲洗一次，连续培养3个周期，从每个周期出水水质稳定阶段取富含生物膜的滤料。
[0009]取富含生物膜的滤料50颗左右放入10mL的锥形瓶中，加入无菌的生理盐水50mL。首先在功率30W，频率为35KHz超声清洗锅超声5min，震下滤料表明的生物膜，然后在恒温振荡器中以200转/min的转速振荡1.5小时。然后取锥形瓶中的悬浮液备用。
[0010]本发明用特定的固体培养基分离备用悬浮液中酵母菌。培养基的各种营养物质的组成比例为:葡萄糖40g/L，蛋白胨10g/L，琼脂20g/l，KC11.8g/L，KH2P046mmOl/L。酵母菌的适应生长pH为3-5，为了抑制其他细菌的生长利用0.5mol/L的盐酸调节pH=4，同时在灭菌后培养基中加入100mg/L的金酶素，20mg/L的链霉素和20mg/L的氯霉素。利用涂布平板法取0.5mL的混合均匀的备用悬浮液均匀涂布在平板培养基表面，在25°C的恒温生物培养箱中培养72小时。在经过72小时的培养的平板上明显发现生物菌落。利用API 20CAUX系统法明显发现有足够多的酵母菌富集。
[0011]本发明利用钙盐培养基和镁盐培养基来诱导酵母菌促进磷酸盐结晶。钙盐培养基的组成成份:酵母浸膏10g/L，蛋白胨5g/L，葡萄糖lg/L，琼脂18g/L和醋酸钙4g/L。镁盐培养基的组成成份:酵母浸膏10g/L，蛋白胨5g/L，葡萄糖lg/L，琼脂18g/L和醋酸镁8g/L。利用0.5mol/L的氢氧化钠调节pH=7.2。培养基在120°C灭菌锅中灭菌20min。
[0012]取富集的酵母菌落ImL于1mL无菌水中，摇晃溶解，然后取500uL的菌液均匀涂布在制作好的钙盐培养基和镁盐培养基表面。分别标记涂有菌液钙盐培养基Cl，空白钙盐培养基C2，涂有菌液的镁盐培养基M1，空白的镁盐培养基M2及普通培养基(不含钙镁离子)BI。制作好的培养基置于25°C的生物恒温培养箱中培养30天，每隔5天观察培养基表明菌落和结晶生长条件。
[0013]每隔5天观察不同培养基酵母菌和结晶物质生长的情况。经过5天的培养明显在培养基Ml和Cl中有明显的菌落形成，同时通过切片观察，在形成的酵母菌菌落的周围和表明有颗粒球形和椭球型的颗粒形成。经过10天的培养的培养基表面形成的结晶体无论是数量还大小都有明显的增长。经过20天的培养，无论是培养基中的菌落还是结晶体的增长都变化不大。培养基M2和C2及BI培养期间一