一种光合细菌污水处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水处理领域，尤其涉及一种光合细菌污水处理方法。
【背景技术】
[0002]随着我国工业化进程的加快、社会经济的高速发展，工业废水排放量逐年加大。大量的工业废水排放到环境中去，会造成水环境造成严重的污染，废水处理任务艰巨。
[0003]现行的废水处理方法包括活性污泥法与生物膜法。其中活性污泥法作为传统的生物污水处理法被广泛地应用于污水处理中。但是，活性污泥法易产生大量的剩余污泥。这些剩余污泥不仅较难处理，会增加处理处置费用，而且污泥的堆放会占用土地资源；另外，污泥中所含的有毒有害物质如重金属，以及污泥产生的臭气等，会扩散到环境中，易引起二次污染。
[0004]光合细菌（Photosynthetic bacteria，PSB)污水处理方法是近年来新发展起来的一种污水处理方法。光合细菌菌体无毒，其体内含60%以上的蛋白质，并富含例如B12、叶酸等多种维生素，其体内的生物素含量是酵母的几千倍，其中类胡萝卜素的应用价值尤为突出。其与传统的活性污泥污水处理方法相比具有可回收单细胞蛋白、二次污染物少等优势而受到广泛的关注，即其能在削减污染、保护环境的同时回收各种生物资源，从而实现污水处理零费用，进而取得环境效益与经济效益的统一。但是，传统光合细菌污水处理工艺中光合细菌的产量较低，削弱了光合细菌作为类胡萝卜素提取来源的回收价值。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种光合细菌污水处理方法，包括如下步骤：
[0006](1)将光合细菌异养培养2-3天，使其处于对数生长期，其中，所述光合细菌为一株从池塘中自行分离的红假单胞菌；
[0007](2)将光合细菌菌液按5% -50%体积接种到含有废水的光反应器中，其中，废水初始浓度为3000-10000mg/L，同时对光合细菌施加0. 5-10分钟的低频低强度超声波刺激，其中，低频低强度超声波为超声频率小于或等于1MHz，超声声强小于或等于3W/cm2的超声波；
[0008](3)基于步骤（2)中提供的营养条件，在光反应器中对光合细菌进行分批培养，采用白炽灯作为光源，调节光反应器与白炽灯之间的距离，保持光强度为1000-50001UX ;通过控制曝气量使光反应器中的溶解氧浓度小于0. 5mg/L ;废水的pH控制在6. 0-9. 0之间，培养温度控制在25-40 °C ；
[0009](4)光合细菌在光反应器中培养81-120小时后，用0. 22微米滤膜截取反应器中的光合细菌，并提取类胡萝卜素，取滤后上清液测废水COD。
[0010]进一步，光合细菌在光反应器中培养81-120小时的过程中，选择加超声的时间点分别为：第0小时0. 5-10分钟或第0小时和第9小时各0. 25-5分钟或第0小时和第27小时各0. 25-5分钟。
[0011]与现有技术相比本发明的有益效果是:采用低强度超声波辐照来提高光合细菌产量和类胡萝卜素产量，实现了光合细菌和类胡萝卜素的高效积累与废水处理同步进行。
【附图说明】
[0012]图1是本发明案例I和案例2中光合细菌生物量和类胡萝卜素随时间的变化曲线图；
【具体实施方式】
[0013]下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0014]下面结合具体实例和说明书附图对本发明做进一步说明。
[0015]本发明的是实施例提出了一种光合细菌污水处理方法，该方法不仅能够提高类胡萝卜素产量，而且能够有效地去除废水中的污染物质，该方法中光合细菌培养基质为无毒无害废水，包括如下步骤:
[0016](I)将光合细菌异养培养2-3天，采用的培养基为RCVBN，RCVBN培养基的组分mg/L为一升水中含有:DL苹果酸4000mg/L ;磷酸二氢钾500mg/L ;磷酸氢二钾300mg/L ;硫酸镁120mg/L ;硫酸铵 1000mg/L ;氯化钙 75mg/L ；Na2EDTA 20mg/L ；VBllmg/L ;尼克酸 lmg/L ;生物素 15mg/L ;T.M 储备液 ImLiH3BO3:0.7g/L、MnSO4.H20:0.389g/L、NaMoO4.2H20:0.188g/L、Cu(NO3)2.3H20:0.01g/L，培养使其处于对数生长期，其中，所述光合细菌为一株从池塘中自行分离的红假单胞菌(Rhodopseudomonas);其类胡萝卜素含量约为2000 μ g/g-细菌干重。
[0017](2)将光合细菌菌液按5% -50%体积接种到含有废水的光反应器中，其中，废水初始浓度为3000-10000mg/L，同时对光合细菌施加0.5-10分钟的低频低强度超声波刺激，其中，低频低强度超声波为超声频率小于或等于IMHz，超声声强小于或等于3W/cm2的超声波。
[0018](3)基于步骤(2)中提供的营养条件，在光反应器中对光合细菌进行分批培养，采用白炽灯作为光源，调节光反应器与白炽灯之间的距离，保持光强度为1000-50001UX ;通过控制曝气量使光反应器中的溶解氧浓度小于0.5mg/L ;通过搅拌浆转速与溶解氧浓度相耦连，搅拌桨转速控制在60-150转/分钟；废水的pH控制在6.0-9.0之间，培养温度控制在 25-40 °C。
[0019](4)光合细菌在光反应器中培养81-120小时后，用0.22微米滤膜截取反应器中的光合细菌，并提取类胡萝卜素，取滤后上清液测废水C0D。
[0020]在本实施例中，光合细菌在光反应器中培养81-120小时的过程中，选择加超声的时间点分别为:第O小时0.5-10分钟或第O小时和第9小时各0.25-5分钟或第O小时和第27小时各0.25-5分钟。
[0021]下面以具体实施例进一步说明:
[0022]案例1:
[0023]向废水中投加对数生长期的红假单胞菌50_400mg/L，投加前采用低强度超声波处理红假单胞菌2min，超声条件为0.3ff/cm2，40kHz，处理条件为2000lux，光照厌氧条件，温度为25-30 °C，处理时间为81h。
[0024]案例2:
[0025]案例2是案例1的对比试验，投加红假单胞菌前，不采用低强度超声波处理，其余操作步骤与操作条件同案例1。
[0026]图1是案例1和案例2中光合细菌生物量和类胡萝卜素随时间的变化曲线图。白色方块代表生物量，黑色方块为类胡萝卜素产量；其中横坐标为对照组无超声（案例2)和有超声组（案例1)，纵坐标为光合细菌生物量（单位是mg/L)和类胡萝卜素产量（单位是V- g/L)。
[0027]图1显示，经过81小时的处理后，经过超声比没有超声条件下光合细菌生物量提高53.8%，类胡萝卜素产量提高140%。在低强度超声波的刺激下，菌体活性提高，，生物量增长率提高，类胡萝卜素产量提高，同时废水处理中COD去除率达到90%以上。
[0028]本发明利用废水作为光合细菌的培养基质，以低强度的超声波刺激的方法，来实现类胡萝卜素产量和污水处理效果的提高。具体来说，本发明通过对光合细菌生长代谢周期的和分析，筛选出了促进类胡萝卜素产量和污水中污染物去除的低频低强度超声时间：
0.5-10分钟超声刺激。具有如下的优点和效果：
[0029](1)本发明将工业废水作为光合细菌培养基质，既能给光合细菌的生长提供大量廉价的培养基质，又能处理污水，一举两得。
[0030](2)本发明提高了类胡萝卜素产量，提高了光合细菌回收的价值。
[0031](3)本发明采用的操作方法简单可行，方法培养可按照本发明中的操作比例实施放大。
[0032]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
[0033]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
【主权项】
1.一种光合细菌废水处理方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)将光合细菌异养培养2-3天，使其处于对数生长期，其中，所述光合细菌为一株从池塘中自行分离的红假单胞菌； (2)将光合细菌菌液按5%-50%体积接种到含有废水的光反应器中，其中，废水初始浓度为3000-10000mg/L，同时对光合细菌施加0.5-10分钟的低频低强度超声波刺激，其中，低频低强度超声波为超声频率小于或等于1MHz，超声声强小于或等于3W/cm2的超声波； (3)基于步骤(2)中提供的营养条件，在光反应器中对光合细菌进行分批培养，采用白炽灯作为光源，调节光反应器与白炽灯之间的距离，保持光强度为1000-50001UX ;通过控制曝气量使光反应器中的溶解氧浓度小于0.5mg/L ;废水的pH控制在6.0-9.0之间，培养温度控制在25-40 °C ； (4)光合细菌在光反应器中培养81-120小时后，用0.22微米滤膜截取反应器中的光合细菌，并提取类胡萝卜素，取滤后上清液测废水COD。2.根据权利要求1所述的一种光合细菌废水处理方法，其特征在于，光合细菌在光反应器中培养81 -120小时的过程中，选择加超声的时间点分别为:第O小时0.5-10分钟或第O小时和第9小时各0.25-5分钟或第O小时和第27小时各0.25-5分钟。
【专利摘要】本发明属于水处理领域，尤其涉及一种光合细菌污水处理方法，首先将光合细菌异养培养2-3天，使其处于对数生长期；然后将光合细菌菌液按5％-50％体积接种到含有废水的光反应器中进行分批培养，其中所使用的废水初始浓度为3000-10000mg/L，同时给反应器中的光合细菌施加一定时间的低频低强度超声波刺激，最后光合细菌在光反应器中培养81-120小时后，回收反应器中的光合细菌，并提取菌体类胡萝卜素，同时监测废水中污染物去除的情况。本发明采用低强度超声波辐照来提高光合细菌产量和类胡萝卜素产量，实现了光合细菌和类胡萝卜素的高效积累与废水处理同步进行。
【IPC分类】C02F3/34
【公开号】CN104944598
【申请号】CN201510357065
【发明人】孔丽娜, 叶正芳, 刘国华
【申请人】北京泰昌科睿环保科技有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月20日