申請日2015.07.26

　　公開(公告)日2015.11.18

　　IPC分類號C02F3/34; C02F9/14

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種去除含砷污水污染物的方法，包括如下步驟:首先將污水經(jīng)過固液分離器，進(jìn)行固液分離，去除大塊固體顆粒物質(zhì)，隨后液體進(jìn)入沉淀池，沉淀12小時，再將液體通過圓孔過濾網(wǎng)去除固體絮凝物，經(jīng)圓孔過濾網(wǎng)過濾的液體進(jìn)入生物反應(yīng)池，調(diào)節(jié)PH為7，按每立方米液體每次投加復(fù)合菌劑10克，每天投加1次，連續(xù)投加一周，最后靜置3天，將液體排出。本發(fā)明的方法能夠有效地去除含有氨氮硫磷以及砷的污染物，并且投入成本低，具備較好的應(yīng)用前景。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種去除含砷污水污染物的方法，其包括如下步驟:首先將污水經(jīng)過固液分離器，進(jìn)行固液分離，去除大塊固體顆粒物質(zhì)，隨后液體進(jìn)入沉淀池，沉淀12小時，再將液體通過圓孔過濾網(wǎng)去除固體絮凝物，經(jīng)圓孔過濾網(wǎng)過濾的液體進(jìn)入生物反應(yīng)池，調(diào)節(jié)PH為7，按每立方米液體每次投加復(fù)合菌劑10克，每天投加I次，連續(xù)投加一周，最后靜置3天，將液體排出。

　　說明書

　　一種去除含砷污水污染物的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種去除污水中污染物的方法。

　　背景技術(shù)

　　伴隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展以及人們生活水平的提高，工業(yè)污水量以及城市生活污水量正以驚人的速度猛增，這些污水或已經(jīng)或正在污染著人類賴以生存的江、河及湖泊，已構(gòu)成威協(xié)人類生存環(huán)境的原因之一。

　　為了滿足公眾對環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高，國家對氮制訂了越來越嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，研究開發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效的除氮處理技術(shù)已成為水污染控制工程領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。雖然有許多方法都能有效地去除氨，如物理方法有反滲透、蒸餾、土壤灌溉;化學(xué)法有離子交換法、氨吹脫、化學(xué)沉淀法、折點(diǎn)氯化、電滲析、電化學(xué)處理、催化裂解;生物方法有硝化及藻類養(yǎng)殖，然而物理方法處理效果不佳，較之化學(xué)法，生物方法處理廢水有如下優(yōu)點(diǎn):1)每種化學(xué)用品都是針對性很強(qiáng)的產(chǎn)品，當(dāng)遇到其他化學(xué)物質(zhì)時就有可能失效，而生物制劑對污染物的去除具有光譜性;2)化學(xué)產(chǎn)品可以暫時消除某些有害物質(zhì)以及掩蓋臭味，缺不能阻止有害物質(zhì)的生成;3)使用化學(xué)產(chǎn)品后，水體中會有殘留，可能導(dǎo)致二次污染。生物制劑所含天然微生物，不含致病菌和病原體，這些微生物在酶的催化作用下，以污水中的有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)為食物，當(dāng)污水得到凈化后，這些微生物會隨污染物的降低而逐漸減少，直至消亡;4)無毒，無腐蝕性，使用方便，基本不需要添加設(shè)備或是工程，節(jié)省資金投入。

　　污水主要有生活污水和工業(yè)廢水。工業(yè)污水成分比較復(fù)雜，特別是大量的人工合成化合物進(jìn)入環(huán)境，這類物質(zhì)主要是氨氮類、硫化物以及含磷化合物，由于這些物質(zhì)本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，在短時間內(nèi)不能被微生物分解利用，傳統(tǒng)的廢水處理方法用活性污泥培養(yǎng)馴化的微生物已不能有效地對這些污染物加以去除，這些物質(zhì)長期在環(huán)境中積累，給我們賴以生存的生態(tài)環(huán)境造成很大污染，給人類的身心健康帶來很大危害。我國相當(dāng)一部分工業(yè)污染企業(yè)寧可受罰也不愿意投資治理廢水，即使有污水處理裝置運(yùn)行也極不正常。因此，開發(fā)一種建設(shè)投資少、運(yùn)行成本低、處理效率好的污水處理技術(shù)迫在眉睫。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，有效簡單地去除污水中的氨氮硫磷以及重金屬等污染物，本發(fā)明提供了一種去除污水中污染物的方法，其技術(shù)方案是通過如下方法實(shí)現(xiàn)的:

　　一種去除含砷污水污染物的方法，其包括如下步驟:

　　復(fù)合菌劑的制備:將混合菌液和載體按照1:1的重量比混合，攪拌均勻，然后靜置6小時，最后置4°C下低溫干燥，干燥后含水量控制在6%，即得;所述載體由竹炭、殼聚糖以及硅藻土按照2:2:1的質(zhì)量比例混合得到，竹炭的粒徑優(yōu)選10目;

　　污水預(yù)處理:首先將污水經(jīng)過固液分離器，進(jìn)行固液分離，去除大塊固體顆粒物質(zhì)，隨后液體進(jìn)入沉淀池，沉淀12小時，再將液體通過圓孔過濾網(wǎng)去除固體絮凝物，圓孔過濾網(wǎng)的圓孔直徑為0.1mm,生物氧化:經(jīng)圓孔過濾網(wǎng)的液體進(jìn)入生物反應(yīng)池，調(diào)節(jié)pH為7，按每立方米液體每次投加復(fù)合菌劑10克，每天投加I次，連續(xù)投加一周，最后靜置3天，將液體排出。

　　優(yōu)選的，所述復(fù)合菌劑由如下重量份的原料菌混合而成:

　　紅球菌10份，脫氮硫桿菌9份，施氏假單胞菌7份，鞘氨醇單孢菌6份，短小芽孢桿菌5份，黃孢原毛平革菌2份;上述各原料菌的濃度均控制在(1-2)X108個/ml。上述菌種可以是現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)菌株，

　　優(yōu)選地，

　　所述紅球菌為紅球菌(Rhodococcusrhodochrous)ATCC15906;

　　所述脫氮硫桿菌為脫氮硫桿菌(Thiobacillusdenitrificans)ATCC25259;

　　所述施氏假單胞菌為施氏假單胞菌(Pseudomonasstutzeri)CCTCCNO:M209107;

　　所述鞘氨醇單孢菌為鞘氨醇單孢菌(Sphingomonassp.)CGMCCN0.4589;

　　所述短小芽孢桿菌為短小芽孢桿菌(Bacilluspumilus)ATCC27142;

　　所述黃抱原毛平革菌為黃抱原毛平革菌(Phanerochaetechrysosporium)ATCC24725。

　　本發(fā)明所述的菌均可以從CGMCC、CCTCC以及美國模式培養(yǎng)物集存庫(ATCC)等商業(yè)途徑購買得到。

　　優(yōu)選的，所述紅球菌為轉(zhuǎn)入了編碼如下任一個蛋白變體的編碼基因的ATCC15906菌株,所述蛋白變體為相對于蛋白原始氨基酸序列分別進(jìn)行如下突變62K/G、80E/V、93V/H、120R/I、131F/P、143Q/S、152P/Q、169G/I、179Q/A、192Q/G、241W/S、258R/T、263R/P,蛋白原始氨基酸序列參見GenBank：NP_745067.1。

　　本發(fā)明同時提供一種能夠高效吸收砷的轉(zhuǎn)基因菌株，該菌株通過將氨基酸序列如Genbank：NP_745067.1所示的序列導(dǎo)入到紅球菌中實(shí)現(xiàn)其目的。

　　并且所述的氨基酸序列可以具有如下不用的位點(diǎn)的突變，62K/G、80E/V、93V/H、120R/I、131F/P、143Q/S、152P/Q、169G/I、179Q/A、192Q/G、241W/S、258R/T、263R/P。(62K/G表示在原始序列第62位的K氨基酸替換為G氨基酸)。這些突變后的氨基酸序列舍得導(dǎo)入了該突變后的氨基酸序列的菌株同樣具有相似的效果。而申請人通過大量的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，并不是所有的取代都具有相似的效果，有大量的取代之后的紅球菌與其它菌株一起并不具有較好的污水處理的效果。

　　利用DNAMAN軟件設(shè)計(jì)引物，分別加入了酶切位點(diǎn)，根據(jù)氨基酸序列NP_745067.1全基因合成所述的核苷酸序列PHY基因，通過進(jìn)行擴(kuò)增獲得目的片段，PCR擴(kuò)增獲得目的基因PHY(同時通過多重PCR將相應(yīng)的突變位點(diǎn)引入到基因序列中，從而獲得了不同突變體基因)，用內(nèi)切酶進(jìn)行雙酶切PCR產(chǎn)物，與同樣經(jīng)過雙酶切的表達(dá)載體pEASY相連，將驗(yàn)證成功的重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化進(jìn)入到所述紅球菌中，獲得降解砷的基因工程菌。

　　本發(fā)明的各菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)均為本領(lǐng)域的常規(guī)培養(yǎng)方式，也可以參照文獻(xiàn)中記載的培養(yǎng)方式獲得。

　　本發(fā)明取得的主要有益效果如下:本發(fā)明采用純菌劑處理污水，有效地凈化了污水，并且除磷、脫氮同時去除，在此基礎(chǔ)上同時能夠去除污水華中的重金屬砷解決了傳統(tǒng)工藝中除磷與脫氮效果難以同時兼顧重金屬去除的矛盾，具有較好的應(yīng)用前景。

　　具體實(shí)施方式

　　實(shí)施例1

　　一種去除污水中污染物的方法，其包括如下步驟:

　　復(fù)合菌劑的制備:將混合菌液和載體按照1:1的重量比混合，攪拌均勻，然后靜置6小時，最后置4°C下低溫干燥，干燥后含水量控制在6%，即得;載體由竹炭、殼聚糖以及硅藻土按照2:2:1的質(zhì)量比例混合得到;上述混合菌液由如下重量份的原料菌混合而成:紅球菌10份，脫氮硫桿菌9份，施氏假單胞菌7份，鞘氨醇單孢菌6份，短小芽孢桿菌5份，黃孢原毛平革菌2份;上述各原料菌的濃度均控制在1×108個/ml。

　　污水預(yù)處理:首先將污水NH3-N為300mg/L，硫化物80mg/L，含磷污染物為70mg/L，砷含量為20mg/ml，經(jīng)過固液分離器，進(jìn)行固液分離，去除大塊固體顆粒物質(zhì)，隨后液體進(jìn)入沉淀池，沉淀12小時，再將液體通過圓孔過濾網(wǎng)去除固體絮凝物，圓孔過濾網(wǎng)的圓孔直徑為0.1mm,

　　生物氧化:經(jīng)圓孔過濾網(wǎng)的液體進(jìn)入生物反應(yīng)池，調(diào)節(jié)pH為7.0，按每立方米液體每次投加復(fù)合菌劑10克，每天投加1次，連續(xù)投加一周，最后靜置3天，將液體排出。經(jīng)檢測，污水中氨氮的含量分別為12.5mg/L，硫化物4.5mg/L，含磷污染物為2.5mg/L，去除率均達(dá)到96%以上;而砷含量為17mg/mL，去除效果不顯著。

　　實(shí)施例2

　　利用DNAMAN軟件設(shè)計(jì)引物，分別加入了酶切位點(diǎn)，根據(jù)氨基酸序列NP_745067.1全基因合成所述的核苷酸序列PHY基因，通過進(jìn)行擴(kuò)增獲得目的片段，PCR擴(kuò)增獲得目的基因PHY(同時通過多重PCR將相應(yīng)的突變位點(diǎn)62K/G、80E/V、93V/H、120R/I、131F/P、143Q/S、152P/Q、169G/I、179Q/A、192Q/G、241W/S、258R/T、263R/P引入到基因序列中，從而獲得了不同突變體基因)，用加入的酶切位點(diǎn)進(jìn)行雙酶切PCR產(chǎn)物，與同樣經(jīng)過雙酶切的克隆表達(dá)載體pEASY相連，將驗(yàn)證成功的重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化進(jìn)入到所述紅球菌ATCC15906菌株中，獲得降解砷的基因工程菌。

　　實(shí)施例3紅球菌基因工程菌與其余幾種菌劑的污水處理效果驗(yàn)證

　　按照實(shí)施例1的方法，進(jìn)行相應(yīng)的污水處理實(shí)驗(yàn)，其污水與實(shí)施例1的污水屬于同一批次，具有相同濃度的污染物濃度。其中菌劑的各組分組成與實(shí)施例1的完全相同。

　　分別采用實(shí)施例2所述的不同的突變位點(diǎn)的基因工程菌進(jìn)行去除砷的反應(yīng)，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，62K/G、80E/V、93V/H、120R/I、131F/P、143Q/S、152P/Q、169G/I、179Q/A、192Q/G、241W/S、258R/T、263R/P這幾種突變菌都具有相對于原始菌具有明顯增強(qiáng)的效果�？偺幚頃r間不大于4天，其結(jié)果如下：污水為同一批污水，從而保證條件一致。

　　污水的各污染物濃度：NH3-N為300mg/L，硫化物80mg/L，含磷污染物為70mg/L，砷含量為20mg/ml。

　　菌株名稱 NH3-N剩余濃度(mg/L) 硫化物剩余濃度(mg/L) 含磷污染物剩余濃度(mg/L) 砷剩余濃度(mg/L) 紅球菌原始菌株 12.5 4.5 2.5 17 HQJ-4(62K/G) 0.9 0.7 0.5 0.7 HQJ-8(80E/V) 0.8 0.7 0.4 0.4 HQJ-9(93V/H) 0.7 0.8 0.5 0.6 HQJ-11(120R/I) 0.6 0.6 0.4 0.5 HQJ-15(131F/P) 0.8 0.8 0.6 0.8 HQJ-17(143Q/S) 0.9 0.7 0.5 0.9 HQJ-22(152P/Q) 0.8 0.6 0.6 1.0 HQJ-23(169G/I) 0.8 0.6 0.5 0.9 HQJ-28(179Q/A) 0.8 0.5 0.5 0.7 HQJ-31(192Q/G) 0.7 0.6 0.4 0.8 HQJ-40(241W/S) 0.9 0.7 0.6 0.7 HQJ-45(258R/T) 0.8 0.8 0.5 0.6 HQJ-47(263R/P) 0.8 0.8 0.4 0.5

　　從以上結(jié)果可以看出，采用基因工程構(gòu)建的紅球菌與其它幾種菌株構(gòu)成的菌劑除了具有原始較好的去除氨氮、硫化物以及磷的效果之外，還具有較好的去除砷的效果，而且在去除氨氮、硫化物以及磷方面基因工程的紅球菌與其它幾種菌株之間還具有增強(qiáng)的協(xié)同作用。