申請(qǐng)日2013.09.30
公開(公告)日2013.12.25
IPC分類號(hào)C02F3/34; C02F103/28; C12N1/20; C02F3/28
摘要
本發(fā)明公開了一種利用產(chǎn)甲烷厭氧菌群處理造紙廢水的方法，是將草漿造紙廢水池底部沉積物加入甲烷富集培養(yǎng)基進(jìn)行富集以及指標(biāo)檢測(cè)得到適用于處理造紙廢水的產(chǎn)甲烷厭氧菌群;再將造紙廢水、產(chǎn)甲烷厭氧菌群與厭氧污泥混合加入上流式厭氧反應(yīng)器(UASB)中從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)造紙廢水的處理。本發(fā)明的產(chǎn)甲烷厭氧菌群不僅能夠直接處理造紙廢水，還能夠使廢水的pH降低，同時(shí)該菌群還能利用廢水中的有機(jī)物產(chǎn)生可沼氣。本發(fā)明方法作為一種處理造紙廢水初級(jí)處理方法，對(duì)造紙廢水后續(xù)和進(jìn)一步的處理提供了有利的基礎(chǔ)，降低了成本和增加了回收率，并且減少了二次污染，在造紙廢水治理方面具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，有很大的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求書
1.一種利用產(chǎn)甲烷厭氧菌群處理造紙廢水的方法，步驟是：
(1)取5±1g草漿造紙廢水沉積物在厭氧培養(yǎng)箱中分別加入裝有45±5mL以甲酸鈉 為底物的甲烷富集培養(yǎng)基的100mL厭氧瓶中、以乙酸鈉為底物的甲烷富集培養(yǎng)基的100mL 厭氧瓶中、以H2/CO2為底物的甲烷富集培養(yǎng)基的100mL厭氧瓶中，在30～35℃靜置培養(yǎng) 10±1天;之后在厭氧培養(yǎng)箱中按體積比為5%的接種量將各個(gè)瓶中的富集培養(yǎng)物再轉(zhuǎn)接到 含對(duì)應(yīng)底物的甲烷富集培養(yǎng)基的上述厭氧瓶中，再在30～35℃靜置培養(yǎng)10±1天;然后以 如上方式再轉(zhuǎn)接2-4次，分別得到了以甲酸鈉為底物的產(chǎn)甲烷厭氧菌群、以乙酸鈉為底物 的產(chǎn)甲烷厭氧菌群和以H2/CO2為底物的產(chǎn)甲烷厭氧菌群;
在上述最后一次轉(zhuǎn)接培養(yǎng)過程中，用排水法分別收集得到的三種產(chǎn)甲烷厭氧菌群產(chǎn)生 的氣體并計(jì)算各自培養(yǎng)10±1天的產(chǎn)氣總量，同時(shí)分別各自抽取5±1mL的氣體，用氣相 色譜儀檢測(cè)各氣體中甲烷的純度;
其中，上述甲烷富集培養(yǎng)基配方為：1升蒸餾水中含1.25克酵母粉，0.5克蛋白胨，0.5 克大豆胨，0.5克L-半胱氨酸，0.544克KH2PO4，1.3064克Na2HPO4，1mL刃天青，pH7.5; 將上述配制的甲烷富集培養(yǎng)基分裝入?yún)捬跗亢蟀慈缦虏僮鳎撼閾Q氣，充入N2后加入終濃度 為20mM的甲酸鈉得到以甲酸鈉為底物的甲烷富集培養(yǎng)基，或加入終濃度為20mM的乙 酸鈉得到以乙酸鈉為底物的甲烷富集培養(yǎng)基;抽換氣，充入H2:CO2:N2=4:1:5的混合氣， 得到以H2/CO2為底物的甲烷富集培養(yǎng)基;115℃條件下滅菌30分鐘;
2)取檢測(cè)后產(chǎn)氣量最多且甲烷純度達(dá)到70%以上的產(chǎn)甲烷厭氧菌群，以體積比為5% 的接種量接種于其對(duì)應(yīng)底物的甲烷富集培養(yǎng)基中，以步驟(1)所述條件擴(kuò)大培養(yǎng)，得到不 少于1升且OD值為3～4的產(chǎn)甲烷厭氧菌群，此菌群即為用于處理造紙廢水的產(chǎn)甲烷厭氧 菌群;
(3)將步驟(2)確立的用于處理造紙廢水的產(chǎn)甲烷厭氧菌群與厭氧污泥按照體積比 為1:2-3的比例混合，構(gòu)建成用于處理造紙廢水的構(gòu)建菌群;
(4)選擇堿性草漿或木漿造紙黑液為造紙廢水樣本，然后按照造紙廢水1L、步驟(3) 制得的用于處理造紙廢水的構(gòu)建菌群3～4L、水5～6L的比例量將其混合，再接入到上流 式厭氧反應(yīng)器(UASB)中，在35～38℃條件下反應(yīng)，72小時(shí)后每天向UASB中流加500～ 1000mL的用水稀釋10倍的造紙廢水，處理過程中間隔取樣測(cè)定造紙廢水的pH、COD指 標(biāo)，待其pH=8～9、COD去除率達(dá)到50%～60%后，每天向上流式厭氧反應(yīng)器中流加500～ 1000mL的用水稀釋5倍的造紙廢水，待其pH=8～9、COD去除率達(dá)到50%～60%后，每天 向上流式厭氧反應(yīng)器中流加500～1000mL的用水稀釋3.3倍的造紙廢水，待其pH=8～9、 COD去除率達(dá)到50%～60%后，每天向上流式厭氧反應(yīng)器中流加500～1000mL的用水稀釋 2.5倍的造紙廢水，待其pH=8～9、COD去除率達(dá)到50%～60%后，每天向上流式厭氧反應(yīng) 器中流加500～1000mL的用水稀釋2倍的造紙廢水，待其pH=8～9、COD去除率達(dá)到 50%～60%后，每天向上流式厭氧反應(yīng)器中流加500～1000mL的用水稀釋1.6倍的造紙廢水， 待其pH=8～9、COD去除率達(dá)到50%～60%后，每天向上流式厭氧反應(yīng)器中流加500～ 1000mL的用水稀釋1.4倍的造紙廢水，待其pH=8～9、COD去除率達(dá)到50%～60%后，每 天向上流式厭氧反應(yīng)器中流加500～1000mL的用水稀釋1.25倍的造紙廢水，持續(xù)流加5～ 18個(gè)月，實(shí)現(xiàn)對(duì)造紙廢水的處理;
其中，上述草漿造紙廢水指標(biāo)為：pH=11～12，COD=11000～120,000mg L-1;木漿造紙 廢水指標(biāo)為：pH=11～13，COD=106,000～157,000。
2.如權(quán)利要求1所述利用產(chǎn)甲烷厭氧菌群處理造紙廢水的方法，其特征在于：步驟(3) 所述厭氧污泥取自葡萄酒廠廢水處理池池底沉積污泥。
說明書
一種利用產(chǎn)甲烷厭氧菌群處理造紙廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種利用堿性厭氧菌群處理造紙廢水的方法，尤其涉及一種利用產(chǎn)甲烷厭氧菌群處理造紙廢水的方法。
背景技術(shù)
工業(yè)廢水的厭氧處理由于資源化利用程度高、處理徹底、避免二次污染、處理成本低等優(yōu)點(diǎn)受到了環(huán)保工作者的普遍重視。來源于麥草、木材原料的草漿、木漿造紙黑液等工業(yè)廢水具有pH和COD負(fù)荷(pH11～13，COD>100,000mg L-1)高，量大、色度高、纖維懸浮物多的特點(diǎn)，且有部分廢水水溫高、可生化性差。
目前國(guó)內(nèi)外處理造紙廢水主要采用好氧和物化技術(shù)，但其系統(tǒng)曝氣量和加藥量大，廢水處理的運(yùn)行費(fèi)高，對(duì)制漿造紙企業(yè)造成了很大的環(huán)保壓力。厭氧處理主要指利用一定量甲烷產(chǎn)生的厭氧工藝，由于廢水厭氧處理不需要曝氣充氧，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，產(chǎn)生的污泥量少且性質(zhì)穩(wěn)定、易于處理，并可產(chǎn)生生物能(沼氣)，因此國(guó)內(nèi)造紙企業(yè)采用厭氧技術(shù)處理化學(xué)法制漿過程廢水工藝呈逐漸增多的趨勢(shì)，并且在利用菌群來處理造紙廢水的應(yīng)用中，傳統(tǒng)的厭氧消化池、厭氧生物濾池等工藝正在逐漸減少，而具備高負(fù)荷處理能力和高處理效率的厭氧反應(yīng)器如內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器、膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器正蓬勃發(fā)展和普遍使用。
甲烷厭氧菌群具有在厭氧條件下生長(zhǎng)迅速、產(chǎn)甲烷能力強(qiáng)的特點(diǎn)。然而經(jīng)檢索，利用產(chǎn)甲烷厭氧菌群處理堿性草漿或木漿造紙黑液等工業(yè)廢水的方法未見報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有草漿或木漿造紙廢水處理中的問題，本發(fā)明提供了一種利用產(chǎn)甲烷厭氧菌群處理造紙廢水的方法。
本發(fā)明所述利用產(chǎn)甲烷厭氧菌群處理造紙廢水的方法，步驟是：
(1)取5±1g草漿造紙廢水沉積物在厭氧培養(yǎng)箱中分別加入裝有45±5mL以甲酸鈉為底物的甲烷富集培養(yǎng)基的100mL厭氧瓶中、以乙酸鈉為底物的甲烷富集培養(yǎng)基的100mL厭氧瓶中、以H2/CO2為底物的甲烷富集培養(yǎng)基的100mL厭氧瓶中，在30～35℃靜置培養(yǎng)10±1天;之后在厭氧培養(yǎng)箱中按體積比為5%的接種量將各個(gè)瓶中的富集培養(yǎng)物再轉(zhuǎn)接到含對(duì)應(yīng)底物的甲烷富集培養(yǎng)基的上述厭氧瓶中，再在30～35℃靜置培養(yǎng)10±1天;然后以如上方式再轉(zhuǎn)接2-4次，分別得到了以甲酸鈉為底物的產(chǎn)甲烷厭氧菌群、以乙酸鈉為底物的產(chǎn)甲烷厭氧菌群和以H2/CO2為底物的產(chǎn)甲烷厭氧菌群;
在上述最后一次轉(zhuǎn)接培養(yǎng)過程中，用排水法分別收集得到的三種產(chǎn)甲烷厭氧菌群產(chǎn)生的氣體并計(jì)算各自培養(yǎng)10±1天的產(chǎn)氣總量，同時(shí)分別各自抽取5±1mL的氣體，用氣相色譜儀檢測(cè)各氣體中甲烷的純度;
其中，上述甲烷富集培養(yǎng)基配方為：1升蒸餾水中含1.25克酵母粉，0.5克蛋白胨，0.5克大豆胨，0.5克L-半胱氨酸，0.544克KH2PO4，1.3064克Na2HPO4，1mL刃天青，pH7.5; 將上述配制的甲烷富集培養(yǎng)基分裝入?yún)捬跗亢蟀慈缦虏僮鳎撼閾Q氣，充入N2后加入終濃度為20mM的甲酸鈉得到以甲酸鈉為底物的甲烷富集培養(yǎng)基，或加入終濃度為20mM的乙酸鈉得到以乙酸鈉為底物的甲烷富集培養(yǎng)基;抽換氣，充入H2:CO2:N2=4:1:5的混合氣，得到以H2/CO2為底物的甲烷富集培養(yǎng)基;115℃條件下滅菌30分鐘;
(2)取檢測(cè)后產(chǎn)氣量最多且甲烷純度達(dá)到70%以上的產(chǎn)甲烷厭氧菌群，以體積比為5%的接種量接種于其對(duì)應(yīng)底物的甲烷富集培養(yǎng)基中，以步驟(1)所述條件擴(kuò)大培養(yǎng)，得到不少于1升且OD值為3～4的產(chǎn)甲烷厭氧菌群，此菌群即為用于處理造紙廢水的產(chǎn)甲烷厭氧菌群;
(3)將步驟(2)確立的用于處理造紙廢水的產(chǎn)甲烷厭氧菌群與厭氧污泥按照體積比為1:2-3的比例混合，構(gòu)建成用于處理造紙廢水的構(gòu)建菌群;
(4)選擇堿性草漿或木漿造紙黑液為造紙廢水樣本，然后按照造紙廢水1L、步驟(3)制得的用于處理造紙廢水的構(gòu)建菌群3～4L、水5～6L的比例量將其混合，再接入到上流式厭氧反應(yīng)器(UASB)中，在30～35℃條件下反應(yīng)，72小時(shí)后每天向UASB中流加500～1000mL的用水稀釋10倍的造紙廢水，處理過程中間隔取樣測(cè)定造紙廢水的pH、COD指標(biāo)，待其pH=8～9、COD去除率達(dá)到50%～60%后，每天向上流式厭氧反應(yīng)器中流加500～1000mL的用水稀釋5倍的造紙廢水，待其pH=8～9、COD去除率達(dá)到50%～60%后，每天向上流式厭氧反應(yīng)器中流加500～1000mL的用水稀釋3.3倍的造紙廢水，待其pH=8～9、COD去除率達(dá)到50%～60%后，每天向上流式厭氧反應(yīng)器中流加500～1000mL的用水稀釋2.5倍的造紙廢水，待其pH=8～9、COD去除率達(dá)到50%～60%后，每天向上流式厭氧反應(yīng)器中流加500～1000mL的用水稀釋2倍的造紙廢水，待其pH=8～9、COD去除率達(dá)到50%～60%后，每天向上流式厭氧反應(yīng)器中流加500～1000mL的用水稀釋1.6倍的造紙廢水，待其pH=8～9、COD去除率達(dá)到50%～60%后，每天向上流式厭氧反應(yīng)器中流加500～1000mL的用水稀釋1.4倍的造紙廢水，待其pH=8～9、COD去除率達(dá)到50%～60%后，每天向上流式厭氧反應(yīng)器中流加500～1000mL的用水稀釋1.25倍的造紙廢水，持續(xù)流加5～18個(gè)月，實(shí)現(xiàn)對(duì)造紙廢水的處理;
其中，上述草漿造紙廢水指標(biāo)為：pH=11～12，COD=11000～120,000mg L-1;木漿造紙廢水指標(biāo)為：pH=11～13，COD=106,000～157,000。
上述利用產(chǎn)甲烷厭氧菌群處理造紙廢水的方法中：步驟(3)所述厭氧污泥優(yōu)選取自葡萄酒廠廢水處理池池底沉積污泥。
本發(fā)明所述的用于處理造紙廢水的產(chǎn)甲烷厭氧菌群由草漿造紙廢水池池底沉積物中富集得到。該菌群在甲烷菌富集培養(yǎng)基中生長(zhǎng)良好，其最適生長(zhǎng)溫度在30℃，最適pH為8.0，具有耐受高pH、生長(zhǎng)快、產(chǎn)甲烷能力強(qiáng)等特點(diǎn)。與原始厭氧污泥相比，添加該菌群后的厭氧污泥經(jīng)馴化后用于造紙廢水厭氧處理具有處理能力強(qiáng)、處理效果好的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的產(chǎn)甲烷厭氧菌群不僅具有直接處理造紙廢水的能力，并且還能夠使廢水的pH降低，同時(shí)該菌群還能利用廢水中的有機(jī)物產(chǎn)生可回收利用的沼氣。本發(fā)明方法作為一種處理造紙廢水初級(jí)處理方法，對(duì)造紙廢水后續(xù)和進(jìn)一步的處理提供了有利的基礎(chǔ)，降低了 成本和增加了回收率，并且減少了二次污染，在造紙廢水治理方面具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，有很大的應(yīng)用前景。
