申请日2018.03.30
公开(公告)日2018.10.16
IPC分类号C02F3/34; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种针对煤制气废水有机污染物的去除方法，基本包括以下步骤：(1)选取能够产生相容性溶质的嗜/耐盐菌的菌株或混合菌群进行高盐环境下的耐渗透培养;(2)离心收集菌体并将其投放到煤制气废水中，静置待废水中的絮团完全沉淀后即完成有机污染物的去除。本方法通过菌体胞外释放的相容性溶质与有机污染物(主要包括多环芳香族化合物、杂环化合物、石油烃)分子间的吸附作用并借助菌体自身作为微粒骨架快速絮聚、沉淀以达到对污染物的快速分离去除，具有快速、高效、无污染的优点。
权利要求书
1.一种煤制气废水有机污染物的去除方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)选取能够产生相容性溶质的嗜/耐盐菌的菌株或混合菌群进行高盐环境下的耐渗透培养;所述高盐环境是指菌株能够耐受的具有一定浓度的含盐环境，在该含盐环境下菌株能够保持一定速率的生长并在胞内积累一定量的相容性溶质;
(2)离心收集菌体并将其投放到煤制气废水中，静置待废水中的絮团完全沉淀后即完成有机污染物的去除。
2.根据权利要求1所述的废水有机污染物去除方法，其特征在于：所述步骤(2)前可先进行如下检测步骤：将经过高盐环境耐渗透培养的菌体转入低渗环境并检测菌体胞外相容性溶质的瞬时释放量，如果检测到一定量的胞外相容性溶质则执行步骤(2)，并可根据相容性溶质的瞬时释放量调整菌体在废水中的投放量;如果无相容性溶质释放，则返回执行步骤(1)。
3.根据权利要求1或2所述的废水 有机污染物去除方法，其特征在于：对于所述混合菌群，所述高盐环境下耐渗透培养的盐度为10～25%。
4.根据权利要求1或2所述的废水有机污染物去除方法，其特征在于：对于所述混合菌群，所述高盐环境下耐渗透培养的具体处理条件为：盐度15%，温度37℃，培养时间不少于7天。
说明书
一种快速去除煤制气废水有机污染物的方法
技术领域
本发明涉及工业废水处理领域，特别是涉及一种煤制气废水中有机污染物的快速去除方法。
背景技术
目前煤炭仍是我国能源消耗的主要来源。与直接燃烧利用方式相比，煤制气技术对环境污染较轻，且其对煤质的适应性很强，资源转化和利用效率高。但利用该技术生产过程中会产生污染程度高、难于生物降解、有毒有害的煤制气废水。煤制气废水中有机污染物种类繁多且化学组成成份复杂，特别是其中含有大量的多环芳香族化合物、杂环化合物、石油烃等对生物增殖具有强烈抑制作用的毒害有机物，难于开环、断链转化并为生物利用、降解。以典型的鲁奇气化工艺产生煤制气废水为例，其COD值通常为22000-35000mg/L，而其中仅是难于降解的酚类物质的浓度就高达7500mg/L。现有煤制气废水处理工艺主要包括物化预处理、生物处理和深度处理三部分。预处理过程主要去除影响微生物生长的高浓度酚类物质、油类物质和氨氮，以避免生物处理系统的崩溃。脱酚主要采用萃取-脱酚技术回收废水的粗酚，该方法需要使用大量的异丙基醚或二异丙基醚或甲基异丁基酮等类有机溶剂，污染较重且成本较高。除油(主要为芳香族化合物和石油烃)主要采用气浮法、絮凝沉淀法或是两种方法结合将油从废水中分离。气浮法使用的设备较为复杂，运行费用偏高，并且容易引发严重的泡沫问题;而絮凝沉淀法由于要投加大量的聚合氯化铝(PAC)混凝剂和聚丙烯酰胺(PAM)，也存在化学试剂用量大、污染高的问题。
当前许多研究表明极端环境尤其是高盐环境下存在很多耐渗透的嗜盐或耐盐微生物，除了采用胞内积累K+和Cl-的策略来平衡外界渗透压，许多嗜盐、耐盐菌还能够通过胞内积累相容性溶质的机制来抵御高盐环境。不同嗜盐或耐盐微生物所产的相容性溶质不尽相同，目前已见诸报道的相容性溶质包括：甜菜碱类、四氢嘧啶类、脯氨酸类、谷氨酸类及多糖类等。许多微生物能够同时积累不同的相容性溶质，往往根据其所处的环境条件选择最有效的应对种类。
Kar等人(Pilot scale production,kinetic modeling,and purification ofglycine betaine and trehalose produced from Actinopolyspora halophila(MTCC263)using acid whey:A dairy industry effluent[J].Chemical EngineeringScience,2017,163:83-91)研究发现嗜盐菌Actinopolyspora halophila(MTCC 263)可利用乳制品厂制备酸奶副产物酸乳清，并在在胞内积累甘氨酸甜菜碱和海藻糖。Tao等人(Ectoine and 5-hydroxyectoine accumulation in the halophile Virgibacillushalodenitrificans PDB-F2in response to salt stress[J].Applied Microbiologyand Biotechnology,2016,100(15):6779-6789)研究发现中度嗜盐菌Virgibacillushalodenitrificans PDB-F2可在胞内积累四氢嘧啶和羟基四氢嘧啶，且在不同盐度条件下两者的比率差别较大。Kim等人(Identification of Trans-4-Hydroxy-L-Proline as aCompatible Solute and Its Biosynthesis and Molecular Characterization inHalobacillus halophilus[J].Frontiers in Microbiology,2017,8:2054)的研究表明中度嗜盐菌Halobacillus halophilus为抵御渗透压力可以在胞内积累多种相容性溶质，包括甘氨酸甜菜碱、谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸和四氢嘧啶，其中脯氨酸是主要相容性溶质。Ongagna-Yhombi等人(Biosynthesis of the Osmoprotectant Ectoine,but Not GlycineBetaine,Is Critical for Survival of Osmotically Stressed Vibrioparahaemolyticus Cells[J].Applied and Environmental Microbiology，2013,79(16):5038-5049)研究发现耐盐菌Vibrio parahaemolyticus在NaCl浓度为6%，胞内相容性物质积累的量为甘氨酸甜菜碱>胆碱>脯氨酸=谷氨酸>四氢嘧啶。
发明内容
本发明的目的是提供一种快速有效且污染极低的煤制气废水有机污染物的去除方法。
本发明技术方案具体如下：
(1)选取能够产生相容性溶质的嗜/耐盐菌的菌株或混合菌群进行高盐环境下的耐渗透培养;所述高盐环境是指菌株能够耐受的具有一定浓度的含盐环境，在该含盐环境下菌株能够保持一定速率的生长并在胞内积累一定量的相容性溶质。
(2)离心收集菌体并将其投放到煤制气废水中，静置待废水中的絮团完全沉淀后即完成有机污染物的去除。
进一步地，在上述步骤(2)前可先进行如下检测步骤：将经过高盐环境耐渗透培养的菌体转入低渗环境并检测菌体胞外相容性溶质的瞬时释放量，如果检测到一定量的胞外相容性溶质则执行步骤(2)，并可根据相容性溶质的瞬时释放量调整菌体在废水中的投放量;如果无相容性溶质释放，则返回执行步骤(1)，重新选择合适的菌株(或混合菌群)。所述低渗环境是指盐度低于所述高盐环境且能够促使菌株迅速释放胞内相容性溶质的可存活环境。
所述相容性溶质瞬时释放量的检测方法为：将经过高盐环境培养的菌体转入低渗溶液中静置20～30s后离心去除菌体，取上清液加入甲醇/氯仿/水抽提液，涡旋振荡后离心使液体分相并收集上层水相，再加入氯仿/水抽提液，涡旋振荡后离心收集上层水相，冻干后称量相容性溶质干重。
进一步地，对于混合菌群，所述高盐环境下耐渗透培养的盐度为10～25%。更进一步地，对于混合菌群，所述高盐环境下耐渗透培养的具体处理条件为：盐度15%，温度37℃，培养时间不少于7天。
本发明提供了一种煤制气废水有机污染物的去除方法，本方法通过菌体胞外释放的相容性溶质与有机污染物(主要包括多环芳香族化合物、杂环化合物、石油烃)分子间的吸附作用并借助菌体自身作为微粒骨架快速絮聚、沉淀以达到对污染物的快速分离去除，具有快速、高效、无污染的优点。