申请日1987.07.30
公开(公告)日1989.02.08
IPC分类号C02F3/34
摘要
发明属于利用生物净化原理除去污水中甲醇的方法。
含甲醇的污水先用磷酸进行中和，再使之含有丰富的氮源，然后引入菌株Methylomonas metanica B-2576。保藏菌侏的单位是全苏遗传学和工业微生物育种科学研究所的工业微生物菌种保藏中心。在对污水进行净化处理以除掉其中甲醇之前，上述菌株必须放在指定的培养基上进行培养。
除掉污水中甲醇的生物净化法可以用于从事天采和加工含硫化氢的开然气的企业部门。
権利要求書
1、污水中除去甲醇的生物净化法是利用在污水上培养微生物来进行的。在净化污水除掉甲醇之前，必须预先用磷酸将污水中和，同时还须使其中含有丰富的氮源，此法的特点是利用菌株Methylo-monas metanicaB-2576作为污水净化过程的微生物，此菌株的保藏单位是全苏遗传学和工业微生物育种科学研究所的工业微生物菌种保藏中心。
2、根据实例1所述方法的特点是：污水必须予先用磷酸进行中和，使其pH值达到5.5-7.0。
3、实例1、2所提供的方法的特点是：菌株Methylomonas metanicaB-2576的培养温度为20-37℃。
说明书
本申请所提出的发明属于污水的生物净化方法，具体说，是利用生物净化原理除掉污水中甲醇的一种方法。
本发明可用于某些从事开采和加工处理含硫化氢的天然气的生产部门。
目前，已知可以在含有甲醇的培养基础上进行的培养，这里，甲醇的作用是提供碳元素，即碳源。
例如，有一种方法是在含甲醇的培养基上使各种不同的酵母生长〔В·С·Подгорскцй著的“Φиэиология иМетаболиэм мтанолусваивагощих дрожжеи”(消化甲醇的酵母的生理作用与代谢作用)，苏联基辅出版社“наукова думка”，1982〕。另外，还有一种培养能够消化甲醇的酵母的方法也是在培养基上进行的，培养基的成分中含有经过水解-发酵产生的沾污培养液(称“小酿”)。(“Acta microbiol.bulg.”，1970，V·7，P49-54)。
上述种种培养能够消化甲醇的微生物的方法，都可以用于净化含有甲醇的工业污水。例如，有一种Hansenula Pelymorpha的酵母就是在含甲醇的污水上进行培养的，而污水则是在开采和处理含硫化氢的天然气的过程中产生的。于是，这种方法就为净化这类污水，除掉其中的甲醇提供了可能性(苏联专利SU，A，963960)。
根据这个方法，含甲醇的污水的净化过程是利用酵母在36-38℃ 的温度下，并在一定的培养基中完成的。对于培养基的要求：用磷酸将培养基中和到pH3.9-4.0，同时其中应含有丰富的微量元素、供氮源(又称氮源)以及多种维生素。利用这种人所共知的方法去净化污水，可以得到仅含痕量甲醇的水。
此法的缺点是需要消耗大量的浓磷酸，以及相当数量的微量元素和多种维生素。因为这些都是构成有利于Hansenula Polymorpha这种能够消化甲醇的培养物生长繁育的培养基所必需的。例如，若处理2000立方米的污水，中和作用这一步将需要3立方米的浓磷酸，同时还要耗用微量元素250千克以上，以及3.6千克的硫胺素(维生素B1)和40克的脱硫生物素。这个方法的缺点还有：稀释速度低，即0.5升/小时;5升=0.1小时-1，这样就要求净化设备必须具有相当大的容量，因为被净化的水在设备中停留的时间达10小时之久。
本发明的基本任务是建立一种能够除掉污水中甲醇的生物净化方法。在此方法中，最好能够利用一种微生物，通过它的作用，使污水的净化过程一方面在经济上比较有利，另方面又能够使过程强化。
解决这项任务的做法如下：除掉污水中甲醇的生物净化，是在清除污水中的甲醇之前，先在污水上培养微生物，而且必须预先用磷酸将污水中和，并使水中含有丰富的碳源。根据所申请的发明，采用的微生物是菌株Methylomonas metanica B-2576。保藏菌株的单位为：全苏遗传学和工业微生物育种科学研究所的工业微生物菌株保藏中心(1982年7月4日保藏)。
由于采用本发明，每净化1立方米污水所耗费的化学试剂仅相当于 目前已知的净化方法所需试剂量的1/12，而且净化过程的强度提高1倍。
根据所申请的发明，最好预先用磷酸将污水中和到pH5.5-7.0，而上述微生物的培养是在温度为20-37℃的条件下进行的。
下面我们通过对污水净化法本身做详细的说明，以及介绍实施本发明的几个具体实例，就会对本发明的目的和优点有进一步的了解。
为实现本发明所提出的方法，必须把能够消化甲醇的微生物分离出来。为此，把沾污了少量甲醇的土壤放入垂直的玻璃圆柱内，令来自天然气采集场的含有甲醇的污水通过玻璃圆柱，污水中甲醇的浓度应当事先用培养基稀释到1克/升。使用的无机培养基的成分如下(单位为克/分米3)：K2HPO4-1.0;MgSO4·7H2O-0.5;NaCl-0.2;FeSO4·7H2O-0.03;NH4NO3-0.5;pH-7.0。利用培养基调节，使实际污水的稀释程度逐步下降，从而逐渐提高培养基中甲醇的浓度，最后达到10.0克/分米3。污水中甲醇浓度的增加，是在先前稀释的污水中的甲醇已被充分利用的情况下发生的。在通入污水(其中含甲醇为10.0克/分米3)进圆柱及随后从玻璃圆柱里流出的污水已不含任何甲醇这个阶段中，由于玻璃圆柱的内含物已经接种到琼质化的无机培养基之上(培养基的成分如上所述，其中甲醇的含量为2.0克/分米3，于是细菌的纯净培养物*便分离出来了。在静止条件下培养物消化甲醇所要求的甲醇浓度是比较低的，而当培养物处于不断流动的条件下生长时，它消化甲醇则须在甲醇浓度较高的情况下进行。微生物能够在含甲醇2.0克/分米3的培养基中生长，这*通称“纯培养”-译注 \
充分证明在这样的条件下甲醇是可以被微生物利用的，因为这时甲醇是唯一的碳源。
菌株Methylomonas metanica B-2576在生物形态方面和生理生化方面的特征如下：细胞呈细的直杆状，易动，具有极性纤毛，细胞为格兰氏阴性，并且是需氧的，细胞是通过分裂进行繁殖的，细胞的大小为0.6×1毫米;菌落呈粉色或奶油色，表面有粘膜，菌落的大小为3-4毫米。
上述这种菌株不能够在一般的肉胨琼脂型的培养上生长，而只能在含甲醇的培养基上生长。
分离出来的工业培养物Methylomonas metanica B-2576保藏在全苏遗传学和工业微生物育种科学研究所的工业微生物菌种保藏中心(1982年*7月4日保藏)。
本申请提出的污水中除甲醇的生物净化法的内容如下：将含甲醇的污水用磷酸中和到pH为5.5-7.0，再使其含丰富的氮源，例如往污水中加入硝酸胺。
然以再往污水中放入菌株Methylomonas metanica B-2576，并对此微生物进行培养，温度应保持20-37℃。研究表明，在20-37℃的条件下培养该微生物，可以保证甲醇充分被细菌利用，最后达到在污水中仅残留痕量的甲醇，甚至可以达到完全不含甲醇的地步。当温度低于20℃时，甲醇被微生物利用的过程会 大大减慢，以致于在细菌生长的48小时内，每升污水中被细菌消耗掉的甲醇只有450毫克。当温度高于37℃时，菌株Methylomonas metanica B-2576根本不生长，因而也就不能够利用甲醇。
预先用磷酸中和污水时，pH值不得低于5.5，因为当pH值较低时，我们所使用的这个菌株Methylomonas metanica B-2576的生长速度会变慢，于是甲醇被菌株利用的效率也随之下降。可是，如果污水为弱碱性(即pH值大于7.0)，那么对于这种微生物充分地利用甲醇也是不利的。
本申请所提出的污水的生物净化方法，可以用于净化含高浓度甲醇，即含甲醇为5%(质量)的污水。在这种情况下，污水中的甲醇可以全部都被微生物利用，而在净化后的水中可以做到完全不含甲醇，或者仅含痕量的甲醇。
由于使用菌株Methylomonas metanica B-2576代替了先前用于净化污水中甲醇的另一种酵母培养物Hansenula Polymorpha，从而使污水的净化过程在经济上也比以往更为有利，这是因为，第一，中和污水所耗费的磷酸用量大大减少了，过去的方法要求将污水中和到pH3.9-4.0，而本方法只要求中和到pH5.5-7.0;第二，菌株Methylomonas metanica B-2576的生长以及甲醇的利用都绝对不需要有硫胺素(维生素B1)和脱硫生物素等维生素的参予。
与以往的净化方法相比，由于减少了污水在净化设备中存留的时间，因而使净化过程的强度提高1倍。
使用本申请案提出的方法去进行污水的净化时，可以积累含70% 以上粗蛋白质的细菌生物量，而这部分蛋白质则可进一步用于制备多种蛋白质制品。
实例1：
将在开采和加工含硫化氢的天然气的过程中得到的甲醇含量为50.0克/分米3的污水注入容积为5升的发酵罐中(一种用于连续培养微生物的发酵罐)。然后往发酵罐中加入磷酸，数量按0.4毫升/分米3，同时还须加入硝酸胺，数量按150毫克/分米3计算。
首先用人工合成的培养基将污水中甲醇的浓度稀释到10克/分米3同时将菌株Methylomonas metanica接种到发酵罐中。菌株是在锥形烧瓶里的人工合成培养基上在微微晃动的条件下培养起来的，培养基内甲醇的浓度为5.0克/分米3。
通过降低人工培养基对污水的稀释程度，以逐步提高污水中甲醇的浓度，并达到50.0克/分米3。污水中磷酸的浓度应保持在0.4毫升/分米3(相当于pH6.5)。污水的温度维持正30℃当Methylomonas metanica B-2576菌株的浓度达到35±5克/分米3之后，细菌体便在稀释系数为0.2小时-1的污水流通入的条件下生长繁衍，此过程的时间相当于被净化的污水在发酵罐中停留的时间，先后达5小时之久。
菌株Methylomonas metanica B-2576在含甲醇的污水上经过10昼夜的连续生长，微生物的生物量始终稳定在37±2克/分米3的水平。这证明甲醇被微生物利用的程度是很高的。因此，净化后的污水仅含痕量甲醇。
实例2：
含甲醇的污水的净化过程与上述实例1中所介绍的做法类似。但是，预先用磷酸去中和污水这一步，应使pH值达到5.5。同时，污水的温度须保持在20℃。
菌株Methylomonas metanica B-2576的培养按周期节律进行，培养期甲醇的最佳起始浓度为1克/分米3。
净化过程须在猛烈的搅拌下进行48小时。
上述微生物经过48小时的培养之后，被净化的污水中甲醇的含量仅有0.002克/分米3。
实例3：
污水的净化过程与上述实例1的做法类似。但是，预先用磷酸去中和污水这一步，pH值应达到7.0，同时污水的温度应保持在37℃。
菌株Methylomonas metanica B-2576的培养是按周期节律进行的，甲醇的起始浓度为1克/分米3。
净化过程须在猛烈的搅拌下进行48小时。上述微生物经过48小时的培养之后，被净化的污水中已不含任何甲醇。