专利名称：生物质气化洗焦废水的微生物处理方法
技术领域：
本发明涉及利用微生物对生物质气化洗焦废水进行降解处理的工艺。
背景技术：
生物质原料的充分利用，是世界范围内需要解决的重要问题。我国每年就有6亿多吨农业废弃物，是一种巨大的生物质能源宝库。生物质能可以成为未来持续能源的主要部分，开发利用生物质能对能源结构转变及保护环境都有重要意义。生物质气化是达到此目的的重要途径之一。秸秆就是一种广泛存在的生物质能源材料，以秸秆为气化原料，进行气化发电或者秸秆气化集中供气可以消化大量生物质废弃物，使之变废为宝。目前，我国在中等规模气化发电、秸秆气化与农村集中供气、森林废弃物气化集中供气等方面发展迅速。
在生物质气化中，水洗法产生的有毒的生物质气化洗焦废水会对环境造成二次污染。因此，对洗焦废水的处理是生物质气化发展过程中需要解决的关键问题之一。
生物质气化洗焦废水中主要含芳香族化合物，洗焦废水有种类多、规模小(1兆瓦级的气化发电站20m3/d)、浓度高、毒性大、点分散的特点。国内外对焦化废水的处理研究较多，并集中在对单一成分的降解特性研究上，如对苯、甲苯、乙基苯，喹啉、吲哚、吡啶、氯苯等的研究，未见对生物质气化洗焦废水利用微生物降解的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用微生物对生物质气化集中供气或发电过程中产生的洗焦废水进行降解处理的工艺，其能有效去除废水中的COD。
本发明采用的技术方案包括如下步骤1.在生物质气化洗焦废水原水中，对恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)ACCC10085和铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)1.860两个菌种进行驯化；2.对经过驯化后的两个菌种进行扩大培养，扩大培养结束后收集菌株备用；3.收集的两个菌种的菌株同时用于处理生物质气化洗焦废水。
恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)由中国微生物菌种保藏管理委员会农业微生物中心(简称ACCC)保藏，保藏编号为ACCC10085。铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)由中国普通微生物菌种保藏管理中心保藏，保藏编号为1.860。
为了提高上述两种菌种处理生物质气化洗焦废水的效果，同时用于处理生物质气化洗焦废水的恶臭假单胞菌ACCC10085和铜绿假单胞菌1.860的优选投放数量配合比例为1∶0.5-1.5。
在用恶臭假单胞菌ACCC10085和铜绿假单胞菌1.860处理生物质气化洗焦废水时，为了提高对生物质气化洗焦废水的处理效果，一种方案是将上述两种菌种的菌株进行固定化处理后置于反应器中，并在曝气的条件下进行反应。另一种方案，曝气池和反应器相互分开，反应器为生物膜反应器或者颗粒活性炭反应器，生物质洗焦废水先通入曝气池进行曝气，曝气后的废水再进入反应器并与其中经过固定化处理的两种菌种的菌株进行反应。
上述的生物质气化洗焦废水的微生物处理方法，优选的方案是曝气采用外循环连续曝气法，即生物质气化洗焦废水经过曝气池曝气、反应器反应后，出水再通入曝气池进行曝气、反应器进行反应，如此循环，直到完成菌株对废水的处理过程。
用两种菌种处理生物质气化洗焦废水时，两种菌种虽然可以单独使用，但优选方案是配合使用，两种菌种配合使用时处理生物质气化洗焦废水的效果优于单独使用一种菌种的情况。在实验室摇床实验中测得的数据如表一所示。
表一COD去除率对比表
用微生物对洗焦废水进行降解，使洗焦废水可以循环使用，此技术方案对防止生物质气化洗焦废水的二次污染以及节约水资源都能发挥重要的作用，为生物质资源的合理开发利用提供了技术支持。
本发明以现有的微生物菌种恶臭假单胞菌ACCC10085和铜绿假单胞菌1.860为基础，通过在一定条件下的驯化，可以明显提高两种菌种对生物质气化洗焦废水的降解能力，提高处理效率。此外，采取细胞固定化技术和曝气方法等必要措施，会对处理效果有直接影响。曝气可以直接在反应器进行，也可以在专门的曝气池之中进行。
具体实施例方式
实施例1一种生物质气化洗焦废水的微生物处理方法，该处理系统在生物膜反应器中处理生物质气化洗焦废水。
1.生物质气化洗焦废水原水中加入MgSO4 0.05g/L，KH2PO4 2g/L，微量元素溶液10ml/L，在35℃，pH7.0，摇床120rpm的条件下，对恶臭假单胞菌ACCC10085和铜绿假单胞菌1.860两种菌种分别进行驯化，驯化时间30小时；2.对经过驯化后的两种菌种进行扩大培养，在35℃，pH7.0，摇床120rpm的条件下扩大培养24小时，扩大培养结束后收集菌株备用；3.恶臭假单胞菌ACCC10085和铜绿假单胞菌1.860两种菌种在反应器中的投放数量配比为1∶1.1。
本实施例的固定化介质为陶瓷球，陶瓷球的平均直径为6.5-7.5mm，固定化载体经过两种菌种挂膜和增菌后，便可以投入使用。在曝气、反应器的运转温度为37℃、pH值为7.0的条件下，反应器可以稳定和高效的运转。
应用上述工艺对生物质气化洗焦废水进行处理，进水时生物质气化洗焦废水的COD浓度1800mg/L，水力停留时间24h，用标准CODcr法测定出水，洗焦废水的COD去除率为89％。
实施例2一种生物质气化洗焦废水的微生物处理方法，该处理系统在颗粒活性炭反应器中处理生物质气化洗焦废水。
微生物菌种的驯化、驯化后菌种的扩大培养以及菌株的收集方法与实施例1中的方法相同。恶臭假单胞菌ACCC10085和铜绿假单胞菌1.860两种菌种在反应器中的投放数量配比为1∶1。
本实施例使用的固定化介质为颗粒活性炭，密度为400-420kg/m3。经过驯化并扩大培养后的恶臭假单胞菌ACCC10085和铜绿假单胞菌1.860两种菌种经过固定化处理后，便可投入使用。在曝气、反应器的运转温度为35℃、pH值为7.5的条件下，反应器便可以稳定和高效的运转。
应用上述工艺对生物质气化洗焦废水进行处理，进水时生物质气化洗焦废水的COD浓度为2000mg/L，水力停留时间24小时，用标准CODcr法测定出水，生物质气化洗焦废水的COD去除率为89.0％。同时对苯、苯系物及多环芳香烃化合物也有高的去除率，用气相色谱仪测定的结果分别为苯98.0％、萘84.2％、菲100％、吡啶100％、喹啉100％、异喹啉95.1％。
实施例3一种生物质气化洗焦废水的微生物处理方法，该处理系统包括独立的曝气池和生物膜反应器并在生物膜反应器中处理生物质气化洗焦废水。
微生物菌种的驯化、驯化后菌种的扩大培养以及菌株的收集方法与实施例1中的方法相同。恶臭假单胞菌ACCC10085和铜绿假单胞菌1.860两种菌种在反应器中的投放数量配比为1∶0.5。
本实施例在处理生物质气化洗焦废水时，使用的固定化介质为陶瓷球，陶瓷球的平均直径为6.5-7.5mm。经过驯化并扩大培养后的恶臭假单胞菌ACCC10085和铜绿假单胞菌1.860的菌株经过固定化处理后，便可投入使用曝气池和生物膜反应器相互分开，曝气采用外循环连续曝气法。生物质气化洗焦废水先通入曝气池进行曝气，曝气后的废水再进入反应器进行反应，经过曝气池、反应器后的出水再通入曝气池进行曝气、反应器进行反应，如此循环，直到完成菌株对废水的处理过程。曝气量与液体循环量的体积比例为80∶1。
在反应器的运转温度为38℃，pH值为7.0的条件下，反应器便可以稳定和高效的运转。
应用上述工艺对生物质气化洗焦废水进行处理，进水时生物质气化洗焦废水的COD浓度1800mg/L，水力停留时间24h，用标准CODcr法测定出水，洗焦废水的COD去除率为90％。
实施例4一种生物质气化洗焦废水的微生物处理方法，该处理系统包括独立的曝气池和颗粒活性炭反应器并在颗粒活性炭反应器中处理生物质气化洗焦废水。
微生物菌种的驯化、驯化后菌种的扩大培养以及菌株的收集方法与实施例1中的方法相同。恶臭假单胞菌ACCC10085和铜绿假单胞菌1.860两种菌种在反应器中的投放数量配比为1∶1。
本实施例在处理生物质气化洗焦废水时，使用的固定化介质为颗粒活性炭，密度为430-440kg/m3。经过驯化并扩大培养后的恶臭假单胞菌ACCC10085和铜绿假单胞菌1.860的菌株经过固定化处理后，便可投入使用。
曝气池和颗粒活性炭反应器相互分开，曝气采用外循环连续曝气法。生物质气化洗焦废水先通入曝气池进行曝气，曝气后的废水再进入反应器反应，经过曝气池、反应器后的出水再通入曝气池进行曝气、反应器进行反应，如此循环，直到完成菌株对废水的处理过程。曝气量与液体循环量的体积比例为120∶1。
在反应器的运转温度为42℃，pH值为7.0的条件下，反应器便可以稳定和高效的运转。
应用上述工艺对生物质气化洗焦废水进行处理，进水时生物质气化洗焦废水的COD浓度为3000mg/L，水力停留时间24小时，用标准CODcr法测定出水，生物质气化洗焦废水的COD去除率为90.4％。同时对苯、苯系物及多环芳香烃化合物也有高的去除率，用气相色谱仪测定的结果分别为苯99.0％、萘84.2％、菲100％、吡啶100％、喹啉100％、异喹啉97.1％。
实施例5本实施例针对大规模生物质气化洗焦废水的微生物处理情况而设计，整个系统包括预处理系统、曝气系统、微生物处理反应系统、污泥沉淀系统，其中微生物处理反应系统由系列折流反应器构成，整个系统采用外循环连续曝气法进行曝气。生物质气化洗焦废水经过絮凝预处理后通入曝气池进行曝气处理，然后进入由系列折流反应器构成的微生物处理反应系统进行反应，反应器的出水再通入曝气池进行曝气、反应器进行反应，如此循环，直到完成菌株对废水的处理过程。曝气量与液体循环量的体积比例为50∶1。最后，处理过的洗焦废水流进沉淀池进行沉淀。
恶臭假单胞菌ACCC10085和铜绿假单胞菌1.860菌种的驯化、驯化后菌种的扩大培养以及菌株的收集方法同实施例1中的方法。
在反应器中同时使用经过驯化的恶臭假单胞菌ACCC10085和铜绿假单胞菌1.860处理生物质气化洗焦废水。恶臭假单胞菌ACCC10085和铜绿假单胞菌1.860投入数量的配合比例为1∶0.8，上述两种菌种在投入使用前要进行固定化处理，可选用陶瓷球作为固定化介质。
应用上述工艺对生物质气化洗焦废水进行处理，反应器的运转温度维持在18-23℃，pH值控制在7.2-7.5。进水时生物质气化洗焦废水的COD浓度为2500mg/L，水力停留时间36h，经标准CODcr测定方法测定，在絮凝预处理后，废水中COD的去除率为15.8％，而经过整个处理过程后，废水中COD的去除率为83％。
实施例6本实施例包括预处理系统、曝气系统、微生物处理反应系统、污泥沉淀系统，其中微生物处理反应系统由系列折流反应器构成，整个系统采用外循环连续曝气法进行曝气。生物质气化洗焦废水经过絮凝预处理后通入曝气池进行曝气处理，然后进入由系列折流反应器构成的微生物处理反应系统进行反应，反应器的出水再通入曝气池进行曝气、反应器进行反应，如此循环，直到完成菌株对废水的处理过程。曝气量与液体循环量的体积比例为80∶1。最后，处理过的洗焦废水流进沉淀池进行沉淀。
恶臭假单胞菌ACCC10085和铜绿假单胞菌1.860菌种的驯化、驯化后菌种的扩大培养以及菌株的收集方法同实施例1中的方法。
恶臭假单胞菌ACCC10085和铜绿假单胞菌1.860两种菌种的投入数量配合比例为1∶1.5。在菌种投入使用前要进行固定化处理，使用的固定化介质为颗粒活性炭，密度为400-440kg/m3。
在生物质气化洗焦废水通入微生物处理反应系统时，温度保持在38-40℃，pH值保持在7.0-7.3。进水时生物质气化洗焦废水的COD浓度为3000mg/L，水力停留时间24h，用标准CODcr法测定，经过整个处理过程后，废水中COD的去除率为86％。
权利要求
1.一种生物质气化洗焦废水的微生物处理方法包括如下步骤1)在生物质气化洗焦废水原水中，对恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)ACCC10085和铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)1.860两个菌种分别进行驯化；2)对经过驯化后的两个菌种进行扩大培养，扩大培养结束后收集菌株备用；3)收集的两个菌种的菌株同时用于处理生物质气化洗焦废水。
2.一种如权利要求1所述的生物质气化洗焦废水的微生物处理方法，其特征在于同时用于处理生物质气化洗焦废水恶臭假单胞菌ACCC10085和铜绿假单胞菌1.860投放数量的配合比例为1∶0.5-1.5。
3.一种如权利要求1或2所述的生物质气化洗焦废水的微生物处理方法，其特征在于在用恶臭假单胞菌ACCC10085和铜绿假单胞菌1.860处理生物质气化洗焦废水时，需要对两个菌种的菌株进行固定化处理，并在曝气的条件下进行反应。
4.一种如权利要求1或2所述生物质气化洗焦废水的微生物处理方法，其特征在于在用恶臭假单胞菌ACCC10085和铜绿假单胞菌1.860处理生物质气化洗焦废水时，包含独立的曝气池和反应器，反应器为生物膜反应器或者颗粒活性炭反应器，生物质气化洗焦废水先通入曝气池进行曝气，曝气后的废水再进入反应器并与其中经过固定化处理的两种菌种的菌株进行反应。
5.一种如权利要求4所述的生物质气化洗焦废水的微生物处理方法，其特征在于曝气采用外循环连续曝气法，即生物质气化洗焦废水经过曝气池曝气、反应器反应后，出水再通入曝气池进行曝气、反应器进行反应，如此循环，直到完成菌株对废水的处理过程。
6.一种如权利要求5所述的生物质气化洗焦废水的微生物处理方法，其特征在于处理生物质气化洗焦废水的反应器为生物膜反应器，曝气量与液体循环量的体积比例为50-80∶1。
7.一种如权利要求5所述的生物质气化洗焦废水的微生物处理方法，其特征在于处理生物质气化洗焦废水的反应器为颗粒活性炭反应器，曝气量与液体循环量的体积比例为80-120∶1。
8.一种如权利要求6所述的生物质气化洗焦废水的微生物处理方法，其特征在于使用生物膜反应器处理生物质气化洗焦废水时，固定化介质陶瓷球的平均直径为6.5-7.5mm，反应器的运转温度为35-42℃，pH值为7.0-7.5。
9.一种如权利要求7所述的生物质气化洗焦废水的微生物处理方法，其特征在于使用颗粒活性炭反应器处理生物质气化洗焦废水时，固定化介质为颗粒活性炭，密度为400-440kg/m3，反应器的运转温度为35-42℃，pH值为7.0-7.5。
10.一种如权利要求1或2所述的生物质气化洗焦废水的微生物处理方法，其特征在于整个处理系统包括预处理系统、曝气系统、微生物处理反应系统、污泥沉淀系统，其中微生物处理反应系统由系列折流反应器构成，置于反应器中的两种菌种的菌株需要进行固定化处理，整个系统采用外循环连续曝气法进行曝气，即生物质气化洗焦废水经过絮凝预处理后通入曝气池进行曝气处理，然后进入系列折流反应器进行反应，反应器的出水再通入曝气池进行曝气、反应器进行反应，如此循环，直到完成菌株对废水的处理过程，最后，处理过的洗焦废水流进沉淀池进行沉淀。
全文摘要
生物质气化洗焦废水的微生物处理方法涉及利用微生物对生物质气化洗焦废水进行降解处理的工艺，其目的在于有效地去除生物质气化集中供气或发电过程中产生的洗焦废水中的COD。本发明以现有的微生物菌种恶臭假单胞菌ACCC10085和铜绿假单胞菌1.860为基础，通过在一定条件下的驯化，可以明显提高两种菌种对生物质气化洗焦废水的降解能力，提高处理废水的效率。此外，采取细胞固定化技术和曝气方法等必要措施，能进一步增强废水处理效果。曝气可以直接在反应器中进行，也可以在专门的曝气池之中进行。用微生物对洗焦废水进行降解，对防止生物质气化洗焦废水的二次污染以及节约水资源都能发挥重要的作用。
文档编号C02F3/22GK1626459SQ20031011706
公开日2005年6月15日 申请日期2003年12月8日 优先权日2003年12月8日
发明者杨秀山, 田沈, 吴创之, 张文华 申请人:首都师范大学