一種去除含汞污水污染物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 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)】
[0002] 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。
[0003] 為了滿足公眾對(duì)環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高，國(guó)家對(duì)氮制訂了越來(lái)越嚴(yán)格的排放標(biāo) 準(zhǔn)，研究開(kāi)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(duì)性很強(qiáng)的產(chǎn)品，當(dāng)遇到其他化學(xué)物質(zhì)時(shí)就有可能失效，而生物制劑對(duì)污 染物的去除具有光譜性；2)化學(xué)產(chǎn)品可以暫時(shí)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(huì)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(yíng)養(yǎng) 物質(zhì)為食物，當(dāng)污水得到凈化后，這些微生物會(huì)隨污染物的降低而逐漸減少，直至消亡；4) 無(wú)毒，無(wú)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。
[0004] 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(shí)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(duì)這些污染物加以去除，這些物質(zhì)長(zhǎng)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(lái)很大危害。我國(guó)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(kāi) 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】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，有效簡(jiǎn)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(guò)如下方法實(shí)現(xiàn)的： 一種去除含汞污水污染物的方法，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(shí)，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(guò)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(shí)，再將液體通過(guò)圓孔過(guò)濾網(wǎng)去除固體絮凝物，圓孔過(guò)濾網(wǎng) 的圓孔直徑為0. 1_，生物氧化：經(jīng)圓孔過(guò)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1次，連續(xù)投加一周，最后靜置3天，將液體 排出。
[0006] 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)X10s個(gè)/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)CCTCCN0:M209107 ; 所述鞘氨醇單孢菌為鞘氨醇單孢菌（Sphingomonassp.)CGMCCNO. 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。
[0007] 本發(fā)明所述的菌均可以從CGMCC、CCTCC以及美國(guó)模式培養(yǎng)物集存庫(kù)（ATCC)等商 業(yè)途徑購(gòu)買得到。
[0008] 優(yōu)選的，所述鞘氨醇單孢菌轉(zhuǎn)入了編碼如下任一個(gè)蛋白變體的編碼基因的鞘氨醇 單孢菌（Sphingomonassp.)CGMCCN0. 4589，所述蛋白變體為相對(duì)于PPKL1蛋白原始氨 基酸序列分別進(jìn)行如下突變 21L/Q、59F/S、75R/V、121E/D、165A/P、199H/R、242D/V、421L/ Y、480A/S、544R/I、602A/L、690N/Q、729T/G、842A/G、901Y/V，蛋白原始氨基酸序列參見(jiàn) GenBank:NP_744926. 1。
[0009] 本發(fā)明同時(shí)提供一種能夠高效吸收汞的轉(zhuǎn)基因菌株，該菌株通過(guò)將氨基酸序列如 Genbank:NP_744926. 1所示的序列導(dǎo)入到鞘氨醇單孢菌中實(shí)現(xiàn)其目的。
[0010] 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，21L/Q、59F/S、75R/V、 121E/D、165A/P、199H/R、242D/V、421L/Y、480A/S、544R/I、602A/L、690N/Q、729T/G、842A/G、 901Y/V。（21L/Q表示在原始序列第21位的L氨基酸替換為Q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(qǐng)人通過(guò)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鞘氨醇單孢菌與 其它菌株一起并不具有較好的污水處理的效果。
[0011] 利用DNAMAN軟件設(shè)計(jì)引物，分別加入了BamHI和Sail酶切位點(diǎn)，根據(jù)氨基酸序列 全基因合成所述的核苷酸序列PDA基因，通過(guò)進(jìn)行擴(kuò)增獲得目的片段，PCR擴(kuò)增獲得目的基 因PDA(同時(shí)通過(guò)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BamHI和Sail進(jìn)行雙酶切PCR產(chǎn)物，與同樣經(jīng)過(guò)BamHI和Sail雙酶切的表達(dá)載體 pBPSE相連，將驗(yàn)證成功的重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化進(jìn)入到所述鞘氨醇單孢菌中，獲得降解汞的基因工 程菌。
[0012] 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。
[0013] 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(shí)去除，在此基礎(chǔ)上同時(shí)能夠去除污水華中的重金屬汞解決了傳統(tǒng)工 藝中除磷與脫氮效果難以同時(shí)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】
[0014] 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(shí)，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1X10s個(gè)/ml。
[0015] 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，Hg含量為20mg/ml，經(jīng)過(guò)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(shí)，再將液體通過(guò)圓孔過(guò)濾網(wǎng)去除固體絮凝物，圓孔過(guò)濾網(wǎng) 的圓孔直徑為〇.lmm, 生物氧化：經(jīng)圓孔過(guò)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I次，連續(xù)投加一周，最后靜置3天，將液體排出。經(jīng)檢測(cè)，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95%以上；而Hg含量為15mg/mL，去除效果不顯著。
[0016] 實(shí)施例2 利用DNAMAN軟件設(shè)計(jì)引物，分別加入了BamHI和Sail酶切位點(diǎn)，根據(jù)氨基酸序列全 基因合成所述的核苷酸序列PDA基因，通過(guò)進(jìn)行擴(kuò)增獲得目的片段，PCR擴(kuò)增獲得目的基因 PDA(同時(shí)通過(guò)多重PCR將相應(yīng)的突變位點(diǎn)21L/Q、59F/S、75R/V、121E/D、165A/P、199H/R、 242D/V、421L/Y、480A/S、544R/I、602A/L、690N/Q、729T/G、842A/G、901Y/V引入到基因序列 中，從而獲得了不同突變體基因)，用BamHI和Sail進(jìn)行雙酶切PCR產(chǎn)物，與同樣經(jīng)過(guò)BamHI 和Sail雙酶切的克隆表達(dá)載體pBPSE相連，將驗(yàn)證成功的重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化進(jìn)入到所述鞘氨醇 單孢菌CGMCCN0. 4589中，獲得降解汞的基因工程菌。
[0017] 實(shí)施例3鞘氨醇單孢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。
[0018] 分別采用實(shí)施例2制備得到的不同的突變位點(diǎn)的基因工程菌進(jìn)行去除汞的反 應(yīng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，21L/Q、59F/S、75R/V、121E/D、165A/P、199H/R、242D/V、421L/Y、480A/S、 544R/I、602A/L、690N/Q、729T/G、842A/G、901Y/V這幾種突變菌都具有相對(duì)于原始菌具有明 顯增強(qiáng)的效果?？偺幚頃r(shí)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。
[0019] 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，Hg含量為 20mg/ml。

[0020] 從以上結(jié)果可以看出，采用基因工程構(gòu)建的鞘氨醇單孢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Hg的效 果，而且在去除氨氮、硫化物以及磷方面基因工程的鞘氨醇單孢菌與其它幾種菌株之間還 具有增強(qiáng)的協(xié)同作用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種去除含汞污水污染物的方法，其包括如下步驟：首先將污水經(jīng)過(guò)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(shí)，再將液體通過(guò) 圓孔過(guò)濾網(wǎng)去除固體絮凝物，經(jīng)圓孔過(guò)濾網(wǎng)過(guò)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。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種去除含汞污水污染物的方法，包括如下步驟:首先將污水經(jīng)過(guò)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(shí)，再將液體通過(guò)圓孔過(guò)濾網(wǎng)去除固體絮凝物，經(jīng)圓孔過(guò)濾網(wǎng)過(guò)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汞的污染物，并且投入成本低，具備較好的應(yīng)用前景。
【IPC分類】C02F101/20, C02F3/34, C02F9/14
【公開(kāi)號(hào)】CN105130101
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510441589
【發(fā)明人】李娜
【申請(qǐng)人】李娜
【公開(kāi)日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年7月26日