申请日2017.03.05
公开(公告)日2017.05.31
IPC分类号C02F3/34; C12N9/00; C12N11/04; C12N11/10; C02F101/10
摘要
本发明涉及一种处理含磷污水的装置，该装置中使用了固定化菌，该装置包括沉淀池、三个生物反应器池和至少一个太阳能板组成。该装置具有较好的去除磷的效果，具备较好的应用前景。
权利要求书
1.一种处理含磷污水的装置，其特征在于:由沉淀池、三个生物反应器池和至少一个太阳能板组成。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述生物反应器池中含有固定化的菌，所述的菌为转入了编码SEQ ID NO：1所述的酶的基因的保藏号为CGMCC N0.5939的反硝化聚磷菌蜡样芽孢杆菌。
3. 如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述生物反应器池中含有固定化的菌，所述的菌为转入了编码如下任一个酶变体的基因的保藏号为CGMCC N0.5939的反硝化聚磷菌蜡样芽孢杆菌，所述酶变体为相对于酶原始氨基酸序列分别进行如下突变A21T、W63H、D89T、G121W、 M123Q、Q131P、 L145A、K190P、D191P、V203H、S212E，所述酶原始氨基酸序列如SEQID NO：1所示。
4.权利要求1-3任一项所述的装置在高磷污水处理中的应用。
5. 一种酶变体，其特征在于：所述酶变体为相对于酶原始氨基酸序列分别进行如下突变A21T、W63H、D89T、G121W、 M123Q、Q131P、 L145A、K190P、D191P、V203H、S212E，所述酶原始氨基酸序列如SEQ ID NO：1所示。
说明书
一种处理含磷污水的装置
技术领域
本发明涉及一种去除污水中磷的方法，尤其是涉及一种专门针对污水磷去除的装置，污水通过所述装置后，能够有效去除污水中的磷。
背景技术
随着水污染的日益加剧，为了寻找高效低耗的污染防治技术，自20世纪70年代以来，多种以大型水生植物为核心的污水处理和水体修复的生态技术被广泛研究和应用。大量工程实践表明，这项技术具有低投资、低能耗等优点，因此近年来已成为环境领域的研究热点之一。但是该方法技术复杂，投入成本高，使用不便。
鉴于严峻的水体富营养污染现状，大量的其他的去除技术得到广泛和深入的研究。目前研究最多的是生物方面的除磷措施，尤其是生物膜反应器，应用于污水处理的实用生物膜反应器工艺型式各异，主要分为典型生物膜反应器工艺(例如生物膜滤池和生物膜转盘等)和实用新型生物膜反应器工艺(生物膜流化床、移动床生物膜反应器(MBBRs)以及序批式生物膜反应器(SBBRs)等)。然而，上述生物膜反应器绝大数是针对污水中无机磷进行设计和去除，而专门针对污水(如养殖业废水)中有机磷的去除技术和方法研究相对较少，传统针对无机磷的处理技术已经不再适应污水中有机磷的去除，难以达到有效的净化效果。其次，目前对有机磷污水一般采用化学试剂法，先采用化学试剂将污水中有机磷转化无机磷后，再进行去除，操作繁琐，费用昂贵，且容易造成二次污染。与此同时，面源污水亟需治理，针对面源污水一般分布面积大、污染量广以及难以集中控制等特点，传统的点源生物膜除磷反应器工艺已不适合，且难以达到满意的去除效果，再加上上述生物膜反应器一般造价昂贵，运行维护繁琐，占地耗时，难以实际应用到面源污水中有机磷的治理。
CN 103466786 A中公开了一种低成本去除污水中有机磷的方法，其特征在于，首先选取价格低廉的人工弹性填料为光合生物膜富集材料，然后对光合生物膜富集材料进行设计和修饰，使其能够快速稳定富集微生物形成生物膜，同时根据实际工程所需，设计相应规模的尺度和面积的处理系统，在受污水体中进行布置，从而对污水中有机磷产生有效的去除效果。但是该方法只能去除有机磷，同时由于生物具有不确定性，并不能保证稳定的去除效果。
CN102351347A中一种超高浓度含磷污水的处理方法，属于环境化工水污染控制领域，该方法包括以下步骤：将污水排放到集水井中;待污水中的砂状颗粒自由沉降到池底后，将污水排入调节池中，并向调节池内加入硫酸溶液，当调节池内液体的PH值达到8时，停止加入硫酸溶液;将调节后的污水排入到地下沉淀池中，此步骤中分三个处理阶段：第一阶段，向沉淀池中加入氯化钙;第二阶段，向经第一阶段处理过后的污水中加入过氧化氢;第三阶段，向经第二阶段处理过后的污水中加入复合絮凝剂。该方法中使用了大量的化学试剂，并不是环境友好型，而且投入成本也过高，并不适宜大规模推广使用。
基于上述缺陷，开发一种处理简单，成本低廉，并且适宜大规模推广使用的去除磷的方法变得尤为迫切。
发明内容
本发明的目的是通过以下方式实现的：
一方面，本发明提供一种城市污水的除磷处理装置，其特征在于：由沉淀池、三个生物反应器池和至少一个太阳能板组成;三个反应器池之间通过管道相通;反应器中置有固定化微生物和水下搅拌装置;反应器侧面设有进排水口，底部设有污泥收集装置和污泥排进控制装置;沉淀池可以将固体杂物去除，太阳能板可以为整个装置提供电力，特别是驱动水泵的运转，节约能耗，实现真正的零排放。其中生物反应器池中均匀分布有固定化微生物，所述微生物具有除磷功能。
进一步的，本发明提供一种具有除磷的微生物，所述微生物为反硝化聚磷菌蜡样芽孢杆菌H-hrbOl，保藏号为CGMCC N0.5939，其中所述的菌株被导入编码SEQ ID NO：1所述的酶的基因。该酶是申请人通过前体基因组文库筛选获得的具有显著提高菌株除磷效果的特异蛋白。
进一步的，本发明提供所述酶的变体，具有提高的去磷活性，所述酶变体为相对于酶原始氨基酸序列分别进行如下突变A21T、W63H、D89T、G121W、M123Q、Q131P、L145A、K190P、D191P、V203H、S212E，所述酶原始氨基酸序列如SEQ ID NO：1所示。其中A21T代表在21位点处的A替换为T。
进一步的，本发明提供一种污水处理方法，将导入了目的蛋白的芽孢杆菌制备固定化小球，然后导入到生物反应器池中进行反应即可有效除磷。
其中，本发明另外提供一种固定化空白小球的制备方法，将2.5%壳聚糖胶体溶液用8号针头滴入凝结液(20%甲醇和30%NaOH)中，作用2h后得到中空壳聚糖球，取出用去离子水洗涤，备用。
另外，本发明提供一种固定化包埋菌小球的制备方法，将制备好的固定化空白小球放入湿菌与灭菌生理盐水的质量体积比(g:ml)为2:100的菌悬液中，吸附2h，取出壳聚糖球并用灭菌生理盐水洗涤后备用。
另外，提供一种处理磷的小试方法，分别称取2g固定化空白小球、固定化包埋菌小球，然后分别放入装有200ml磷浓度为20mg/L废水的500ml锥形瓶中，在28℃、150r/min摇床中处理，每隔一定时间0、12、24、36、48、72(h)取废水5微升，于离心机中离心，取上清，按照钼酸铵分光光度法(GB11893-89)测定其中总磷含量，计算除磷率。
本发明所达到的有益效果是:本发明提供的转基因菌株能显著的去除污水中磷，3d的去除率达到99.36%。
