申请日2011.07.28
公开(公告)日2014.02.05
IPC分类号C02F3/34
摘要
用于对来自环境污水的可溶性硫酸盐进行生物治理的方法和系统包括第一室和第二室，所述第一室包括固定在第一基质上的乳酸菌(LAB);所述第二室包括固定在第二基质上的硫酸盐还原菌(SRB)。所述方法包括提供用于产生乳酸的乳酸菌适宜培养基，并将其引入用作用于环境污水中存在的硫酸盐的还原的底物/电子供体的硫酸盐还原菌的培养物中。
权利要求书
1.一种系统，所述系统包括：
a)第一室，所述第一室包括固定在第一基质上的乳酸菌(LAB)培养物;和
b)第二室，所述第二室包括固定在第二基质上的硫酸盐还原菌(SRB)培养物;
其中：
所述第一室与所述第二室流体连通;
所述第一室被构造为接收单独的或与环境污水组合的第一培养基，并将第一排放 污水释放至所述第二室;
所述第二室被构造为接收单独的或与环境污水组合的所述第一排放污水，并释放 第二排放污水;
所述环境污水包含硫酸盐;和
所述第二排放污水具有与所述环境污水相比降低的硫酸盐浓度。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一培养基包含适合于所述第一室的 所述乳酸菌的生长和/或保持的营养物。
3.如权利要求1或2所述的系统，其中，所述第一排放污水包含比所述第一培 养基或环境污水更高浓度的乳酸。
4.如权利要求1～3中任一项所述的系统，其中，所述第二室包含适合于所述硫 酸盐还原菌的生长和/或保持的SRB培养基成分。
5.如权利要求1～4中任一项所述的系统，其中，所述乳酸菌不能在所述第二室 中生长。
6.如权利要求1～5中任一项所述的系统，其中，所述第二排放污水具有的硫酸 盐浓度小于所述环境污水的硫酸盐浓度的90%。
7.如权利要求1～6中任一项所述的系统，其中，所述第二排放污水具有的硫酸 盐浓度小于所述环境污水的硫酸盐浓度的1%。
8.如权利要求1～7中任一项所述的系统，其中，所述乳酸菌包括由物种卡特拉 魮、黄口鮸、南亚野鲮、波拉长嘴鱲、彩虹钻石鲫、尼罗罗非鱼、印度囊鳃鲶、家猪、 家鸡或家山羊的肠道，或由发酵的食物、奶制品、柑橘和腐烂的水果、树叶或长草分 离出的土著菌株。
9.如权利要求1～8中任一项所述的系统，其中，所述硫酸盐还原菌包括土著群 落，包括以下属：古生球菌属、脱硫状菌属、脱硫细菌属、脱硫菌目、脱硫杆菌属、 脱硫腊肠杆菌属、脱硫叶菌属、脱硫球菌属、脱硫微杆菌属、脱硫念珠菌属、脱硫线 菌属、脱硫八叠球菌属、脱硫肠状菌属、脱硫弧菌属、脱硫弧菌目、互营杆菌目、热 脱硫杆菌属或热脱硫弧菌属。
10.如权利要求1～9中任一项所述的系统，其中，所述乳酸菌或硫酸盐还原菌 包含纯菌群。
11.如权利要求1～9中任一项所述的系统，其中，所述乳酸菌或硫酸盐还原菌 包含混合菌群。
12.如权利要求1～11中任一项所述的系统，其中，所述第一基质和/或第二基质 包括天然的、合成的或半合成的材料。
13.如权利要求1～12中任一项所述的系统，其中，所述第一基质和/或第二基质 包括干草、稻草、稻壳、锯屑、麦麸、米糠、脉冲糠、木片、塑料片材、塑料O形 环、金属网、纤维网、藻酸盐珠或合成石棉。
14.如权利要求1～13中任一项所述的系统，其中，所述第一室和/或所述第二室 包括圆柱体。
15.如权利要求1～13中任一项所述的系统，其中，所述第一室和/或所述第二室 包括立方体。
16.如权利要求1～15中任一项所述的系统，其中，所述第一室和/或所述第二室 包括波纹板。
17.一种用于从环境污水除去硫酸盐的方法，所述方法包括：
a)将第一培养基单独地或与包含硫酸盐的环境污水组合引入包括固定在第一基 质上的乳酸菌(LAB)培养物的第一室，其中，所述乳酸菌代谢所述培养基和/或环境污 水的成分，并生成乳酸，并且其中，所述第一室释放第一排放污水;
b)将来自所述第一室的所述第一排放污水单独地或与环境污水组合引入包括固 定在第二基质上的硫酸盐还原菌(SRB)培养物的第二室，其中，所述硫酸盐还原菌代 谢所述第一排放污水中存在的乳酸并还原所述第一排放污水和/或环境污水中存在的 硫酸盐，以生成第二排放污水;和
c)由所述第二室释放所述第二排放污水，其中，所述第二排放污水包含与所述环 境污水相比降低的硫酸盐浓度。
18.如权利要求17所述的方法，其中，除所述第一排放污水之外，所述第二室 还包含适合于所述硫酸盐还原菌生长和/或保持的SRB培养基成分。
19.如权利要求17或18所述的方法，其中，所述乳酸菌不能在所述第二室中保 持的条件下生长。
20.如权利要求17、18或19所述的方法，其中，所述乳酸菌和所述硫酸盐还原 菌是纯菌群。
21.如权利要求17、18或19所述的方法，其中，所述乳酸菌和所述硫酸盐还原 菌是混合菌群。
22.一种用于对环境污水中的硫酸盐进行生物治理的系统，所述系统包括：
a)第一室，所述第一室包括固定在第一基质上的乳酸菌(LAB)培养物;和
b)第二室，所述第二室包括固定在第二基质上的硫酸盐还原菌(SRB)培养物;
其中：
所述第一室与所述第二室流体连通;
所述第一室被构造为接收单独的或与包含硫酸盐的环境污水组合的第一培养基， 并将第一排放污水引入所述第二室;
所述第二室被构造为接收单独的或与包含硫酸盐的环境污水组合的所述第一排 放污水，并释放第二排放污水;和
所述第二排放污水具有与所述环境污水相比降低的硫酸盐浓度。
23.如权利要求22所述的系统，其中，所述第一培养基包含适合于所述乳酸菌 的生长和/或保持的营养物。
24.如权利要求22或23所述的系统，其中，所述第一排放污水包含比所述第一 培养基或环境污水更高浓度的乳酸。
25.如权利要求22、24或25所述的系统，其中，所述第二室包含适合于所述硫 酸盐还原菌的生长和/或保持的SRB培养基成分。
26.如权利要求22～25中任一项所述的系统，其中，所述乳酸菌不能在所述第 二室中保持的条件下生长。
27.如权利要求22～26中任一项所述的系统，其中，所述第二排放污水具有的 硫酸盐浓度小于所述环境污水的硫酸盐浓度的90%。
28.如权利要求22～27中任一项所述的系统，其中，所述第二排放污水具有的 硫酸盐浓度小于所述环境污水的硫酸盐浓度的1%。
29.如权利要求22～28中任一项所述的系统，其中，所述乳酸菌包括由物种卡 特拉魮、黄口鮸、南亚野鲮、波拉长嘴鱲、彩虹钻石鲫、尼罗罗非鱼、印度囊鳃鲶、 家猪、家鸡或家山羊的肠道，或由发酵的食物、奶制品、柑橘和腐烂的水果、树叶或 长草分离出的土著菌株。
30.如权利要求22～29中任一项所述的系统，其中，所述硫酸盐还原菌包括土 著群落，包括以下属：古生球菌属、脱硫状菌属、脱硫细菌属、脱硫菌目、脱硫杆菌 属、脱硫腊肠杆菌属、脱硫叶菌属、脱硫球菌属、脱硫微杆菌属、脱硫念珠菌属、脱 硫线菌属、脱硫八叠球菌属、脱硫肠状菌属、脱硫弧菌属、脱硫弧菌目、互营杆菌目、 热脱硫杆菌属或热脱硫弧菌属。
31.如权利要求22～30中任一项所述的系统，其中，所述乳酸菌或硫酸盐还原 菌包含纯菌群。
32.如权利要求22～30中任一项所述的系统，其中，所述乳酸菌或硫酸盐还原 菌包含混合菌群。
33.如权利要求22～32中任一项所述的系统，其中，所述第一基质和/或第二基 质包括天然的、合成的或半合成的材料。
34.如权利要求22～33中任一项所述的系统，其中，所述第一基质和/或第二基 质包括干草、稻草、稻壳、锯屑、麦麸、米糠、脉冲糠、木片、塑料片材、塑料O 形环、金属网、纤维网、藻酸盐珠或合成石棉。
35.如权利要求22～34中任一项所述的系统，其中，所述第一室和/或所述第二 室包括圆柱体。
36.如权利要求22～34中任一项所述的系统，其中，所述第一室和/或所述第二 室包括立方体。
37.如权利要求22～36中任一项所述的系统，其中，所述第一室和/或所述第二 室包括波纹板。
说明书
对来自环境污水的可溶性硫酸盐进行的自维持性微生物脱毒
相关申请的交叉引用
本申请要求于2011年6月10日递交的印度专利申请号701/KOL/2011的权益， 其全部内容以引用的方式并入本文中以用于任何及全部的目的。
技术领域
本技术大体上涉及用于对环境污水进行生物治理的方法和系统。特别是，本技术 涉及通过硫酸盐还原菌来减少污水中存在的可溶性硫酸盐。
背景技术
在最近几十年中由于各种人类活动而导致地下水中硫酸盐的污染增多。来自矿山 的污水将大量的硫酸盐释放到环境中，导致不适宜排放的水进入到环境中或供人类使 用。此外，由于农业应用造成的地下水位的降低导致氧侵入缺氧层，将硫化亚铁氢 氧化铁(III)，并生成硫酸盐。其渗入地下水中，导致硫酸盐的浓度增大。硫酸盐也会 由诸如腐烂的植物和动物等来源;以及农业、纺织业和制造业中使用的化学品渗入到 供水中。
地下水的硫酸盐污染会导致许多人类健康危害。使用硫酸盐超过500mg/L的水 导致泻下作用，造成肠胃不适、腹泻，并最终导致脱水。此外，硫酸盐的存在范围为 250mg/L～1000mg/L时会使水的味道令人不快。还有报道称硫酸盐的污染会导致地 表水的富营养化，并增大水的腐蚀性。
减少硫酸盐污染的方法包括通过反渗透、蒸馏或使用钡等化学品进行的沉淀来脱 盐。然而，应用于工业规模时脱盐惊人的昂贵。另外，尽管使用氯化钡来化学减少硫 酸盐也确保了重金属的大幅度减少，但是为有效修复硫酸盐需要极高水平的氯化钡， 致使该方法在工业规模上是不可行的。
生物治理是用于减少地下水中的硫酸盐浓度的替代性处理选择。不过，使用硫酸 盐还原菌(SRB)群落处理废水中的可溶性硫酸盐存在一些限制。例如，必须维持SRB 的连续供给，而且所述细菌要求底物/电子供体的连续供给，以支持硫酸盐的还原。 尽管乳酸是极为有效的SRB底物，不过与运行使用市售乳酸的反应器有关的成本却 相当显著。
发明内容
本文中提供了用于自维持性硫酸盐生物治理的方法和系统。所述系统包括用于产 生乳酸的乳酸菌((lactic acid bacteria，LAB)的固定培养物，乳酸用作底物/电子供体以 用于通过单独的SRB培养物(culture)来进行异化硫酸盐还原。使用内部乳酸源来支持 SRB介导的硫酸盐还原消除了对商用乳酸的需要，实质上降低了大规模硫酸盐生物 治理的成本。
在一个方面中，提供一种用于除去水中的可溶性硫酸盐的系统。通常，所述系统 包括第一室和第二室，所述第一室包括固定在第一基质上的乳酸菌(LAB)培养物，所 述第二室包括固定在第二基质上的硫酸盐还原菌(SRB)培养物。在说明性实施方式中， 所述第一室与所述第二室流体连通。在一些实施方式中，所述第一室被构造为接收单 独的或与环境污水组合的第一培养基，并将第一排放污水释放至所述第二室。在说明 性实施方式中，所述第二室被构造为接收单独的或与环境污水组合的所述第一排放污 水，并释放第二排放污水。在说明性实施方式中，所述环境污水包含硫酸盐，所述第 二排放污水具有与所述环境污水相比降低的硫酸盐浓度。
在一个方面中，提供一种用于除去环境污水中的硫酸盐的方法。在说明性实施方 式中，所述方法包括将第一培养基单独地或与包含硫酸盐的环境污水组合引入包括固 定在第一基质上的乳酸菌(LAB)培养物的第一室，其中，所述乳酸菌代谢所述培养基 和/或环境污水的成分，并生成乳酸，并且其中，所述第一室释放第一排放污水。在 说明性实施方式中，所述方法也包括将来自所述第一室的所述第一排放污水单独地或 与环境污水组合引入包括固定在第二基质上的硫酸盐还原菌(SRB)培养物的第二室， 其中，所述硫酸盐还原菌代谢所述第一排放污水中存在的乳酸并还原所述第一排放污 水和/或环境污水中存在的硫酸盐，以生成第二排放污水。在说明性实施方式中，所 述方法也包括由所述第二室释放所述第二排放污水，其中，所述第二排放污水包含与 所述环境污水相比降低的硫酸盐浓度。
在说明性实施方式中，除所述第一排放污水之外，所述第二室包含适合于所述硫 酸盐还原菌生长和/或保持的SRB培养基成分。在说明性实施方式中，所述乳酸菌不 能在所述第二室中保持的条件下生长。在说明性实施方式中，所述乳酸菌和所述硫酸 盐还原菌是纯菌群。在说明性实施方式中，所述乳酸菌和所述硫酸盐还原菌是混合菌 群。
在一个方面中，提供一种用于对环境污水中的硫酸盐进行生物治理的系统。在说 明性实施方式中，所述系统包括第一室和第二室，所述第一室包括固定在第一基质上 的乳酸菌(LAB)培养物，所述第二室包括固定在第二基质上的硫酸盐还原菌(SRB)培 养物。在说明性实施方式中，所述第一室与所述第二室流体连通。在说明性实施方式 中，所述第一室被构造为接收单独的或与包含硫酸盐的环境污水组合的第一培养基， 并将第一排放污水引入所述第二室。在说明性实施方式中，所述第二室被构造为接收 单独的或与包含硫酸盐的环境污水组合的所述第一排放污水，并释放第二排放污水。 在说明性实施方式中，所述第二排放污水包含与所述环境污水相比降低的硫酸盐浓 度。
在说明性实施方式中，所述第一培养基包含适合于所述乳酸菌的生长和/或保持 的营养物。在说明性实施方式中，所述第一排放污水包含比所述第一培养基或环境污 水更高浓度的乳酸。
在说明性实施方式中，所述第二室包含适合于所述硫酸盐还原菌的生长和/或保 持的SRB培养基成分。在说明性实施方式中，所述乳酸菌不能在所述第二室中保持 的条件下生长。
在说明性实施方式中，所述第二排放污水具有的硫酸盐浓度小于所述环境污水的 硫酸盐浓度的90%。在说明性实施方式中，所述第二排放污水具有的硫酸盐浓度小于 所述环境污水的硫酸盐浓度的1%。在一个实施方式中，所述第二排放污水具有的硫 酸盐浓度大约为0。
在说明性实施方式中，所述乳酸菌包括由物种卡特拉魮(Gibelion catla)、黄口鮸 (Nibea sp.)、南亚野鲮(Labeo rohita)、波拉长嘴鱲(Raiamas bola)、彩虹钻石鲫(Puntius sp)、 尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)、印度囊鳃鲶(Heteropneutes fossilis)、家猪(Sus scrofa domesticus)、家鸡(Gallus domesticus)或家山羊(Capra aegagrus hircus)的肠道，或由发酵的食 物、奶制品、柑橘和腐烂的水果、树叶或长草分离出的土著菌株。
在说明性实施方式中，所述硫酸盐还原菌包括土著群落，包括以下属：古生球菌 属(Archaeoglobus)、脱硫状菌属(Desulfoarculus)、脱硫细菌属(Desulfobacter)、脱硫菌目 (Desulfobacterales)、脱硫杆菌属(Desulfobacterium)、脱硫腊肠杆菌属(Desulfobotulus)、脱硫 叶菌属(Desulfobulbus)、脱硫球菌属(Desulfococcus)、脱硫微杆菌属(Desulfomicrobium)、脱 硫念珠菌属(Desulfomonile)、脱硫线菌属(Desulfonema)、脱硫八叠球菌属(Desulfosarcina)、 脱硫肠状菌属(Desulfotomaculum)、脱硫弧菌属(Desulfovibrio)、脱硫弧菌目 (Desulfovibrionales)、互营杆菌目(Syntrophobacterales)、热脱硫杆菌属(Thermodesulfobacterium) 或热脱硫弧菌属(Thermodesulfovibrio)。
在说明性实施方式中，所述乳酸菌或硫酸盐还原菌包含纯菌群。在说明性实施方 式中，所述乳酸菌或硫酸盐还原菌包含混合菌群。
在说明性实施方式中，所述第一基质和/或第二基质包括天然的、合成的或半合 成的材料。在说明性实施方式中，所述第一基质和/或第二基质包括干草、稻草、稻 壳、锯屑、麦麸、米糠、脉冲糠(pulse bran)、木片、塑料片材、塑料O形环(plastic o-rings)、 金属网、纤维网、藻酸盐珠或合成石棉。
在说明性实施方式中，所述第一室和/或所述第二室包括圆柱体。在说明性实施 方式中，所述第一室和/或所述第二室包括波纹板。在说明性实施方式中，所述第一 室和/或所述第二室包括立方体。
前面的概述仅是说明性的，并非意在进行任何限制。除了前述的说明性的方面、 实施方式和特点之外，其他的方面、实施方式和特点将通过参考以下附图和具体描述 而变得显而易见。
