一種處理含磷汙水的裝置的製作方法

2023-09-18 21:36:00

本發明涉及一種去除汙水中磷的方法，尤其是涉及一種專門針對汙水磷去除的裝置，汙水通過所述裝置後，能夠有效去除汙水中的磷。
背景技術：
：隨著水汙染的日益加劇，為了尋找高效低耗的汙染防治技術，自20世紀70年代以來，多種以大型水生植物為核心的汙水處理和水體修復的生態技術被廣泛研究和應用。大量工程實踐表明，這項技術具有低投資、低能耗等優點，因此近年來已成為環境領域的研究熱點之一。但是該方法技術複雜，投入成本高，使用不便。鑑於嚴峻的水體富營養汙染現狀，大量的其他的去除技術得到廣泛和深入的研究。目前研究最多的是生物方面的除磷措施，尤其是生物膜反應器，應用於汙水處理的實用生物膜反應器工藝型式各異，主要分為典型生物膜反應器工藝(例如生物膜濾池和生物膜轉盤等)和實用新型生物膜反應器工藝(生物膜流化床、移動床生物膜反應器(MBBRs)以及序批式生物膜反應器(SBBRs)等)。然而，上述生物膜反應器絕大數是針對汙水中無機磷進行設計和去除，而專門針對汙水(如養殖業廢水)中有機磷的去除技術和方法研究相對較少，傳統針對無機磷的處理技術已經不再適應汙水中有機磷的去除，難以達到有效的淨化效果。其次，目前對有機磷汙水一般採用化學試劑法，先採用化學試劑將汙水中有機磷轉化無機磷後，再進行去除，操作繁瑣，費用昂貴，且容易造成二次汙染。與此同時，面源汙水亟需治理，針對面源汙水一般分布面積大、汙染量廣以及難以集中控制等特點，傳統的點源生物膜除磷反應器工藝已不適合，且難以達到滿意的去除效果，再加上上述生物膜反應器一般造價昂貴，運行維護繁瑣，佔地耗時，難以實際應用到面源汙水中有機磷的治理。CN103466786A中公開了一種低成本去除汙水中有機磷的方法，其特徵在於，首先選取價格低廉的人工彈性填料為光合生物膜富集材料，然後對光合生物膜富集材料進行設計和修飾，使其能夠快速穩定富集微生物形成生物膜，同時根據實際工程所需，設計相應規模的尺度和面積的處理系統，在受汙水體中進行布置，從而對汙水中有機磷產生有效的去除效果。但是該方法只能去除有機磷，同時由於生物具有不確定性，並不能保證穩定的去除效果。CN102351347A中一種超高濃度含磷汙水的處理方法，屬於環境化工水汙染控制領域，該方法包括以下步驟：將汙水排放到集水井中；待汙水中的砂狀顆粒自由沉降到池底後，將汙水排入調節池中，並向調節池內加入硫酸溶液，當調節池內液體的PH值達到8時，停止加入硫酸溶液；將調節後的汙水排入到地下沉澱池中，此步驟中分三個處理階段：第一階段，向沉澱池中加入氯化鈣；第二階段，向經第一階段處理過後的汙水中加入過氧化氫；第三階段，向經第二階段處理過後的汙水中加入複合絮凝劑。該方法中使用了大量的化學試劑，並不是環境友好型，而且投入成本也過高，並不適宜大規模推廣使用。基於上述缺陷，開發一種處理簡單，成本低廉，並且適宜大規模推廣使用的去除磷的方法變得尤為迫切。技術實現要素：本發明的目的是通過以下方式實現的：一方面，本發明提供一種城市汙水的除磷處理裝置，其特徵在於：由沉澱池、三個生物反應器池和至少一個太陽能板組成；三個反應器池之間通過管道相通；反應器中置有固定化微生物和水下攪拌裝置；反應器側面設有進排水口，底部設有汙泥收集裝置和汙泥排進控制裝置；沉澱池可以將固體雜物去除，太陽能板可以為整個裝置提供電力，特別是驅動水泵的運轉，節約能耗，實現真正的零排放。其中生物反應器池中均勻分布有固定化微生物，所述微生物具有除磷功能。進一步的，本發明提供一種具有除磷的微生物，所述微生物為反硝化聚磷菌蠟樣芽孢桿菌H-hrbOl，保藏號為CGMCCN0.5939，其中所述的菌株被導入編碼SEQIDNO：1所述的酶的基因。該酶是申請人通過前體基因組文庫篩選獲得的具有顯著提高菌株除磷效果的特異蛋白。進一步的，本發明提供所述酶的變體，具有提高的去磷活性，所述酶變體為相對於酶原始胺基酸序列分別進行如下突變A21T、W63H、D89T、G121W、M123Q、Q131P、L145A、K190P、D191P、V203H、S212E，所述酶原始胺基酸序列如SEQIDNO：1所示。其中A21T代表在21位點處的A替換為T。進一步的，本發明提供一種汙水處理方法，將導入了目的蛋白的芽孢桿菌製備固定化小球，然後導入到生物反應器池中進行反應即可有效除磷。其中，本發明另外提供一種固定化空白小球的製備方法，將2.5％殼聚糖膠體溶液用8號針頭滴入凝結液(20％甲醇和30％NaOH)中，作用2h後得到中空殼聚糖球，取出用去離子水洗滌，備用。另外，本發明提供一種固定化包埋菌小球的製備方法，將製備好的固定化空白小球放入溼菌與滅菌生理鹽水的質量體積比(g:ml)為2:100的菌懸液中，吸附2h，取出殼聚糖球並用滅菌生理鹽水洗滌後備用。另外，提供一種處理磷的小試方法，分別稱取2g固定化空白小球、固定化包埋菌小球，然後分別放入裝有200ml磷濃度為20mg/L廢水的500ml錐形瓶中，在28℃、150r/min搖床中處理，每隔一定時間0、12、24、36、48、72(h)取廢水5微升，於離心機中離心，取上清，按照鉬酸銨分光光度法(GB11893-89)測定其中總磷含量，計算除磷率。本發明所達到的有益效果是:本發明提供的轉基因菌株能顯著的去除汙水中磷，3d的去除率達到99.36％。附圖說明圖1是含磷汙水的裝置，1是太陽能板，2是生物反應器池。實施方式實施例1轉基因工程菌的製備保藏號為CGMCCN0.5939的反硝化聚磷菌蠟樣芽孢桿菌H-hrbOl，通過本領域常規的試驗方法將SEQIDNO：1所述的酶導入，命名為H-hrbOl-1。進一步的，提供所述酶的變體，分別為在SEQIDNO：1的基礎上，在A21T,W63H,D89T,G121W,M123Q,Q131P,L145A,K190P,D191P,V203H,S212E或P241K存在一個突變。其中A21T代表在21位點處的A替換為T。這些分別導入了突變後酶的菌株命名為：H-hrbOl-1-A21T，H-hrbOl-1-W63H，H-hrbOl-1-D89T，H-hrbOl-1-G121W，H-hrbOl-1-M123Q，H-hrbOl-1-Q131P，H-hrbOl-1-L145A，H-hrbOl-1-K190P，H-hrbOl-1-D191P，H-hrbOl-1-V203H，TH-hrbOl-1-S212E，H-hrbOl-1-P241K。實施例2固定化微球的製備固定化空白小球的製備：將2.5％殼聚糖膠體溶液用8號針頭滴入凝結液(20％甲醇和30％NaOH)中，作用2h後得到中空殼聚糖球，取出用去離子水洗滌，備用。分別將實施例1製備得到的轉基因菌株培養至菌濃為2.5*109個/mL。將前述製備好的固定化空白小球、離心收集的溼菌、滅菌生理鹽水的質量體積比1g：1g：100ml製備為菌懸液，吸附2h，取出殼聚糖球並用滅菌生理鹽水洗滌後，即可獲得相應的固定化微球。實施例3磷去除效果驗證分別稱取2g固定化空白小球、固定化包埋菌小球，然後分別放入裝有200ml磷濃度為20mg/L廢水的500ml錐形瓶中，在28℃、150r/min搖床中處理，每隔一定時間0、12、24、36、48、72(h)取廢水5微升，於離心機中離心，取上清，按照鉬酸銨分光光度法(GB11893-89)測定其中總磷含量，計算除磷率。結果如下：從上表可以看出，本發明提供的菌株相對於原始的菌株，能夠在更短的時間內即可實現高效降解磷的效果，而且最終磷的去除率更加高，最高可到99.36％比未導入基因前的96.30％具有較大幅度的提高。更加適宜於工業化應用。實施例4汙水磷去除效果驗證取生活汙水，經測定，其中含有無機磷和有機磷混合物，含磷量共計30mg/L。採用相應的菌株，採用實施例4的方法，其中固定化菌的添加量為10g/L。將汙水先經過沉澱池10h、然後將汙水依次通入三個生物反應器池(每個池的加液量為10t)，太陽能板為螺旋槳提供動力，水流量為0.5t/h，依次導入三個反應池，最終反應之後的廢水按照國標測量其中的含磷量，具體結果如下，每一個菌對應一個完整的測量步驟。結果如下：菌名/P去除率(100％)H-hrbOl90.17％H-hrbOl-198.76％H-hrbOl-1-A21T98.30％H-hrbOl-1-W63H97.99％H-hrbOl-1-D89T99.01％H-hrbOl-1-G121W98.26％H-hrbOl-1-M123Q98.01％H-hrbOl-1-Q131P98.36％H-hrbOl-1-L145A98.50％H-hrbOl-1-K190P98.43％H-hrbOl-1-D191P98.36％H-hrbOl-1-V203H98.78％H-hrbOl-1-S212E98.86％H-hrbOl-1-P241K78.65％另外，再檢測汙水中的COD，結果表明處理後汙水中COD值均低於10mg/L。從以上結果可以看出，本發明的菌株可以用於汙水的去P處理，並且去除效率較高，具有較好的工業化應用前景。序列表〈110〉裴餘國〈120〉一種處理含磷汙水的裝置〈160〉1〈210〉1〈211〉275〈212〉PRT〈213〉人工序列〈400〉蛋白1MPVSRSLLLRRISPLCLCIAAGWGAVGMAQTALPESTPVQAHETAPHSGHEWGYTGPEGA61EHWAELAKENALCGNGQQNSPIDLKGAIDANLGTLLLSYSAVPLVVRNTGHSIQLDLHDG121GTMATGGKQYQALQLHFHHPSEHLLNGRRFPMEAHLVHQGPDGTLGVLAIFFETGKANPA181FQRVLDAMPKDKDQTRQVANATVSAEAFLPPSNQRSFYRYEGSLTTPPCSETVDWVVLSQ241PVQVSEAQINAFERVYPFNARPLQPLDRRFLLKSR當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp