一种利用海洋黑曲霉菌丝球和气升式反应器处理染料废水的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用海洋黑曲霉菌丝球和气升式反应器处理染料废水的方法，该方法包括：培养获得海洋黑曲霉的菌丝球；将所述菌丝球接入气升式反应器中进行间歇性的多批次染料废水的处理；其中，每个批次处理结束后，向气升式反应器中加入碳源和氮源，用于培养菌丝球，使菌丝球恢复脱色能力，待培养结束后，再重新进行下一批次染料废水的处理。本发明专利技术利用海洋黑曲霉菌丝球并结合配套的气升式反应器进行半连续化的废水处理工艺，通过在各批次处理工艺之间增加菌丝球恢复脱色能力的培养步骤，使得本发明专利技术方法实现了菌丝球的充分利用，降低了处理成本，且染料废水的处理效果得到显著提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及染料废水处理
，尤其涉及一种利用海洋黑曲霉菌丝球和气升式反应器处理染料废水的方法。
技术介绍
染料废水的治理一直是环境保护的核心问题之一。虽然传统的处理方法，如絮凝、离子交换、高级氧化技术、活性炭吸附等对特定污染物的去除效率较高，但存在着有毒化学品用量大、设备价格昂贵、操作成本高以及适用范围有限等方面的缺陷，使其应用受到了很大的限制。相比于传统的物理化学方法，生物处理法是一种更为经济的处理方式。其中，真菌是污水治理过程中一个良好的选择。因为真菌细胞壁上存在大量的功能基团，如羟基、羧基、氨基、磺酸盐和磷酸盐基团等，这些基团赋予真菌良好的吸附性能。与此同时，真菌菌丝在培养过程中易形成菌丝球，即实现自固定化的过程，具有处理效率高、运行稳定、反应器生物量大、污泥产生量少以及易于固液分离等一系列优点。因此，真菌菌丝球在染料废水处理上有着广阔的应用前景。但是，目前应用真菌菌丝球进行染料废水处理还存在着许多亟待解决的问题：(1)实际的染料废水是一个复杂的混合体系，需要筛选出一株对多种染料均具备脱色能力的高效菌株；(2)反应器的设计是菌丝球能否投入实用的关键，而现有的研究大多在摇瓶中进行试验，规模很小且成本较高，距实际应用还有较远的距离，因此需要设计制造较为合理的生物反应器来实现规模的扩大；(3)现有的菌丝球处理污水技术，其重复利用率往往较低，或是在菌丝球重复利用之后难以达到最初的脱色效率，因此需要建立一种高效的批次操作方法，实现菌丝球的高效重复利用，进一步降低废水处理成本。海洋黑曲霉由于其特殊的生长环境而具有较强的抗逆性，因而在各类废水中具有较强的生存能力，是废水处理的上佳之选。与此同时，海洋黑曲霉的耐盐和耐酸能力极强，在高盐的酸性废水中依然能保持较强的吸附能力，具有很高的实用价值。该类菌种培养过程中的成球能力也很强，所形成的菌丝球是表面毛绒状的、内部多孔网状的球体结构(如图1所示)，具有极大的比表面积，对废水中的染料分子、重金属离子以及不溶性颗粒均具备较强的吸附能力。目前，常用的生物反应器有搅拌釜式反应器、固定床、流化床、气升式反应器等等。黑曲霉菌丝球为表面毛绒状的球体，虽然有很大的比表面积，十分利于吸附进行，但存在机械强度不高、菌丝球之间易团聚等弱点。搅拌釜式反应器的传质效率很高，但搅拌釜产生的剪切力较大，易造成菌丝球破碎；固定床和流化床则容易造成菌丝球团聚并最终堵塞反应器。因此，为了更好地发挥海洋黑曲霉的废水处理能力，有必要针对现有的生物反应器进行改造并配合处理能力强的海洋黑曲霉菌种，来提高染料废水的处理效果。
技术实现思路
本专利技术提供了一种利用海洋黑曲霉菌丝球和气升式反应器处理染料废水的方法，采用该方法处理染料废水不仅能够实现海洋黑曲霉菌丝球的重复利用，还能够显著提高多批次染料废水的处理效果。一种利用海洋黑曲霉菌丝球和气升式反应器处理染料废水的方法，包括以下步骤：(1)培养获得海洋黑曲霉的菌丝球；(2)将所述菌丝球接入气升式反应器中进行间歇性的多批次染料废水的处理；其中，每个批次处理结束后，向气升式反应器中加入碳源和氮源，用于培养菌丝球，使菌丝球恢复脱色能力，待培养结束后，再重新进行下一批次染料废水的处理；所述气升式反应器，包括反应腔体，所述反应腔体的底部设有空气进口，侧壁上设有仅供废水排出的废水出口和供菌丝球和废水一同排出的总出口；所述废水出口位于总出口上方，所述菌丝球的总体积＜废水出口至气升式反应器底部的体积。菌丝球在气升式反应器(简称反应器)中与染料废水充分接触，实现染料废水的处理，处理完成后的废水经废水出口排出，而菌丝球仍保留在反应器中等待下一批待处理的染料废水；在处理下一批染料废水之前，需向反应器中添加一定量的碳、氮源，并进行曝气培养，让脱色能力减弱的菌丝球重新恢复脱色能力，以提高下一批染料废水的处理效果。每一批废水处理结束后，均停止曝气，菌丝球因重力向下沉积，堆叠在反应器的底部，而废水位于上方；将废水出口打开，就能够将废水排出；由于菌丝球会受压变形，所以废水出口必须高于菌丝球堆叠高度，否则菌丝球会堵塞出口。作为优选，所述染料废水中染料为刚果红、氨基黑10B和铬黑T中的至少一种。若要提高处理效率，具体菌株的选择非常重要；虽然海洋黑曲霉均为表面毛绒状的球体，对废水中的染料分子、重金属离子以及不溶性颗粒均具备较强的吸附能力，但不同菌株间仍存在一定差异。本实验室已自行从浙江东部沿海10-30m深的海域中采集到海泥样品进行分离筛选，得到了一株海洋黑曲霉(命名为AspergillusnigerZJUBE-1，保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCCM2010132)；发现该海洋黑曲霉是耐盐纤维素酶的生产菌株，对刚果红、铬黑T、萘酚绿B、甲基蓝、苋菜红、酸性蓝29、氨基黑10B等多种染料均具备较强的脱色能力；将其在工业生产之后的废弃菌丝体用于染料废水的处理，既能实现废物利用，又能完成污水处理。作为优选，所述的海洋黑曲霉为海洋黑曲霉(Aspergillusniger)ZJUBE-1CCTCCM2010132。菌丝球培养条件及培养基对菌丝球自身蓬松程度有影响，进而影响其染料废水的处理效果。作为优选，步骤(1)中，所述菌丝球的培养条件为：140～160rpm/min、25～35℃下，培养3～5天。作为优选，所述菌丝球的培养基为：葡萄糖10～15g/L，NH4Cl2～3g/L，KH2PO42～3g/L，MgSO4·5H2O0.5～1.0g/L，酵母提取物2～3g/L，pH5.0～6.0。若处理时间过短，则染料的吸附效率无法达到较高水平；若处理时间过长，菌丝球对染料的吸附已经接近饱和，无法继续进行有效吸附，会造成时间与能耗的浪费；若通气量过低，会导致菌丝球流动不充分，降低吸附效率；若通气量过大，则会导致菌丝球破碎。作为优选，步骤(2)中，每批次的染料废水的处理时间为8～12h，处理温度为室温20～30℃，通气量为0.5～1L/min。具体地，步骤(2)中，所述碳源为葡萄糖，所述氮源为NH4Cl。葡萄糖添加量过低会导致菌丝球再生长不充分，显著降低下一批次的废水处理效率；葡萄糖添加量过高则会使废水中的杂菌生长过快，导致废水的二次污染。作为优选，步骤(2)中，所述葡萄糖的添加量与所述菌丝球的湿重接种量的比例为0.3～0.5g：20～30g。作为优选，所述NH4Cl的添加量与所述菌丝球的湿重接种量的比例为0.02～0.04：20～30。作为优选，步骤(2)中，所述培养的时间为8～12h；培养过程中的通气量为0.5～1L/min。在染料废水中没有基本营养物质，菌丝球处理一段时间后会自然沉降，且沉降高度基本不变，比较稳定，只有在加入葡萄糖再生长之后体积会变大。为了保证废水出口高度高于菌丝球堆叠高度，作为优选，所述气升式反应器的侧壁上设有多个不同高度的废水出口。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术利用海洋黑曲霉菌丝球并结合配套的气升式反应器进行半连续化的废水处理工艺，通过在各批次处理工艺之间增加菌丝球脱色能力的恢复培养步骤，使得本专利技术方法实现了菌丝球的充分利用，降低了处理成本，且染料废水的处理效果得到显著提高。(2)本专利技术方法简单、快速、高效，不需要任何的物理或化学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用海洋黑曲霉菌丝球和气升式反应器处理染料废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)培养获得海洋黑曲霉的菌丝球；(2)将所述菌丝球接入气升式反应器中进行间歇性的多批次染料废水的处理；其中，每个批次处理结束后，向气升式反应器中加入碳源和氮源，用于培养菌丝球，使菌丝球恢复脱色能力，待培养结束后，再重新进行下一批次染料废水的处理；所述气升式反应器，包括反应腔体，所述反应腔体的底部设有空气进口，侧壁上设有仅供废水排出的废水出口和供菌丝球和废水一同排出的总出口；所述废水出口位于总出口上方，所述菌丝球的总体积＜废水出口至气升式反应器底部的体积。

【技术特征摘要】
1.一种利用海洋黑曲霉菌丝球和气升式反应器处理染料废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)培养获得海洋黑曲霉的菌丝球；(2)将所述菌丝球接入气升式反应器中进行间歇性的多批次染料废水的处理；其中，每个批次处理结束后，向气升式反应器中加入碳源和氮源，用于培养菌丝球，使菌丝球恢复脱色能力，待培养结束后，再重新进行下一批次染料废水的处理；所述气升式反应器，包括反应腔体，所述反应腔体的底部设有空气进口，侧壁上设有仅供废水排出的废水出口和供菌丝球和废水一同排出的总出口；所述废水出口位于总出口上方，所述菌丝球的总体积＜废水出口至气升式反应器底部的体积。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的海洋黑曲霉为海洋黑曲霉(Aspergillusniger)ZJUBE-1CCTCCM2010132。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述菌丝球的培养条件为：140～160rpm/min、25～35℃下，培养3～5天。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述菌丝球的培养基为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚善泾，陆涛，蔡礼年，张其磊，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33