含盐工业废水的脱氮制造技术

本发明专利技术涉及用于高盐废水组合物的脱氮的生化方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术实现思路
工业废水处理方法集中于不同的目的，但通常目标是减少有机和无机污染物。工业废水流通常包含极少数但高浓度的化合物，并且因此处理过程需要特别专门化。处理的程度取决于法律要求。市政府通常限定至污水管网的排放规定，并且国家权力机关如环境保护机构通常限定至河流、湖泊和公海中的排放规定。具有高硝酸盐浓度的排放流也可能含有大量的其他化合物，如氯化物(来自鱼罐头工业，湿石灰-石膏脱硫过程，和来自离子交换柱的再生液体)和硫酸盐(来自制革厂废物)。特别是离子交换过程可以导致被无机物严重污染的废水流。例如，将碱金属氯化物和硝酸钙转化为碱金属硝酸盐和氯化钙的离子交换过程导致了具有高硝酸盐污染的高盐废水。在所述离子交换过程中，碱金属可以是钾或钠。工业废水处理方法可以具有物理的(过滤、分离、离子交换)、化学的(絮凝、中和、氧化)或生化的性质。取决于化合物的毒性和可持续性，需要选择最合适的处理方法。在很多情况下，生物-化学方法是有成本效益的。生物-化学的工业废水处理要求：·选择能够降解目标污染物的物质；·建立用于选择的物质以进行它们的新陈代谢的最佳条件；·供给以补足营养和碳供给的物质。脱氮是一种在自然界中以及在废水处理系统中普遍的生化方法。例如，在准则ATV-DVWK-A131(BemessungvoneinstufigenBelebungsanlagen.第5版/2000.DWA.Germany.ISBN：978-3-933707-41-3)中描述了在传统废水条件下的方法。在存在硝酸盐以及不存在氧的情况下，缺氧细菌能够使用硝酸盐用于有机化合物的氧化以支持其代谢。因此，在维持和生产生物质(biomass)以及释放CO2、N2和水的过程期间消耗硝酸盐和生物可利用的有机化合物。脱氮过程由四个步骤构成：硝酸盐还原NO3-+2H++2e-→NO2-+H2O亚硝酸盐还原NO2-+2H++e-→NO+H2O一氧化氮还原2NO+2H++2e-→N2O+H2O一氧化二氮还原N2O+2H++2e-→N2+H2O亚硝酸盐(一种在该过程中的中间物)对于许多有机体是有毒的。特别是在积聚和随后浓度增加的情形下，亚硝酸盐可以变为对于硝酸盐还原菌本身的一种关键的毒素。在标准条件下，与硝酸盐还原相比，亚硝酸盐还原更快速地进行，并且因此，在平衡的条件下，避免了亚硝酸盐的积聚。高浓度的硝酸盐和易于可降解的碳源导致首先发生高的亚硝酸盐释放，并且因此，导致亚硝酸盐毒性诱导的硝酸盐还原的停止。已知的是，在废水中的高含盐浓度对于生物脱氮具有消极效果。然而，在高盐水中已经分离且鉴定了若干耐盐的脱氮细菌。栖息地的盐度越高，在该栖息地中可以存活或繁殖(thrive)的特定细菌分类群(taxa)的数量越少。在极端环境，如太阳能盐田的结晶器池中，相当少的嗜盐细菌的适应物种可以存活。同样水温对脱氮速率具有高冲击。一直到某些界限，微生物活性随着温度增加。由于硝酸根和亚硝酸根与氧竞争作为电子受体，则应当避免介质(medium)与大气的富氧条件接触以获得最佳的脱氮速率。因此，优选地，在高温下进行生物的脱氮过程，然而，其受限于所包括的相应的细菌种类的最大存活温度。极少例外的是，脱氮是一种厌氧过程。目前本专利技术人已经确定了使用嗜盐和/或耐盐细菌，用于包含至少0.1％(w/v)浓度的硝酸盐以及至少5％(w/v)浓度的氯化物的高盐废水组合物的脱氮的生化方法。在本申请中，将高盐组合物如废水、盐水(海水，brine)等定义为包含至少5％(w/v)浓度的氯离子(Cl-)。在本申请中，将包含高浓度的硝酸盐的组合物定义为包含至少0.1％(w/v)浓度的硝酸根(NO3-)。在本申请中，当将“硝酸盐”或“氯化物”作为参考时，作出对以离子形式或作为未解离的化合物存在的“硝酸盐”或“氯化物”化合物的总量的参考。在本申请中，根据LeBorgne等人(BiodegradationofOrganicPollutantsbyHalophilicBacteriaandArchaea,JournalofMolecularMicrobiologyandBiotechnology2008；15:74-922008)将嗜盐菌分类为当在2至5％(w/v)NaCl浓度中(具有3.5％(w/v)平均浓度的海水)活跃时为轻微嗜盐、当在5至20％(w/v)NaCl浓度中活跃时为中度嗜盐、以及当在20至30％(w/v)NaCl浓度中活跃时为极度嗜盐。根据我们的专利技术，可以将大多数的补充细菌(辅助细菌，supplementarybacteria)分类为中度至极度的嗜盐菌。然而，在我们的实验中使用的微生物群落是嗜盐性、耐盐性和非特异性物种的混合物，其获得自来自市政的废水处理方案的脱氮步骤的活性污泥以及来自太阳能盐田的结晶器池的含盐污泥的混合物。与不需要NaCl但可以在含盐条件下生长的耐盐物种相反，嗜盐物种需要NaCl以用于生长的。现有技术文献说明了特异性的生物处理目标以及所得到的选择的微生物，并且每种生物处理目标需要单独调节的温度、pH值、微量营养素和选择的物种。Okeke等人(Reductionofperchlorateandnitratebysalt-tolerantbacteria.EnvironmentalPollution118(2002)357–363)描述了最佳用于从包含100mg/l的ClO4-(0.01％w/v)和11.7mg/l的NO3-(0.001％w/v)的废水中除去高氯酸离子的废水生物处理方法。在7天内对于耐盐的柠檬酸杆菌属细菌和非耐盐的作为“perclace”声明的细菌的共培养的硝酸盐去除效率为16.4％，以及对于柠檬酸杆菌单培养的硝酸盐去除效率为15.6％。将乙酸盐和酵母提取物用作为碳源。对于0-5％的NaCl，去除ClO4-的推荐温度为30℃。CyplikP.等人(EffectofMacro/microNutrientsandCarbonSourceOvertheDenitrificationRateofHaloferaxDenitrificansArchaeon,EnzymeandMicrobialTechnology40,2007,212-220)公开了通过仅使用耐盐细菌，特别是富盐菌属脱氮古菌(HaloferaxDenitrificansArchaeon)对盐水的脱氮。引用的NaCl的量是2.5至3.5M(14.5至20％(w/v))并且硝酸盐的量是100-1000mg/l。中性的pH和37℃的温度是优选的。Foglar等人(NitrateRemovalwithBacterialCellsAttachedtoQuartzSandandZeolitefromSaltyWastewater,WorldJMicrobiolBiotechnol(2007)23:1595-1603)公开了其中使用混合的细菌培养物以从盐水中去除硝酸盐的研究。用于实验的NaCl的量是3％(w/v)并且硝酸盐的量是750mg/l。在一些实例中添加了碳源，温度是37℃并且pH是中性的。提及的细菌包括假单胞菌属(Pseudomonassp)和副球菌属(Paracoccussp)。与在本专利技术中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于高盐废水组合物的脱氮的生化方法，所述高盐废水组合物包含至少0.1％(w/v)浓度的硝酸盐以及至少5％(w/v)浓度的氯化物，其中，使用嗜盐和/或耐盐细菌的群落，优选嗜盐和耐盐细菌，并且可选地还包含非特异性的成员，其中，所述群落选自由约85至95重量％的来自市政废水处理方案的脱氮步骤的活性污泥和约5至15重量％的来自太阳能盐田的结晶器池的含盐污泥组成的污泥混合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.14 NO 201406061.用于高盐废水组合物的脱氮的生化方法，所述高盐废水组合物包含至少0.1％(w/v)浓度的硝酸盐以及至少5％(w/v)浓度的氯化物，其中，使用嗜盐和/或耐盐细菌的群落，优选嗜盐和耐盐细菌，并且可选地还包含非特异性的成员，其中，所述群落选自由约85至95重量％的来自市政废水处理方案的脱氮步骤的活性污泥和约5至15重量％的来自太阳能盐田的结晶器池的含盐污泥组成的污泥混合物。2.根据0所述的方法，用于处理源自离子交换过程、包含至少0.1％(w/v)浓度的硝酸盐和至少5％(w/v)浓度的氯化物的高盐废水。3.根据01至2中任一项所述的方法，其中，硝酸盐的浓度是至少0.20％(w/v)，更优选地0.25％(w/v)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，用于处理高盐废水，所述高盐废水源自利用氯化钾和硝酸钙以产生包含氯化钙和硝酸盐的废水流的产生过程。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，用于处理高盐废水，所述高盐废水源自利用氯化钠和硝酸钙以产生包含氯化钙和硝酸盐的废水流的产生过程。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述群落选自由约90重量％的来自市政废水处理方案的所述脱氮步骤的活性污泥以及约10重量％的来自太阳能盐田的所述结晶器池的含盐污泥组成的污泥混合物。7.根据01至6中任一项所述的方法，其中，所述污泥包含来自至少以下属的细菌：假单胞菌(Pseudomonas)、杆菌(Bacillus)和盐单胞菌(Halomonas)。8.根据01至7中任一项所述的方法，其中，所述嗜盐细菌选自以下属：假单胞菌(丰度：19重量％)、杆菌(丰度：4重量％)和盐单胞菌(丰度：3重量％)，以及可选地具有小(1重量％或更少)丰度的红杆菌属(Rhodobacter)、节细菌属(Arthrobacter)、屈挠杆菌属(Flexibacter)、丙酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯维尔纳·布赖纳，索斯藤·施特克，金特·多佩尔鲍尔，沃尔弗拉姆·弗兰克，玛丽娜·埃特尔，
申请(专利权)人：亚拉国际公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO