通过用极端嗜盐生物的生物预处理再循环富含碱金属硫酸盐的废水制造技术

本发明专利技术涉及水性组合物，其包含至少一种嗜盐微生物菌株的细胞和基于所述水性组合物的总体积，浓度为至少30g/l的碱金属硫酸盐。本发明专利技术进一步涉及用于处理废水的方法，其包括获得或提供废水，使所述废水与至少一种嗜盐微生物菌株的细胞接触，且由此生成包含浓度为至少30 g/l的碱金属硫酸盐的水性组合物，和在允许处理废水的条件下孵育所述水性组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过用极端嗜盐生物的生物预处理再循环富含碱金属硫酸盐的废水专利
本专利技术涉及水性组合物，其包含至少一种嗜盐微生物菌株的细胞和基于所述水性组合物的总体积，浓度为至少30g/l的碱金属硫酸盐(alkalisulfate)。本专利技术进一步涉及用于处理包含碱金属硫酸盐的废水的方法，其包括获得或提供包含碱金属硫酸盐的废水，使所述废水与至少一种嗜盐微生物菌株的细胞接触，且由此生成包含浓度为至少30g/l的碱金属硫酸盐的水性组合物，和在允许处理废水的条件下孵育所述水性组合物。专利技术背景在许多钠化合物与硫酸或与二氧化硫和氧气的反应中产生硫酸钠的溶液。这些溶液以及其他碱金属硫酸盐(诸如硫酸钾或硫酸锂)的溶液必须进行处理，以防止水污染。富含硫酸盐的废水的处理包括物理-化学方法(诸如硫酸盐的萃取或沉淀)或生物处理(诸如使用还原硫酸盐的细菌)。然而，这些方法是复杂的，部分需要强烈稀释，并且使用大量的能量和/或化学品。常规处理的目标是将硫酸盐转化为生态危害较小的组分并释放至环境中。对于常规的生物处理，硫酸盐被还原硫酸盐的细菌降解以形成硫化物。废水中的有机杂质用常规的产甲烷细菌降解。然而，这种方法产生硫化物，其显示明显抑制常规生物的活性并导致不令人满意的COD(化学需氧量)除去性能。因此，可能需要进一步的纯化步骤，诸如剥离(stripping)，以减少硫化物含量(Yamaguchi等人,1999)。到目前为止，常规的生物处理仅允许处理浓度最高达每升5g硫酸钠的废水(参见Vallero等人,2005,Yamaguchi等人1999,或Saritpongteeraka,等人2008)。原则上，废水中更高浓度的硫酸钠抑制生物活性。为了允许生物处理富含硫酸盐的废水，目前通过物理-化学预处理步骤减少硫酸盐的含量。例如，US5,346,620公开了一种通过使用有机溶剂萃取硫酸盐来处理富含硫酸钠(>20%(w/v))的废水的方法。在除去硫酸钠后，通过活性污泥生物处理废水，用于除去TOC(总有机碳)并减少有机氮。与上面提及的美国专利相反，本专利技术的构思是在不经先前处理的情况下生物处理富含硫酸盐的废水(>30g/L)。由于高硫酸盐浓度导致高渗透压，所以使用已知在高渗透环境中蓬勃生长(thriving)的微生物：嗜盐微生物。研究嗜盐微生物的实验通常在高浓度的NaCl上进行。本专利技术的基本想法是使生物在高硫酸钠浓度而不是高NaCl浓度下蓬勃生长。已很少研究嗜盐细胞对培养基中阳离子或阴离子的变化的反应。Amoozegar等人提出了一个例外，他们在其中用KCl或NaNO3替代NaCl的培养基上培养中等嗜盐细菌盐弧菌属物种(Amoozegar等人,2008)。尽管对于KCl，生长受到抑制，但细胞对于NaNO3显示高细胞密度。然而，对于NaNO3，脂肪酶产生被高度抑制，表明阴离子/阳离子的交换可以对酶产生具有不可预测的后果。极端嗜盐菌中的渗透物的机制和相互作用尚未完全理解。文献中很少报道嗜盐微生物在富含硫酸盐的培养基上的生长。Amoozegar等人描述了中等盐杆菌属物种菌株MA-2在含有最高达15%(w/v)硫酸钠的培养基中生长(Amoozegar等人,2003)。当在高浓度的硫酸钠中生长时，盐杆菌显示在所有样品中明显的生长和淀粉酶的增加产生。然而，来自同一小组的后来出版物显示，当用硫酸钠替代氯化钠时，盐杆菌MA-2的生长受到明显抑制(Karbalaei-Heidari等人,2009)。用2M硫酸钠，活性产物的形成降至0单位/mL。该实例显示，微生物对高硫酸盐浓度的反应难以预测，并且在高硫酸盐浓度下的嗜盐微生物的代谢活性是不明显的。膜电解工艺通常用于电解含有氯化钠的溶液，但也可用于将Na2SO4裂解为硫酸和NaOH。因此，原则上，可以通过硫酸钠电解来处理废水。然而，仅当溶液的TOC(总有机碳)低于特定阈值时才可能进行膜电解。较高浓度的有机组分充当膜电解室中的混杂因素。有利地，在作为本专利技术基础的研究中已经发现，通过嗜盐微生物可以减少具有高浓度的硫酸钠的溶液的总有机碳含量。因此，嗜盐微生物是用于处理具有高浓度硫酸钠的废水的有价值的工具。进一步，嗜盐微生物也可以是处理具有高浓度的其他碱金属硫酸盐、诸如硫酸锂或硫酸钾的废水的工具。在通过嗜盐微生物处理废水之后，即在减少TOC含量之后，可以将经处理的废水进一步进行电泳。在富含硫酸钠的废水的情况下，减少废水的硫酸钠含量，并且产生NaOH、硫酸、氧气和氢气。基于本专利技术的发现，可能再循环具有高碱金属硫酸盐含量的废水流。在第一步中，生物处理富含碱金属硫酸盐的废水，例如富含硫酸钠的废水，用于降解有机污染物。作为结果，减少总有机碳(TOC)。在该工艺的第二步中，电化学裂解废水中的碱金属硫酸盐，例如Na2SO4，例如在富含硫酸钠的废水的情况下，裂解为硫酸和氢氧化钠。在不进行先前的生物处理的情况下，来自工业废水的有机组分将非常快速地引起膜污染。作为结果，功耗将明显增加，并且钠离子的迁移将受到阻碍。高频清洗系统将是必要的。用呈现的两步工艺，可以有利地实现富含硫酸盐的废水的有效再循环。这种处理的主要优点是将化学组分返回至资源循环而不是被处置。在富含硫酸钠的废水的情况下，从废物流产生化学品NaOH、硫酸、氢气和氧气。与确立的处置方法相比，如果应用，废物转化为价值的方法(waste-to-valueapproach)在经济和生态因素的方面将是有益的。本专利技术帮助实现富含硫酸盐的废水的廉价、快速和有效的再循环工艺。所用生物的嗜极端特征不需要无菌处理。在工艺的成本和可管理性的方面，这是优点。专利技术简述本专利技术涉及水性组合物，其包含(a)至少一种嗜盐微生物菌株的细胞，和(b)碱金属硫酸盐其中基于所述水性组合物的总体积，所述水性组合物中的碱金属硫酸盐的浓度为至少30g/l。在本专利技术的一个实施方案中，所述碱金属硫酸盐是硫酸钠(Na2SO4)。在本专利技术的另一个实施方案中，所述碱金属硫酸盐是硫酸锂(Li2SO4)。在本专利技术的一个进一步实施方案中，所述碱金属硫酸盐是硫酸钾(K2SO4)。在本专利技术的一个实施方案中，基于所述水性组合物的总体积，其中所述水性组合物中的碱金属硫酸盐、诸如硫酸钠的浓度为至少50g/l，特别是，其中所述水性组合物中的碱金属硫酸盐的浓度为100g/l至150g/l。在本专利技术的一个实施方案中，所述嗜盐微生物是嗜盐古细菌。特别是，所述嗜盐古细菌是属于盐杆菌科的古细菌。在本专利技术的组合物的一个特别优选的实施方案中，所述嗜盐古细菌选自地中海富盐菌(Haloferaxmediterranei)、富盐菌属物种D1227、沃氏富盐菌(Haloferaxvolcanii)、亚历山大富盐菌(Haloferaxalexandrines)、Haloferaxchudinovii、反硝化富盐菌(Haloferaxdenitrificans)、延长富盐菌(Haloferaxelongans)、吉氏富盐菌(Haloferaxgibbonsii)、拉氏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.水性组合物，其包含/n(a)至少一种嗜盐微生物菌株的细胞，和/n(b)碱金属硫酸盐/n其中基于所述水性组合物的总体积，所述水性组合物中的碱金属硫酸盐的浓度为至少30 g/l。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180309 EP 18160929.81.水性组合物，其包含
(a)至少一种嗜盐微生物菌株的细胞，和
(b)碱金属硫酸盐
其中基于所述水性组合物的总体积，所述水性组合物中的碱金属硫酸盐的浓度为至少30g/l。


2.权利要求1的水性组合物，基于所述水性组合物的总体积，其中所述水性组合物包含浓度为至少50g/l的碱金属硫酸盐，特别是其中所述水性组合物包含浓度为100g/l至150g/l的碱金属硫酸盐。


3.权利要求1和2的水性组合物，其中所述碱金属硫酸盐是硫酸钠(Na2SO4)、硫酸锂(Li2SO4)或硫酸钾(K2SO4)，特别是其中所述碱金属硫酸盐是硫酸钠。


4.权利要求1至3中任一项的水性组合物，其中所述嗜盐微生物是嗜盐古细菌，特别是其中所述嗜盐古细菌属于盐杆菌科，特别是其中所述嗜盐古细菌属于富盐菌属。


5.权利要求1至4中任一项的方法，其中所述嗜盐微生物是地中海富盐菌。


6.权利要求1至5中任一项的水性组合物，其中所述水性组合物进一步包含至少一种有机污染物。


7.权利要求1至6中任一项的水性组合物，其中所述组合物具有至少50mg/l的总有机碳含量(TOC)。


8.权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·赫克罗特，R·韦伯，C·赫尔维希，N·马勒，
申请(专利权)人：科思创知识产权两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE