[发明专利]减少废水中有机化合物的量的连续方法

说明书

本发明涉及减少废水中有机化合物的量的方法，所述方法包括提供包含浓度为至少6%（w/v）的NaCl的废水，使所述高盐废水与嗜盐微生物接触，和在至少一种底物的存在下通过所述嗜盐微生物减少有机化合物的量，所述底物已经加入到废水中并且允许所述嗜盐微生物生长，其中减少有机组分的量在生物反应器中以连续过程的形式进行。

发明领域

本发明涉及减少废水中有机化合物的量的方法，所述方法包括提供包含浓度为至少6%（w/v）的NaCl的废水，使所述高盐废水与嗜盐微生物接触，并且在至少一种底物的存在下通过所述嗜盐微生物减少有机化合物的量，所述底物已经加入到废水中并且允许所述嗜盐微生物的受控连续生长，其中减少有机组分的量在生物反应器中以连续过程的形式进行。本发明还涉及包含高盐废水和至少一种允许地中海富盐菌（Haloferax mediterranei）细胞生长的底物的生物反应器，其中废水中地中海富盐菌细胞的生物量浓度为至少10g/l。此外，本发明还涉及包括包含高盐废水和至少一种嗜盐微生物的细胞的生物反应器的系统，所述生物反应器与细胞保留装置连接，所述细胞保留装置允许将细胞与废水连续分离以获得经处理的废水的滤液，其中所述细胞保留装置与允许氯化钠电解的装置连接。

发明背景

如今，超过50%的所生产的化学品依赖于用于生产氯气和氢氧化钠的NaCl的电解——这使得氯化钠成为化学工业中最重要的基本试剂之一。替代消耗成本和能量的含盐废水处理，应当以将含盐废水返回至工业生产链为目的。含盐废水的再循环不仅意味着从盐污染中挽救环境，而且意味着通过减少原材料成本来节约资源。在此方式中，NaCl的再循环是出于经济和生态原因的有益方法。

迄今为止，阻止工业上在电解厂中使用含盐废水的是工业含盐废水中所含的有机杂质。最常规的电解方法使用对污染物非常敏感的膜电解池。膜供应商对含盐液体中有机碳的残余量规定了严格的要求，并且要求3-4ppm的总有机碳（TOC）的阈值。工业废水通常超过该阈值几个数量级。

用于处理含有有机化合物的残余水的物理和/或化学方法通常不能将含盐残余物流中的总有机碳含量减少至所要求的最高水平以下。残余水（如来自二苯基甲烷系列的二胺和多胺的生产的废水）常常包含有机污染物如甲酸盐/甲酸根、苯酚、苯胺、硝基苯和4,4'-亚甲基二苯胺（MDA），并在用淡水大量稀释后排入环境中或通过物理-化学方法处理它们。因此，需要高盐废水的替代处理方案。

通过好氧和厌氧生物处理来处理有机物的替代系统目前是主要研究焦点。常规的非嗜极微生物不能在高盐浓度下进行有机污染物的去除。当盐胁迫与污染胁迫相叠加时，嗜盐菌在高盐浓度的存在下降解或转化不同有机污染物的能力非常重要。

高盐废水中存在的典型有机污染物是甲酸盐/甲酸根、苯酚、苯胺、硝基苯和4,4'-亚甲基二苯胺（MDA）。这些化学中间体通常用于制造除草剂、显影剂、香水、药物、橡胶和染料。

由于它们在工业中的广泛使用，越来越大量的这些化合物被释放到土壤和水体中，这对活生物体构成了环境威胁和健康风险。

Oren等（2014）报道了地中海富盐菌在代谢上非常多样，并具有广泛的耐盐性。根据作者的说法，地中海富盐菌是一种古菌，其比任何其它可比较的极端嗜盐菌生长更快，具有宽的耐盐性窗口，可以在简单和复杂的底物上生长，并降解聚合物质，具有不同的厌氧生长模式，可以积聚储存聚合物，产生气体囊泡，并分泌能够杀死其它古菌的嗜盐菌素（Oren,A等，Microbial weeds in hypersaline habitats: the enigma of the weed-likeHaloferax mediterranei. FEMS microbiology letters 359.2 (2014): 134-142）。