專利名稱：用于處理工業(yè)廢料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明概括而言涉及生物修復(fù)領(lǐng)域，并且包括微生物在工業(yè)廢料的處理中的應(yīng)用。更具體而言，本發(fā)明涉及微生物用于處理廢金屬工作流體(MWF)的應(yīng)用，因此本發(fā)明可適合用于污水排放或用于失活和進(jìn)一步精制以使水可重復(fù)利用。
背景技術(shù)：
MWF在工業(yè)制造中例如在汽車發(fā)動機(jī)、變速器和沖壓裝置中用作金屬切割和碾磨和鉆孔操作中的潤滑劑和冷卻劑。MWF有三種類型合成的、半合成的和油基的(包括礦物油、植物油和動物油)。它們通常被配制為包括抑制金屬腐蝕和抑制微生物活性的化學(xué)品 (生物殺滅劑)。當(dāng)MWF用在機(jī)械加工操作中時(shí)，其隨時(shí)間而降解并最終需要被除去。由于多種因素，將廢MWF排放到環(huán)境中是非常困難的，這些因素包括(I)由加入的用于改進(jìn)MWF性能的例如生物殺滅劑和其它化學(xué)組分引起的廢MWF的高毒性；和(2)廢MWF的高化學(xué)需氧量(COD)。COD是使材料(例如廢液)的組分氧化所需的氧的量值，且通常被認(rèn)為是這些材料的有機(jī)物含量的量值。典型地，在英國排放到公共下水道的廢水的COD的極限值為2000mg/L左右，盡管根據(jù)地理情況該數(shù)值可能是更高或更低的數(shù)值，也可能在不同的國家是更高或更低的數(shù)值。用于測量COD的方法在本領(lǐng)域是公知的。一個(gè)示例性的方法描述在van derGast & Thompson (2005) Biotechnology & Bioengineering 89，3357-366 中，其中 LASA100移動實(shí)驗(yàn)室光度計(jì)與COD試管測試試劑盒一起使用。其中測量COD含量的MWF樣品用
0.2 u m孔徑的膜(MiIlipore, UK)預(yù)過濾。由于廢MWF的毒性和高C0D，將廢液排放進(jìn)環(huán)境是嚴(yán)格限制的，特別是在美國和歐洲。傳統(tǒng)的化學(xué)和物理方法-例如超濾和閃蒸/真空蒸發(fā)-已被用在廢MWF被排放進(jìn)環(huán)境之前的處理中。然而，這些方法是高耗能的，難以按比例放大到大體積且不能處理現(xiàn)代MWF的污染物負(fù)載。一種用于處理不能通過過濾清除的污染物負(fù)載的方法是在化學(xué)或物理步驟之后對廢MWF進(jìn)行生物處理。一種用于處理廢MWF的方法，包括生物處理MWF，其中向MWF中加入微生物以消化不需要的組分。這種生物修復(fù)MWF的方法在沒有初始加工(例如廢MWF的過濾或超濾)的情況下通常不能充分地降低COD (例如參見van der Gast & Thompson (2005) Biotechnology& Bioengineering 89, 3357-366),這為生物方法增加大量的時(shí)間、不便和費(fèi)用。已經(jīng)公開的可以在一定程度上降低COD的其它生物方法利用微生物液體接種進(jìn)入生物反應(yīng)器，其中微生物能夠降低廢MWF的COD含量。例如，Muszynski & Lebkowska(2005)PolishJournal of Environmental Studies 14,1 第 73-79 頁和 Hila 等人(2005) Journal ofChemical Technology and Biotechnology (2005) 80,641-648 描述了根據(jù)廢 MWF 來選擇和培養(yǎng)微生物，隨后將微生物液體接種進(jìn)入生物反應(yīng)器。已經(jīng)公開的可以在一定程度上降低COD的另一種生物方法使用穩(wěn)定的微生物群落，這些微生物群落在使用特定的微生物聚生體的處理過程中保持它們的組成。在這方面，W02008/102131描述了使用至少由土壤桿菌屬某種(Agrobacterium spp.)、叢毛單胞菌屬某種(Comamonas spp.)、甲基桿菌屬某種(Methylobacterium spp.)和微小桿菌屬某種(Microbacterrum spp.)組成的微生物聚生體從而處理廢MWF。該文獻(xiàn)中描述的方法利用液體接種微生物聚生體進(jìn)入生物反應(yīng)器，并且還公開了超濾MWF的使用。本發(fā)明人致力于開發(fā)適合以工業(yè)規(guī)模顯著降低廢MWF的COD含量的方法。然而，在這樣做的過程中，他們遭遇了很多困難。例如，他們發(fā)現(xiàn)用現(xiàn)有技術(shù)方法建立的生物反應(yīng)器通常需要冗長的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間才能在操作上有效地處理廢MWF。這對于以工業(yè)規(guī)模處理廢MWF來說具有嚴(yán)重的時(shí)間問題和成本問題。另外舉例而言，他們也發(fā)現(xiàn)用現(xiàn)有技術(shù)的方法建立的生物反應(yīng)器經(jīng)常顯示出不穩(wěn)定的性能，一些試驗(yàn)顯示出COD含量稍微降低而其它試驗(yàn)顯示出不佳的COD降低水平。他們也發(fā)現(xiàn)，用這些方法可達(dá)到的COD的降低沒有低到足夠滿足他們的需要，因此在被送入廢水之前，MWF需要進(jìn)一步的下游處理，從而增加了另外的費(fèi)用和不便。 本發(fā)明在廢MWF的生物處理中提供改進(jìn)，目的在于克服與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明至少部分基于令人驚奇的發(fā)現(xiàn)用包含生物膜的固態(tài)基體接種生物反應(yīng)器，所述生物膜已經(jīng)在不同的生物反應(yīng)器內(nèi)預(yù)先生長，可以改進(jìn)廢MWF的生物修復(fù)。具體來講，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種“固態(tài)基體接種”方法可以導(dǎo)致接種和高效運(yùn)轉(zhuǎn)之間更短的時(shí)間周期，從而使得生物反應(yīng)器在以工業(yè)規(guī)模高生產(chǎn)量地處理MWF方面更有效率。也已發(fā)現(xiàn)，生物反應(yīng)器性能在試驗(yàn)之間更為穩(wěn)定。因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于處理廢MWF的方法，包括步驟(a)在第一生物反應(yīng)器內(nèi)的固態(tài)支撐基體上提供微生物生物膜；(b)將至少一部分包含微生物生物膜的固態(tài)支撐基體從第一生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)入第二生物反應(yīng)器；和(C)在第二生物反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)微生物以降低包含在其內(nèi)的廢MWF的化學(xué)需氧量。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，在被轉(zhuǎn)入第二生物反應(yīng)器之前，第一生物反應(yīng)器內(nèi)的固態(tài)支撐基體上的微生物生物膜能夠?qū)UMWF的COD降低到2000mg/L或更低。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，在約30天后，第二生物反應(yīng)器內(nèi)的微生物能夠?qū)UMWF的COD降低到2000mg/L或更低。在一個(gè)具體實(shí)施方案或上述具體實(shí)施方案的組合中，在步驟(b)中從第一生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)入第二生物反應(yīng)器的包含微生物生物膜的固態(tài)支撐基體的體積為第二生物反應(yīng)器的體積的至少約10%。在一個(gè)具體實(shí)施方案或上述具體實(shí)施方案的組合中，第二生物反應(yīng)器的剩余體積被其上不存在或基本上不存在微生物生物膜的固態(tài)支撐基體占據(jù)。在一個(gè)具體實(shí)施方案或上述具體實(shí)施方案的組合中，在步驟(b)之前或之后首先用MWF，適合地用稀釋的MWF填充第二生物反應(yīng)器，其中其COD介于約5000和10000mg/L之間。在一個(gè)具體實(shí)施方案或上述具體實(shí)施方案的組合中，固態(tài)支撐基體包含塑料編織管，由塑料編織管組成，或基本上由塑料編織管組成。
在一個(gè)具體實(shí)施方案或上述具體實(shí)施方案的組合中，第一和/或第二生物反應(yīng)器內(nèi)的空氣流量介于約250和300升每分鐘每5000升液態(tài)生物反應(yīng)器體積之間。在一個(gè)具體實(shí)施方案或上述具體實(shí)施方案的組合中，在步驟(a)中建立的生物膜是(i)源自從MWF分離的內(nèi)源性微生物群落；或(ii)源自通過轉(zhuǎn)入至少一部分包含微生物生物膜的固態(tài)支撐基體接種的不同的生物反應(yīng)器的生物膜，其中所述生物反應(yīng)器能夠?qū)UMWF的COD降低到2000mg/L。在一個(gè)具體實(shí)施方案或上述具體實(shí)施方案的組合中，當(dāng)生物膜源自從MWF分離的內(nèi)源性微生物群落時(shí)，則第一生物反應(yīng)器的成熟將通常花費(fèi)約70天或更長。在一個(gè)具體實(shí)施方案或上述具體實(shí)施方案的組合中，當(dāng)生物膜源 自通過轉(zhuǎn)入至少一部分包含微生物生物膜的固態(tài)支撐基體接種的不同的生物反應(yīng)器時(shí)，且其中所述不同的生物反應(yīng)器能夠?qū)UMWF的COD降低到2000mg/L，則第一生物反應(yīng)器的成熟將通?；ㄙM(fèi)約30天或更短。在一個(gè)具體實(shí)施方案或上述具體實(shí)施方案的組合中，來自第二生物反應(yīng)器的排出物被用于接種一個(gè)或多個(gè)另外的生物反應(yīng)器，其中任選地，一個(gè)或多個(gè)另外的生物反應(yīng)器包含基本上沒有被微生物移植的固態(tài)支撐基體。在一個(gè)具體實(shí)施方案或上述具體實(shí)施方案的組合中，所述步驟被重復(fù)一次或多次以接種一個(gè)或多個(gè)另外的生物反應(yīng)器。因此，另外的生物反應(yīng)器可以使用該方法連續(xù)地接種。在一個(gè)具體實(shí)施方案或上述具體實(shí)施方案的組合中，第一和/或第二生物反應(yīng)器內(nèi)的曝氣與向其中加入廢MWF基本上同時(shí)開始。在一個(gè)具體實(shí)施方案或上述具體實(shí)施方案的組合中，所述廢MWF是合成的MWF。在一個(gè)具體實(shí)施方案或上述具體實(shí)施方案的組合中，所述廢MWF是半合成的MWF。在一個(gè)具體實(shí)施方案或上述具體實(shí)施方案的組合中，所述廢MWF是油基MWF，例如礦物油、植物油或動物油等等。另一方面，提供一種用于處理MWF的生物反應(yīng)器，包括(i)第一固態(tài)支撐基體，所述第一固態(tài)支撐基體包含能夠降低MWF的COD含量的微生物生物膜，其中任選地，所述生物膜已經(jīng)在不同的生物反應(yīng)器內(nèi)建立；(ii)第二固態(tài)支撐基體，其中所述第二固態(tài)支撐基體沒有或基本上沒有被微生物生物膜移植，和(iii)任選地，廢MWF。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，第一固態(tài)支撐基體上的微生物生物膜能夠?qū)UMWF的COD降低到2000mg/L或更小。在一個(gè)具體實(shí)施方案或上述具體實(shí)施方案的組合中，包含微生物生物膜的第一固態(tài)支撐基體的體積為生物反應(yīng)器的體積的至少約10%。在一個(gè)具體實(shí)施方案或上述具體實(shí)施方案的組合中，生物反應(yīng)器的剩余體積被第二固態(tài)支撐體占據(jù)。在一個(gè)具體實(shí)施方案或上述具體實(shí)施方案的組合中，廢MWF是稀釋的廢MWF，優(yōu)選具有介于約5000和10000mg/L之間的C0D。在一個(gè)具體實(shí)施方案或上述具體實(shí)施方案的組合中，固態(tài)支撐基體包含塑料編織管，由塑料編織管組成，或基本上由塑料編織管組成。在一個(gè)具體實(shí)施方案或上述具體實(shí)施方案的組合中，當(dāng)生物反應(yīng)器包含廢MWF時(shí)，在使用過程中生物反應(yīng)器內(nèi)的空氣流量介于約250和300升每分鐘每5000升液態(tài)生物反應(yīng)器體積之間。在一個(gè)具體實(shí)施方案或上述具體實(shí)施方案的組合中，第一固態(tài)支撐基體上的生物膜源自從廢MWF分離的內(nèi)源性微生物群落或源自能夠?qū)UMWF的COD降低到2000mg/L或更小的生物膜。在一個(gè)具體實(shí)施方案或上述具體實(shí)施方案的組合中，所述生物反應(yīng)器可逆地連接至一個(gè)或多個(gè)另外的生物反應(yīng)器以允許廢MWF在使用過程中從此通過，其中廢MWF具有約2000mg/L或更小的COD。在一個(gè)具體實(shí)施方案或上述具體實(shí)施方案的組合中，所述廢MWF是合成的MWF。在一個(gè)具體實(shí)施方案或上述具體實(shí)施方案的組合中，所述廢MWF是半合成的MWF。在一個(gè)具體實(shí)施方案或上述具體實(shí)施方案的組合中，所述廢MWF是油基MWF。 在另外一方面，提供生物反應(yīng)器用于降低廢MWF的化學(xué)需氧量的用途。在另外一方面，提供一種用作本文描述的生物反應(yīng)器的裝置。在另外一方面，提供一種用于降低廢MWF的化學(xué)需氧量的方法，包括使廢MWF與本文描述的生物反應(yīng)器接觸。另一方面涉及一種處理MWF的方法，包括在反應(yīng)器內(nèi)建立動態(tài)微生物群落,微生物獲自在包含MWF的液體中建立的現(xiàn)有的活群落；使MWF與反應(yīng)器內(nèi)的微生物群落接觸；和允許動態(tài)微生物群落代謝MWF從而降低其化學(xué)需氧量，其中，在處理過程中允許群落的個(gè)體(membership)成長以響應(yīng)被處理的流體的變化。建立群落的步驟可以包括通過用能夠代謝MFW和源自MWF的微生物接種MWF環(huán)境從而在MWF環(huán)境中培養(yǎng)起始微生物群落。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，起始微生物群落包括選定的微生物的聚生體。在另一個(gè)具體實(shí)施方案中，起始微生物群落包括從MWF分離的內(nèi)源性微生物群落。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，MWF在與動態(tài)微生物群落接觸前可以是未被加工的。適合地，在與動態(tài)微生物群落接觸前，MWF以具有小于50000mg/l的起始COD的形式提供。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，可以在固態(tài)支撐基體上以生物膜的形式提供動態(tài)微生物群落。在該情況下，該方法可以包括在固態(tài)支撐基體上建立生物膜和將固態(tài)支撐基體放置在反應(yīng)器內(nèi)的步驟。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，可提取生物膜樣品并送入第二反應(yīng)器以在第二反應(yīng)器內(nèi)建立動態(tài)群落。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，MWF保持與動態(tài)群落接觸直至化學(xué)需氧量不大于2000mg/L。MWF可以具有在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間，其取決于起始COD水平、MWF的溫度、MWF內(nèi)組分的性質(zhì)，和/或反應(yīng)器的尺寸。生物反應(yīng)器可以包括一個(gè)容器，在所述容器中處理一批MWF直至化學(xué)需氧量達(dá)到預(yù)定水平?；蛘?，生物反應(yīng)器可以包括一系列容器，MWF流通過所述容器。本發(fā)明的另一方面提供了一種動態(tài)微生物群落，所述動態(tài)微生物群落用于處理通過根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法獲得的MWF。本發(fā)明的另一方面涉及一種如本文參照說明書和附圖描述的方法、生物反應(yīng)器或動態(tài)微生物群落。
本發(fā)明的其它方面通過以下描述和權(quán)利要求而變得清晰。有益效果本發(fā)明是有利的，因?yàn)槭褂帽景l(fā)明的固態(tài)基體接種方法建立的生物反應(yīng)器可以比使用現(xiàn)有技術(shù)方法建立的生物反應(yīng)器更快和更可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，舉例而言，根據(jù)本發(fā)明接種的生物反應(yīng)器通?？梢栽?0天或更短的時(shí)間內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，這比使用現(xiàn)有技術(shù)的液體接種方法的運(yùn)轉(zhuǎn)(通?；ㄙM(fèi)70天或更長)更快。因此，包含能夠?qū)UMWF的COD降低到2000mg/L或更小的成熟生物膜的反應(yīng)器可以有利地在30天或更短的時(shí)間內(nèi)獲得。本發(fā)明也是有利的，因?yàn)榕c使用現(xiàn)有技術(shù)的液體接種方法的不穩(wěn)定性能相比較，使用本發(fā)明的固態(tài)基體接種方法建立的生物反應(yīng)器顯示出試驗(yàn)之間更穩(wěn)定的性能?？赏ㄟ^比較圖3和4(它們顯示了液體接種方法的不穩(wěn)定性能)與至少圖6中的固態(tài)基體接種的改進(jìn)的性能看出以上優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明也是有利的，因?yàn)楣虘B(tài)基體接種方法可以在更短的時(shí)間周期內(nèi)達(dá)到COD的 降低。該降低使得本發(fā)明在以工業(yè)規(guī)模高生產(chǎn)量地處理MWF方面更有效率。這至少可從圖7中看出。本發(fā)明也是有利的，因?yàn)樯锬け硎炯?xì)菌種類隨時(shí)間的生長和積聚。該多樣性確保在群落內(nèi)有足夠的功能豐余性以允許在多變的廢料流中增殖和形成生物膜。本發(fā)明也是有利的，因?yàn)槠淇梢杂糜谠谔幚碇皼]有進(jìn)行分餾或過濾或優(yōu)選以任何其它方式預(yù)處理的廢MWF，特別是油基廢MWF，從而充分地降低費(fèi)用和不便。


圖I顯示了用于本發(fā)明的生物反應(yīng)器的示意圖。圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的方法處理的MWF中不同微生物隨時(shí)間產(chǎn)生的圖。X軸表示檢測的細(xì)菌的種或?qū)佟軸表示百分比豐余性。圖3顯示了在5個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)中使用單次液體接種的5000升生物反應(yīng)器的COD需求量的降低。圖4顯示了在4個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)中使用單次液體接種的5升實(shí)驗(yàn)室生物反應(yīng)器的COD需求量的降低。圖5顯示了在9個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)中使用多次接種的5000升生物反應(yīng)器的COD需求量的降低。圖6顯示了使用本發(fā)明的固態(tài)基體接種方法的5升實(shí)驗(yàn)室生物反應(yīng)器的COD需求量的降低。圖7顯示了使用兩次重復(fù)的本發(fā)明的固態(tài)基體接種方法的5升實(shí)驗(yàn)室生物反應(yīng)器在廢MWF上的COD需求量的降低，并將其與兩次重復(fù)的現(xiàn)有技術(shù)的液體接種方法比較。圖8顯示了使用三次重復(fù)的本發(fā)明的固態(tài)基體接種方法在12小時(shí)試驗(yàn)的過程中的COD需求量的降低，并將其與三次重復(fù)的現(xiàn)有技術(shù)的液體接種方法比較。圖9顯示了當(dāng)使用來自成熟的生物反應(yīng)器的排出物運(yùn)轉(zhuǎn)包含干凈的固態(tài)基體的生物反應(yīng)器時(shí)獲得的COD的降低。
具體實(shí)施方式
定義金屬工作流體該術(shù)語廣義地指在金屬加工過程(例如用利器切割、車削、鉆孔、輪廓加工(planning)和統(tǒng)削,和用研磨顆粒碾磨例如衝磨和研磨等等)中產(chǎn)生的流體。未加工的術(shù)語“未加工的(unprocessed) ”或“未處理的(untreated) ” MWF用于指在工業(yè)金屬工作操作中正常使用廢MWF之后和在根據(jù)本發(fā)明處理MWF之前，MWF未通過任何其它方法過濾、超濾、分懼或分離，或未進(jìn)行化學(xué)處理或其它加工。化學(xué)需氧量(COD):術(shù)語“化學(xué)需氧量(COD) ”表示使材料(例如廢液)的組分氧化所需的氧的量值，且通常被認(rèn)為是這些材料的有機(jī)物含量的量值。COD以mg/L測量。在英國廢水COD的極限值通常為約2000mg/L，盡管一些當(dāng)局設(shè)定更低的當(dāng)?shù)貥O限值。目前允許的污水排放COD水平有可能降低。廢術(shù)語“廢”當(dāng)與上下文MWF—起使用時(shí)指在金屬加工中使用之后的MWF。MWF通常以濃縮物的形式提供，其在使用之前通常用水稀釋到介于約5%和12% w/v之間。本·發(fā)明的方法適用于處理未加工的廢MWF。生物膜在本文中使用的術(shù)語“生物膜”用于描述粘附到表面(例如固態(tài)支撐基體)上的微生物群體或群落，并且能夠與表面一起降低廢MWF的COD含量。生物反應(yīng)器在本文中使用的術(shù)語“生物反應(yīng)器”用于描述適于支撐固態(tài)支撐基體的裝置，生物膜可以粘附于固態(tài)支撐基體上并能夠使生物膜與廢MWF接觸。這種生物反應(yīng)器也可以用于處理容易被本發(fā)明的生物膜降解的任何其它的液態(tài)廢料，但是主要旨在用于處理廢MWF。動態(tài)的降低廢MWF的COD含量的微生物可以為動態(tài)微生物群落，所述動態(tài)微生物群落當(dāng)代謝廢MWF的組分時(shí)隨時(shí)間改變或能夠改變其個(gè)體(群落中的種的范圍及其相關(guān)比例)。組成群落的不同類型微生物的比例可以隨時(shí)間變化，和/或群落中存在的微生物的類型可以隨時(shí)間變化。在第一接種的24小時(shí)內(nèi)，反應(yīng)器內(nèi)的動態(tài)微生物群落的組分可以顯著變化。在某些情況下，它與初始群落具有很小的相似性。群落的組分可以在整個(gè)處理時(shí)間內(nèi)變化。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，在約I個(gè)月、2個(gè)月、3個(gè)月、4個(gè)月、5個(gè)月或6個(gè)月之后，少于5個(gè)來自第一接種的原始微生物屬或種保持在廢MWF中。在另一個(gè)具體實(shí)施方案中，在約I個(gè)月、2個(gè)月、3個(gè)月、4個(gè)月、5個(gè)月或6個(gè)月之后，少于4個(gè)來自第一接種的原始微生物屬或種保持在廢MWF中。在另一個(gè)具體實(shí)施方案中，在約I個(gè)月、2個(gè)月、3個(gè)月、4個(gè)月、5個(gè)月或6個(gè)月之后，少于3個(gè)來自第一接種的原始微生物屬或種保持在廢MWF中。詳細(xì)描述在一方面，提供一種用于處理MWF的方法，包括步驟(a)在第一生物反應(yīng)器內(nèi)的固態(tài)支撐基體上提供微生物生物膜；(b)將至少一部分包含微生物生物膜的固態(tài)支撐基體從第一生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)入第二生物反應(yīng)器；和(C)在第二生物反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)微生物以降低包含在其內(nèi)的廢MWF的化學(xué)需氧量。步驟(a)中的生物膜可以源自最初用微生物(例如起始微生物)液體接種的生物反應(yīng)器，所述微生物在固態(tài)支撐體的存在下隨時(shí)間成熟為生物膜并能夠降低廢MWF的COD含量。該成熟過程通?；ㄙM(fèi)超過約70天。一旦最終成熟，生物膜應(yīng)能夠?qū)UMWF的COD含量降低到所需的水平，通常為約2000mg/L或更小。微生物可以是單種微生物或兩種或多種微生物的組合或聚生體，前提是它們生成具有所需性質(zhì)(例如能夠?qū)UMWF的COD含量降低到通常約2000mg/L)的生物膜。這種微生物可以是W02008/102131中描述的微生物聚生體。這些微生物可以包含選自如下的微生物，由選自如下的微生物組成，或者基本上由選自如下的微生物組成土壤桿菌屬某種(Agrobacterium spp.)、叢毛單胞菌屬某種(Comamonas spp.)、甲基桿菌屬某種(Methylobacterium spp.)和微小桿菌屬某種(Microbacterrum spp.)或上述兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)的組合。這些微生物可以包含選自圖2中所述的那些的微生物，由選自圖2中所述的那些的微生物組成，或者基本上由選自圖2中所述的那些的微生物組成。這些微生物可以包含選自如下的微生物，由選自如下的微生物組成，或者基本上由選自如下的微生物組成不動桿菌屬某種(Acinetobacter spp.)、假單胞菌屬某種(Pseudomonas spp.)、沙門氏菌屬某種(Salmonella spp.)、希瓦菌屬某種(Shewanella spp.)、朽1檬酸桿菌屬某種(Citrobacter spp.)、腸桿菌屬某種(Enterobacter spp.)、克呂沃爾菌屬某種(Kluyvera spp.)、短桿菌屬某種(Parvibacterium spp.)、短單胞菌屬某種(Brachymonasspp.)、聯(lián)合菌門屬某種(Synergistetes spp.)、黃桿菌屬某種(Flavobacterium spp.)、煙堿降解菌屬某種(Ochrobacterium spp.)、食酸菌屬某種(Acidovarux spp.)、替斯 崔納菌屬某種(Tistrella spp.)、福爾明菌屬某種(Verminephrobacter spp.)、巴爾通體菌屬某種(Bartonella spp.)、細(xì)梭菌屬某種(Fusobacterium spp.)、叢毛單胞菌屬某種(Comamonadaceae spp.)、鉤桿菌屬某種(Ancylobacter spp.)、紅螺菌屬某種(Rhodospirillaceae spp.)、希瓦菌屬某種(Shewanella sp.)和趨磁菌屬某種(Magnetospirillum spp.)或上述兩者或多者的組合。如圖2中所示,可檢測的微生物的不同組合可以在不同的時(shí)間存在于生物反應(yīng)器中。通常地，微生物將涂敷和粘附到固態(tài)支撐基體以形成生物膜，而無需涂敷和粘附的任何特定條件。如上面描述的，用于初期形成生物膜的微生物群體可以是一定的微生物群體。生物反應(yīng)器內(nèi)的微生物群體動態(tài)將隨時(shí)間變化和成長，使得群體可以變?yōu)榛旧衔粗奈⑸锶后w。不總是需要精確識別了解生物膜中的微生物，前提是生物膜將廢MWF的COD降低到所需水平。根據(jù)本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案，如果例如要避免病原性微生物，需要了解識別生物膜中的微生物。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，當(dāng)?shù)谝淮谓臃N生物反應(yīng)器以形成生物膜時(shí)，微生物與合適的生長介質(zhì)混合。因此，微生物可以選自根據(jù)操作的MWF而選擇的微生物。舉例而言，可以在加有1-5% MWF的1/10胰蛋白胨大豆培養(yǎng)基或包含MWF或MWF組分作為唯一碳源的基本培養(yǎng)基上選擇微生物。這種方法在本領(lǐng)域是已知的并且已經(jīng)例如在 van der Gast (2004) Environmental Microbiology 6 (3) 254-263 中報(bào)道。通常地，燒瓶應(yīng)在合適的條件下培養(yǎng)使得分離菌在其中生長，例如在IOOrpm下在震蕩培養(yǎng)器中在室溫下16小時(shí)。如果需要，培養(yǎng)的分離菌可以通過本領(lǐng)域已知的方法識別，例如DNA排序?？蛇x擇地，生物膜可以源自預(yù)先通過本文描述的固態(tài)基體生物膜接種而預(yù)先繁殖的生物反應(yīng)器。當(dāng)轉(zhuǎn)入第二生物反應(yīng)器時(shí)，第二生物反應(yīng)器將通常在約30天內(nèi)或更短的時(shí)間內(nèi)，例如在約25天內(nèi)、在約20天內(nèi)、在約15天內(nèi)、在約10天內(nèi)、在約5天內(nèi)、在約4天內(nèi)、在約3天內(nèi)、在約2天內(nèi)或在約I天內(nèi)成熟。令人驚奇地，第二生物反應(yīng)器甚至可以或多或少地立即成熟，從而在接種的同一天即可準(zhǔn)備使用。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，對于連續(xù)流動生物反應(yīng)器來說，在步驟(a)中建立的生物膜在轉(zhuǎn)移之前能夠?qū)UMWF的COD含量降低到約2000mg/L或更小的所需水平大于約7天。根據(jù)另一個(gè)具體實(shí)施方案，當(dāng)生物反應(yīng)器以間歇模式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在2、3、4、5或6或更多次間歇運(yùn)轉(zhuǎn)期間，在步驟(a)中建立的生物膜在轉(zhuǎn)移之前能夠?qū)UMWF的COD含量降低到約2000mg/L或更小的所需水平。優(yōu)選地，生物膜能夠在所有商業(yè)可獲得的MWF上生長，無論是準(zhǔn)備使用的MWF還是廢MWF。應(yīng)理解生物膜特別優(yōu)選用于廢MWF。在生物反應(yīng)器內(nèi)形成生物膜的微生物可以是需氧的和/或厭氧的，并且可以包括原核細(xì)胞、真核細(xì)胞、藻類細(xì)胞、植物細(xì)胞、酵母細(xì)胞和/或真菌細(xì)胞或其組合。至少一些細(xì)菌可以是貧營養(yǎng)的、非自養(yǎng)的和/或腸道寄養(yǎng)的。
一旦生物膜在第一生物反應(yīng)器內(nèi)成熟并且能夠?qū)UMWF的COD降低到所需水平，將至少一部分包含生物膜的固態(tài)基底從第一生物反應(yīng)器移出，然后轉(zhuǎn)入待接種的第二生物反應(yīng)器。生物膜可以立即從第一生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)入第二生物反應(yīng)器，或者生物膜可以在轉(zhuǎn)移之間培養(yǎng)一段時(shí)間。選擇培養(yǎng)時(shí)間和條件，使得生物膜的成活力基本上不變化。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，在生物反應(yīng)器之間轉(zhuǎn)移的固態(tài)基體的體積大約為第二生物反應(yīng)器的體積的至少約 0. 5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、15%或 20%或更多。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)移的固態(tài)基體的體積大約為待接種的生物反應(yīng)器的體積的至少約5 %或至少約10%。因此，例如向5升實(shí)驗(yàn)室生物反應(yīng)器中引入500ml固態(tài)支撐基體或向10000升工場反應(yīng)器中引入1000升固態(tài)支撐基體。適合地，第二生物反應(yīng)器的剩余體積被其上沒有微生物生物膜的固態(tài)支撐基體占據(jù)。由此，生物反應(yīng)器的剩余體積被沒有或基本上沒有微生物的固態(tài)支撐基體占據(jù)。因此，例如固態(tài)支撐基體可以是新的固態(tài)支撐基體，或者可以是其上基本上沒有微生物生長的干凈固態(tài)支撐基體。適合地，第二生物反應(yīng)器的固態(tài)支撐基體可以因此構(gòu)成第二生物反應(yīng)器剩余體積的至少約50 %、60 %、70 %、80 %、90 %、95 %或100%。第二生物反應(yīng)器在轉(zhuǎn)移之時(shí)可以不包括任何廢MWF?？蛇x擇地，第二生物反應(yīng)器可以在轉(zhuǎn)移之前已經(jīng)包含廢MWF或在轉(zhuǎn)移之前包含至少一部分廢MWF。第二生物反應(yīng)器中的操作條件使得經(jīng)過數(shù)天或數(shù)周，優(yōu)選數(shù)天(例如取決于廢料流的毒性和接種方法)之后，第二生物反應(yīng)器中的固態(tài)支撐基體被微生物移植從而被生物膜覆蓋。因此，例如如果第二生物反應(yīng)器被液態(tài)接種，則通常的成熟期通常為約70天或更長；如果第二生物反應(yīng)器被固態(tài)基體接種，則成熟期通常為約30天或更短，正如本文中討論的。適合地，成熟的生物膜包括厭氧袋。該厭氧袋可以被厭氧微生物占據(jù)。在第一和/或第二生物反應(yīng)器的早期運(yùn)轉(zhuǎn)期間，所需地向生物反應(yīng)器進(jìn)料具有介于約5000和約10000mg/L之間的COD的稀釋的廢MWF。也可以使用具有更高COD的廢MWF，例如具有介于約5000和約20000mg/L之間的C0D、介于約5000和約30000mg/L之間的C0D、介于約5000和約40000mg/L之間的COD或介于約5000和約50000mg/L之間的COD的廢MWF。適合的，加入生物反應(yīng)器的廢MWF被稀釋以達(dá)到該所需的COD水平。這是為了使由廢料流中可能存在的毒性組分(例如生物殺滅劑)強(qiáng)加的中毒性休克達(dá)到最小。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方案，第一和/或第二生物反應(yīng)器可以補(bǔ)充生長助劑，例如胰蛋白胨大豆培養(yǎng)基或微量元素溶液(例如，海藻基微量元素溶液)等等以幫助微生物生長成生物反應(yīng)器中的生物膜。通常地，該補(bǔ)充以低水平進(jìn)行，例如約I至IOiU每升生物反應(yīng)器體積。隨著生物膜中存在的微生物變得習(xí)慣于廢料流的增加的毒性，廢MWF的COD水平會升高。
隨著生物反應(yīng)器內(nèi)固態(tài)支撐基體上生物膜的生長，它將蔓延和生長以覆蓋未被生物膜移植的任何剩余的固態(tài)支撐體。生物膜也可以覆蓋生物反應(yīng)器內(nèi)其它可見的表面。生物膜也可以將死細(xì)胞和活細(xì)胞脫落到液態(tài)MWF中。懸浮的生物質(zhì)在移除時(shí)通常表現(xiàn)出介于約 500mg/L 和 1500mg/L 之間的 C0D。適合地，在接種或轉(zhuǎn)移之后立即開始在第一和/或第二生物反應(yīng)器內(nèi)曝氣以避免在其內(nèi)產(chǎn)生過多的厭氧活性和硫化氫。通常使用來自壓縮機(jī)的空氣并將空氣注入通常位于生物反應(yīng)器底部的管內(nèi)使其分布，從而對生物反應(yīng)器進(jìn)行曝氣。起泡上升的活動可以在生物反應(yīng)器表面提供攪動，但不會劇烈到驅(qū)逐粘附至固態(tài)支撐基體的生物膜。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，提供了 250-300升每分鐘每5000升反應(yīng)器體積的空氣流量。在運(yùn)轉(zhuǎn)過程開始時(shí)，由于低細(xì)胞密度，溶解氧水平通常為大約10g/l。在成熟時(shí)，由于微生物利用生物反應(yīng)器內(nèi)的自由氧來代謝(例如氧化)廢MWF的組分，可測量的溶解氧可能小于約lmg/L。生物反應(yīng)器內(nèi)也可能存在明顯的厭氧區(qū)域，其可以提供硝化環(huán)境。然而，通常需要使生物反應(yīng)器內(nèi)的厭氧活性達(dá)到最小，因?yàn)槠鋵?dǎo)致惡臭氣味，特別是通過硫酸鹽還原微生物代謝廢MWF中存在的磺化表面活性劑和硫(例如其礦物油組分)而產(chǎn)生的硫化氫。
在一個(gè)具體實(shí)施方案中，在來自待處理的相同源的廢MWF上運(yùn)轉(zhuǎn)第一和/或第二生物反應(yīng)器。第一和/或第二生物反應(yīng)器可以在不同的溫度，例如室溫(通常為約18至20°C )下運(yùn)轉(zhuǎn)，盡管更低的溫度也是可能的，例如12°C的低溫。一旦生物反應(yīng)器已經(jīng)成熟并且能夠?qū)UMWF的COD含量降低到所需水平，則可以使用介于約1°C和約35°C之間的溫度。操作溫度可以例外地落在該范圍之外，取決于生物膜的微生物組分。適合地，使用介于約25V和約35°C之間的溫度；更適合地，使用介于約26°C和約34°C之間的溫度；更適合地，使用介于約26°C和約33°C之間的溫度；更適合地，使用介于約26°C和約31°C之間的溫度；更適合地，使用介于約26°C和約30°C之間的溫度；更適合地，使用介于約27°C和約29°C之間的溫度；最適合地，使用約28°C的溫度。該溫度通常允許使COD降低以高水平維持?jǐn)?shù)天。本發(fā)明的方法可以在適合地介于約pH 6.0和約pH 9. 5之間的pH范圍內(nèi)進(jìn)行。MWF具有通常pH 9. 0的相當(dāng)高的pH，以防止金屬加工件在機(jī)械加工過程中的腐蝕。該方法通常在約中性PH下最優(yōu)，其中優(yōu)選介于約6. 0和約7. 0之間的pH(包括端值)。有利地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)生物反應(yīng)器內(nèi)生物膜的活性可以降低廢MWF的初始pH，這本身可以增加生物反應(yīng)器內(nèi)的加工效率。因此，本文描述的方法通常在使COD降低到所需水平的條件下進(jìn)行一段時(shí)間。時(shí)間的量將取決于以下參數(shù)=MWF的性質(zhì)、起始COD水平、溫度、pH和用于接種第一和第二生物反應(yīng)器的方法。由此，在第二生物反應(yīng)器內(nèi)，通常將花費(fèi)介于約5和15天之間的時(shí)間將COD含量降低到所需水平；適合地，介于約5和14天之間；適合地，介于約5和13天之間；適合地，介于約5和12天之間；適合地，介于約5和11天之間；適合地，介于約5和10天之間；適合地，介于約5和9天之間；適合地，介于約5和8天之間；適合地，介于約5和7天之間；適合地，介于約5和6天之間。在第二生物反應(yīng)器內(nèi)，更通?；ㄙM(fèi)少于約15天、14天、13天、12天、11天、10天、9天、8天、7天、6天或5天將COD含量降低到所需水平。如本文所討論的,需要稀釋或初始稀釋MWF以幫助更快地降低廢MWF的C0D。對于連續(xù)流生物反應(yīng)器和/或間歇生物反應(yīng)器，需要稀釋COD以達(dá)到反應(yīng)器內(nèi)24小時(shí)的廢料流停留時(shí)間。有時(shí)可能需要稀釋到5000mg/L流入的COD或更小。在第一和/或第二生物反應(yīng)器內(nèi)處理之后，廢MWF通常具有小于約3000mg/L的COD含量，更適合地，小于約2500mg/L,更適合地，小于約2000mg/L,或更適合地，小于約1500mg/L.·
應(yīng)理解本發(fā)明的方法可以用于處理任何MWF，特別是未處理或未加工的MWF，更特別的是未過濾的MWF或任何其它具有相似性質(zhì)的工業(yè)排放物-例如在冷卻劑的儲存過程中初始產(chǎn)生的再乳化的淤泥。該方法特別適合于處理未處理的油基MWF。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，生物反應(yīng)器用于處理油基MWF，特別是未處理的和更特別是未過濾的油基MWF。在本發(fā)明一個(gè)有利的具體實(shí)施方案中，來自第二生物反應(yīng)器的排出物可用于接種一個(gè)或多個(gè)另外的生物反應(yīng)器。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，以此方式接種的另外的生物反應(yīng)器將比第一生物反應(yīng)器更快成熟。通常地，第三生物反應(yīng)器將包括基本上未被微生物移植的固態(tài)支撐基體，使得引入其中的排出物可以移植該固態(tài)支撐基體。該步驟可以重復(fù)一次或多次以接種一個(gè)或多個(gè)另外的生物反應(yīng)器。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，第二生物反應(yīng)器可以可逆地連接至一個(gè)或多個(gè)另外的生物反應(yīng)器，從而允許廢MWF從此通過。適合地，廢MWF的通過是可控的，使得一旦第二生物反應(yīng)器內(nèi)的廢MWF的COD達(dá)到2000mg/L或更小時(shí)即可轉(zhuǎn)移廢MWF。根據(jù)另一個(gè)具體實(shí)施方案，可向另外的生物反應(yīng)器手動填充來自第二生物反應(yīng)器的排出物。適合地，另外的生物反應(yīng)器也將包括基本上沒有微生物的固態(tài)支撐基體，使得可以通過引入其中的廢MWF對另外的生物反應(yīng)器進(jìn)行接種。適合地，另外的生物反應(yīng)器的體積的至少約50%、60%、70%、80%、90%或100%將被基本上沒有微生物的固態(tài)支撐基體占據(jù)。生物反應(yīng)器內(nèi)，生物膜生長在其上的固態(tài)支撐體可以被固定到生物反應(yīng)器和/或可以從生物反應(yīng)器移除。適合地，至少一部分固態(tài)支撐體可從生物反應(yīng)器移除以允許在生物反應(yīng)器之間轉(zhuǎn)移固態(tài)支撐體。固態(tài)支撐體可以是任何適于建立生物膜的固態(tài)支撐體。固態(tài)支撐體可以由塑料(例如聚丙烯)、金屬、天然纖維(例如棉)及其組合形成。固態(tài)支撐體可以由由疏水材料(例如聚乙烯)形成的涂層形成或包括由疏水材料(例如聚乙烯)形成的涂層。適合地，選擇用于形成固態(tài)支撐體的材料在MWF的存在下基本上不降解。固態(tài)支撐體可以是基本上平坦的、基本上圓柱形的、基本上圓錐形的、基本上球形的、基本上矩形的、基本上方形的、基本上橢圓形的和/或不規(guī)則形的。適合地，一種或多種微生物能夠結(jié)合到生物反應(yīng)器內(nèi)的固態(tài)支撐體以形成生物膜，其能夠從一個(gè)生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)入另一個(gè)生物反應(yīng)器。適合地，形成生物膜的微生物在使用的過程中基本上不能從固態(tài)支撐體上脫落。固態(tài)支撐體的例子包括但不限于生物塔、旋轉(zhuǎn)生物接觸器、糙石、板條、塑料介質(zhì)、網(wǎng)狀泡沫顆粒、微載體和/或介質(zhì)顆粒、硅藻土、二氧化硅、氧化鋁、陶瓷珠、木炭或聚合珠或玻璃珠
坐坐寸寸o優(yōu)選的固態(tài)支撐體類型包括塑料網(wǎng)(例如擠制的聚乙烯網(wǎng))或由塑料網(wǎng)(例如擠制的聚乙烯網(wǎng))組成。另一優(yōu)選的固態(tài)支撐體類型包括塑料(例如聚丙烯)編織管，其提供了用于生物膜生長的高表面積同時(shí)允許生物膜表面上適當(dāng)?shù)囊后w流動。另一優(yōu)選的固態(tài)支撐體類型具有粗糙表面以增加細(xì)菌的粘附。另一優(yōu)選的固態(tài)支撐體類型包括一個(gè)或多個(gè)(例如所有)這些特征的組合。在另一個(gè)具體實(shí)施方案中，固態(tài)支撐基體包含塑料管(例如塑料(例如聚丙烯)編織管)、由塑料管(例如塑料(例如聚丙烯)編織管)組成或者基本上由塑料管(例如塑料(例如聚丙烯)編織管)組成。塑料管可以包括約200根網(wǎng)管，適合地具有約70_的直徑和Im的長度。每根網(wǎng)管通常包括約30根直徑約2-3mm的聚乙烯線。網(wǎng)線可以焊接在一起從而在管壁中形成方形孔。孔的尺寸為約8_X8mm。這些線在干燥條件下給出約IOOm2/m3的總面積。另一種網(wǎng)管形式包括約300根網(wǎng)管，適合地具有約50_的直徑和Im的長度。每根網(wǎng)管通常包括約30根直徑約2-3mm的聚乙烯線。網(wǎng)線可以焊接在一起從而在管壁中形成方形孔?？椎某叽鐬榧s4mmX4mm。這些線在干燥條件下給出約150m2/m3的總面積。另一種網(wǎng)管形式具有約50mm的外徑。每立方米包括約300根網(wǎng)管，具有約50mm的直徑和Im的長度。每根網(wǎng)管包括約30根理論直徑約3-4mm的聚乙烯線。網(wǎng)線可以焊接在一起從而在管壁中形成方形孔?？椎某叽鐬榧s3_X3mm。這些線在干燥條件下給出約200m2/m3的總面積。用于本發(fā)明的固態(tài)基體是商業(yè)可得的。本文描述的生物反應(yīng)器可以包括控制器?？梢栽O(shè)置控制器以自動操作系統(tǒng)?？刂破骺梢詼y量系統(tǒng)的不同參數(shù)，例如壓力、溫度、pH、C0D含量、廢水流和/或出口流；生物反應(yīng)器內(nèi)的細(xì)菌的量、種類、和/或種類的比率；流速、氣泡流；和/或水的體積等等。控制器可以使用不同參數(shù)的測量值來修正系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)值?？刂破骺梢赃B續(xù)或周期性地測 量和/或修正系統(tǒng)的參數(shù)。生物反應(yīng)器可適于間歇或連續(xù)操作。生物反應(yīng)器可以是需氧的泡罩塔生物反應(yīng)器。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，至少一部分固態(tài)支撐基體可被更換或添加至生物反應(yīng)器以響應(yīng)生物膜活性的基本降低水平-例如COD降低的基本降低水平?？梢酝ㄟ^移除至少一部分固態(tài)支撐基體，然后用來自第一生物反應(yīng)器的固態(tài)支撐基體或其上基本上不存在微生物的新的或干凈的固態(tài)支撐基體更換移除的固態(tài)支撐基體，從而更換生物膜。可以向生物反應(yīng)器中添加含有成熟生物膜的固態(tài)支撐基體，從而改進(jìn)其活性。生物反應(yīng)器可以由塑料、金屬和/或其它材料形成。生物反應(yīng)器可以包括一個(gè)或多個(gè)涂層。涂層可以抑制腐蝕和/或促進(jìn)從容器移除固體。例如，生物反應(yīng)器可以具有聚四氟乙烯涂層以抑制腐蝕和抑制固體粘附到生物反應(yīng)器。生物反應(yīng)器的足跡(footprint)可以為基本上方形的、基本上圓形的、基本上橢圓形的、基本上矩形的和/或不規(guī)則形的。生物反應(yīng)器可以具有被構(gòu)造成使生物反應(yīng)器內(nèi)的停滯區(qū)域最小化的形狀。在某些具體實(shí)施方案中，生物反應(yīng)器的內(nèi)表面的形狀可以最小化混合過程中容器內(nèi)的停滯區(qū)域。生物反應(yīng)器的內(nèi)表面可以為圓形而非在一邊匯合的。例如，生物反應(yīng)器的內(nèi)表面可以具有基本上與橢圓或圓相似的形狀，從而在使用過程中最小化生物反應(yīng)器內(nèi)停滯區(qū)域的存在。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，生物反應(yīng)器可以具有這樣的形狀其中在使用過程中，當(dāng)用攪拌器混合時(shí)，基本上所有液體在一個(gè)或多個(gè)生物反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)。生物反應(yīng)器可以包括一個(gè)或多個(gè)攪拌器以攪動生物反應(yīng)器內(nèi)的廢MWF和/或氣體?？梢栽O(shè)置一個(gè)或多個(gè)攪拌器以減少生物反應(yīng)器內(nèi)的混合死區(qū)。例如，具有橢圓形橫截面的生物反應(yīng)器可以包括兩個(gè)橫穿下表面大致等距隔開的反應(yīng)器，以抑制生物反應(yīng)器內(nèi)的停滯區(qū)域。生物反應(yīng)器可以包括一個(gè)或多個(gè)用于廢水流、氣泡流和/或細(xì)菌的入口。生物反應(yīng)器可以包括一個(gè)或多個(gè)用于從生物反應(yīng)器移除液體和/或固體的出口?？梢詫⑦^濾器連接到入口和/或出口?？梢詫⑦^濾器和/或重力除水閥連接至入口以移除和/或破裂大型固體?？梢詫⑦^濾器連接至出口以防止固體(例如廢渣、微生物、生物膜和/或顆粒物)流出生物反應(yīng)器。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，過濾器可以抑制來自水的污染物流出生物反應(yīng)器。例如，可以將濾紙或活性炭過濾器連接至出口以從流出生物反應(yīng)器的流中移除污染物。在某些具體實(shí)施方案中，可以將電凝系統(tǒng)連接至入口和/或出口。電凝系統(tǒng)可以在允許廢MWF進(jìn)入包含生物膜的生物反應(yīng)器之前和/或在允許廢MWF離開包含生物膜的生物反應(yīng)器之后使用。電凝系統(tǒng)可以引起化合物沉淀并漂浮到生物反應(yīng)器的上表面或下表面從而移除。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，電凝系統(tǒng)可以在廢MWF中充載離子。充載的離子可以結(jié)合至相反充載的離子并形成沉淀。隨后沉淀可以漂浮到生物反應(yīng)器的上表面或下沉到生物反應(yīng)器的下表面從而從廢MWF中移除。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，沉淀可以從廢MWF中過濾出來。在一方面，提供一種用于處理MWF的生物反應(yīng)器，包括(i)第一固態(tài)支撐基體，所述第一固態(tài)支撐基體包含能夠降低MWF的COD含量的微生物生物膜，其中可選擇地，所述生物膜已經(jīng)在不同的生物反應(yīng)器內(nèi)建立；和(ii)第二固態(tài)支撐基體，其中所述第二固態(tài)支撐基體沒有或基本上沒有被微生物生物膜移植；和(iii)任選地，稀釋的廢MWF。適合地，如本文中描述的，第一固態(tài)支撐基體已經(jīng)提前在第一生物反應(yīng)器內(nèi)制備?！みm合地，第一固態(tài)支撐基體上的微生物生物膜能夠?qū)UMWF的COD降低到約2000mg/L COD或更小。適合地，包含微生物生物膜的第一固態(tài)支撐基體的體積為生物反應(yīng)器的體積的至少約1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%或約10%。適合地，包含微生物生物膜的第一固態(tài)支撐基體的體積為生物反應(yīng)器的體積的至少約5%。更適合地，包含微生物生物膜的第一固態(tài)支撐基體的體積為生物反應(yīng)器的體積的至少約10%。適合地，生物反應(yīng)器的剩余體積被其上不存在或基本上不存在微生物生物膜的固態(tài)支撐基體占據(jù)。適合地，第一和第二支撐基體可以移入和移出生物反應(yīng)器。更適合地，第一支撐基體可以移入和移出生物反應(yīng)器而第二支撐基體固定在生物反應(yīng)器內(nèi)。應(yīng)理解本發(fā)明提供本文所限定的生物反應(yīng)器用于降低廢MWF的COD的用途。本發(fā)明進(jìn)一步提供用作本發(fā)明生物反應(yīng)器的裝置和適合于接種所述裝置以提供本發(fā)明生物反應(yīng)器的細(xì)菌制劑。進(jìn)一步提供通過本發(fā)明的方法或生物反應(yīng)器處理的廢液，特別是其中所述廢液為廢MWF，更特別的是其中廢料的COD為約2000mg/L或更小?？赡苄枰２貋碜缘谝缓?或第二生物反應(yīng)器的微生物和/或包含微生物的生物膜以備后續(xù)使用?？蓪⑸锬べA存在包含磷酸鹽緩沖鹽水的充氣泡罩塔反應(yīng)器內(nèi)，或可進(jìn)料COD介于約1000mg/L和約2000mg/L之間的稀釋的MWF長達(dá)大約一年而基本上不影響其返回生長相的能力。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，生物膜和/或生物反應(yīng)器基本上不含病原體，并且適合地完全不含病原體。一旦達(dá)到所需的COD水平，處理中剩余的灰水可以被排進(jìn)下水道，或可以用于接種另外的生物反應(yīng)器?；宜谂欧胖翱梢匀芜x地進(jìn)一步處理以殺死任何殘留的微生物。適合的處理包括但不限于臭氧、輻射熱或任何其它不會增加灰水毒性的處理。在該階段，新一批的廢MWF可以被引入反應(yīng)器從而進(jìn)行加工。另一個(gè)方面涉及運(yùn)轉(zhuǎn)用于處理MWF的生物反應(yīng)器的方法，包括步驟(a)在第一生物反應(yīng)器內(nèi)的固態(tài)支撐基體上提供微生物生物膜；(b)將包含生物膜的固態(tài)支撐基體轉(zhuǎn)入第二生物反應(yīng)器；(c)在步驟(b)之前或之后用廢MWF填充第二生物反應(yīng)器；和(d)在第二生物反應(yīng)器中提供允許其被微生物生物膜移植的條件。
另一個(gè)方面涉及一種通過所述方法獲得或可通過所述方法獲得的運(yùn)轉(zhuǎn)的生物反應(yīng)器。在另一方面，本發(fā)明包括一種用于處理廢MWF的方法。該MWF與動態(tài)微生物群落接觸。允許微生物(細(xì)菌)在MWF上工作以消化MWF中的油和其它組分。通過首先使未加工的廢MWF與動態(tài)微生物群落接觸一段時(shí)間，能夠降低廢MWF的化學(xué)需氧量。通過使用根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方案的允許隨時(shí)間變化的動態(tài)微生物群落，允許成長對于特定的加工處理周期來說最為合適的微生物群落。這可以允許更有效地加工MWF,因?yàn)榇嬖谧詈线m的微生物以降解混合物中的成分。MWF的組分由于被微生物降解而隨時(shí)間改變。最初，油構(gòu)成大部分被處理的MWF，然而油由于被微生物消化和分解因此而耗盡，留下MWF的其它組分待降解。這改變了反應(yīng)器內(nèi)的環(huán)境，且初始微生物中存在的微生物不一定最適合降解剩余組分，或可能不具有在 這些條件下工作的能力。環(huán)境的變化使其更適合于其它微生物增殖和生長。隨著MWF的處理，反應(yīng)器內(nèi)環(huán)境的連續(xù)變化創(chuàng)造了適于合適的微生物群落隨時(shí)間而成長的條件。最初可以通過創(chuàng)建微生物群或聚生體來獲得動態(tài)微生物群落，從而形成起始微生物群落，所述微生物根據(jù)其降解MWF組分的能力而選擇并且源自MWF。生物群可以包括一種或多種不同類型的微生物。優(yōu)選地，群落由不同的細(xì)菌種或亞種形成?？蛇x擇地，最初可以通過直接從MWF中分離內(nèi)源性細(xì)菌獲得動態(tài)微生物群落，從而獲得起始微生物群落。已知某些種類的細(xì)菌能夠代謝MWF的組分。為了形成有用的群落，可以使用這些已經(jīng)在含MWF的培養(yǎng)基中培養(yǎng)的細(xì)菌。這趨向于確保細(xì)菌能夠抵抗MWF的生物殺滅劑和其它毒性組分(其能夠消滅未暴露于這些組分的菌株)。培養(yǎng)起始生物群落以獲得用于接種反應(yīng)器的動態(tài)群落。使用標(biāo)準(zhǔn)支撐體的固態(tài)接種是用于使微生物暴露于MWF的優(yōu)選方法。然而，也可以直接將微生物群落加入待處理的MWF 中。MWF可以在間歇式反應(yīng)器內(nèi)加工，或MWF可以通過一系列反應(yīng)器的連續(xù)加工而加工。一旦COD被充分降低至允許的水平，則將MWF排入下水道或進(jìn)一步精制。COD達(dá)到所需水平需要的時(shí)間量取決于參數(shù)例如MWF的起始COD水平、反應(yīng)器中MWF的溫度、MWF中組分例如冷卻劑的性質(zhì)，和反應(yīng)器的尺寸。如果必要，可以稀釋MWF從而將MWF的COD降低到可以被反應(yīng)器連續(xù)加工的水平。例如，可以對起始MWF進(jìn)行I : 2稀釋、I 3稀釋、I 4稀釋、I 5稀釋、I 6稀釋、I 7稀釋、I 8稀釋、I 9稀釋或更適合地I : 10稀釋以提供合適的流入C0D，從而達(dá)到降低的排出C0D。在被加入到生物反應(yīng)器之前，MWF可被稀釋到約50000mg/L或更小、約40000mg/L或更小、約30000mg/L或更小，或約20000mg/L或更小的C0D。下面的實(shí)施例作為示例提供而非限制性的。除非另外指出，本發(fā)明使用本領(lǐng)域公知的常規(guī)技術(shù)。實(shí)施例實(shí)施例I-用于生物降解MWF的微生物的固體接種通過選擇已知最初能夠代謝MWF成分的生物群獲得起始微生物群落，從而形成人造微生物群落。例如,可以通過用W02008/102131中描述的聚生體接種而獲得這種起始群落的一個(gè)例子?？蛇x擇地，內(nèi)源性微生物群落提取自廢MWF。然后在包含MWF的環(huán)境中培養(yǎng)起始微生物群落以產(chǎn)生可以用于最初接種生物反應(yīng)器的生物膜形式的初始動態(tài)微生物群落。附圖I中示出的反應(yīng)器可被用于MWF的間隙加工。反應(yīng)器10包括反應(yīng)器底部上的空氣分布器12，所述空氣分布器12通過空氣入口管16連接到泵14以給系統(tǒng)提供空氣
20。在反應(yīng)器內(nèi)提供固態(tài)支撐基體18 (例如，聚丙烯網(wǎng)或網(wǎng)結(jié)構(gòu))以提供顯著的表面積，生物膜可以在其上生長。這使得可暴露于MWF的生物膜面積達(dá)到最大。出口管22提供開口以從反應(yīng)器排放經(jīng)處理的MWF。如果需要，可以在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置加熱器。反應(yīng)器最初裝配有位于反應(yīng)器底部上的空氣分布器和加入到反應(yīng)器底部的固態(tài)基體。向反應(yīng)器中加入初始體積的包含動態(tài)微生物群落的預(yù)制基體，并用干凈的基體填充剩余反應(yīng)器體積?？偦w體積的約10-20%可以包含動態(tài)起始微生物群落。為了在反應(yīng)器的生物介質(zhì)上建立生物膜，向生物反應(yīng)器中注入一系列劑量(例如5劑量)的預(yù)定體積的 稀釋MWF。MWF的稀釋可以幫助在支撐體上建立群落，因?yàn)槠浣档土藙┝康恼麄€(gè)油負(fù)荷，因此避免了抑制群落生長的支撐體的過度油潤濕。放入反應(yīng)器的初始的五批MWF將具有低于未稀釋MWF的化學(xué)需氧量(COD)，例如小于15000mg/L。這些初始批次的每一者的MWF含量可逐漸增加。一旦COD達(dá)到所需水平，流體由于失活而從反應(yīng)器排出。在此期間，通過加入
0.2% w/v胰蛋白胨大豆培養(yǎng)基增補(bǔ)MWF。完成稀釋的MWF的數(shù)個(gè)循環(huán)之后，生物膜應(yīng)當(dāng)已經(jīng)在整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)成長。反應(yīng)器然后準(zhǔn)備接收具有更高COD的廢MWF以進(jìn)行降解。將未加工的MWF引入反應(yīng)器并允許微生物作用于MWF直至達(dá)到所需的COD水平，例如低于2000mg/L。MWF的處理剩余的灰水然后可以排入環(huán)境中。在排入下水道之前，可以例如用臭氧進(jìn)一步處理具有小于2000mg/L COD水平的灰水從而消滅任何殘余的微生物。然后可以將用于處理的新批次MWF引入反應(yīng)器。在處理過程的末尾，從反應(yīng)器收集包含微生物群落的生物膜基體樣品，并轉(zhuǎn)入另一個(gè)反應(yīng)器以用作起始群落。如上面描述的，通過使用增加濃度的MWF，初始生物膜樣品可以生長成完整的生物膜。反應(yīng)器然后可以用于另一處理過程。實(shí)施例2-間歇式生物反應(yīng)器內(nèi)的動態(tài)群落行為使動態(tài)細(xì)菌群落與獲自工程裝置的廢MWF接觸。動態(tài)細(xì)菌群落最初在使用稀釋MWF的反應(yīng)器內(nèi)生長形成生物膜。在反應(yīng)器內(nèi)以三個(gè)時(shí)間間隔(四月、九月和隔年四月)提取生物膜樣品。分析樣品并確定樣品中存在的微生物和檢測的每種微生物的相對豐余性。結(jié)果顯示在圖2中。參考圖2的圖表，在加工過程開始(四月)時(shí)檢測的大部分細(xì)菌在12個(gè)月之后(隔年四月)不再存在。僅檢測到的12個(gè)月之后仍然存在的細(xì)菌是不動桿菌屬某種和假單胞菌屬某種。然而，不動桿菌屬某種和假單胞菌屬某種的比例隨時(shí)間改變。最初，發(fā)現(xiàn)不動桿菌屬某種構(gòu)成大百分比的檢測細(xì)菌。雖然在12個(gè)月之后仍然存在，但是不動桿菌屬某種構(gòu)成極小百分比的MWF中存在的微生物群落。不動桿菌屬某種在12個(gè)月之后不再是MWF中存在的主要種類。假單胞菌屬某種存在于初始生物膜和最終生物膜中，其在微生物群落中的存在量隨時(shí)間增加。這表明在MWF的加工過程中，微生物的類型和微生物的比例隨時(shí)間變化。不存在于初始動態(tài)群落中的大量微生物在一段時(shí)間后存在于生物膜中。它們可以包括以少量存在于MWF中的在反應(yīng)器中活躍的細(xì)菌。實(shí)施例3-生物反應(yīng)器的單液體接種方法在廢MWF上選擇的5種分離菌在室溫下在1/10強(qiáng)度胰蛋白胨大豆培養(yǎng)基(TSB)中生長16小時(shí)。以10% (體積)的比率使用細(xì)胞懸浮液以接種實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)器或工場反應(yīng)器。在實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)器中，每5升MWF廢水使用500ml接種體，在工場反應(yīng)器中，每1000升MWF廢水使用100升接種體。這種方法描述在van der Gast and Thompson (2005), Biotechnoland Bioeng.，89，3，357-366 中。將廢MWF加入生物反應(yīng)器并測量其COD水平。在圖3和4中顯示了這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。如可看到的，盡 管COD量可被降低，但是性能不穩(wěn)定，使得在獲得的結(jié)果中存在很大的可變性。這些系統(tǒng)難以以商業(yè)規(guī)模實(shí)施。實(shí)施例4-多接種方法在廢MWF上選擇的5種分離菌在室溫下在1/10強(qiáng)度胰蛋白胨大豆培養(yǎng)基(TSB)中生長16小時(shí)。以10% (體積)的比率使用細(xì)胞懸浮液以接種包含無生物膜基體的實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)器和現(xiàn)場反應(yīng)器。在圖5中，向批次1-9中從左至右加入接種體。圖5顯示了這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，顯示出可以在接種批次中獲得合適的性能。然而，未被接種的批次10沒有達(dá)到合適的性能。這表明可能需要大于9次接種以建立完整功能的生物膜。實(shí)施例5-固態(tài)基體接種方法將已經(jīng)生長在固態(tài)支撐基體上的成熟生物膜從第一生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)入第二生物反應(yīng)器。在連續(xù)流動或以間歇模式運(yùn)轉(zhuǎn)至少2批次的情況下，生物膜源自的生物反應(yīng)器已經(jīng)穩(wěn)定地將廢MWF的COD降低到約ZOOOmgr1COD或更小超過約I周的時(shí)間。成熟生物膜可以源自最初進(jìn)行液體接種的生物反應(yīng)器并且例如在實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)歷了冗長的成熟過程，或者可以源自預(yù)先通過成熟生物膜的固態(tài)基體轉(zhuǎn)移而繁殖的生物反應(yīng)器。如果使用培養(yǎng)分離菌建立生物膜，則接種體可以包含在加有1-5% MWF的1/10胰蛋白胨大豆培養(yǎng)基或包含MWF或MWF組分作為唯一碳源的基本培養(yǎng)基上從操作的MWF選擇的細(xì)菌菌群(見 van der Gast Env. Micro (2004) 6 (3) 254-263)。燒瓶在約 IOOrpm 下在震蕩培養(yǎng)器中培育約16小時(shí)。通過DNA排序鑒定培養(yǎng)的分離菌以將病原體排除在考慮的接種體之外。單種微生物或聚生體可用于接種生物反應(yīng)器。從操作的生物反應(yīng)器移除包含成熟生物膜的基體并轉(zhuǎn)入待接種的反應(yīng)器。使用的成熟基體生物膜的體積為待接種的反應(yīng)器的體積的約10% (例如，在5升生物反應(yīng)器中使用500ml固態(tài)支撐基體管，在10000升工場反應(yīng)器中使用1000升固態(tài)支撐基體管)。反應(yīng)器的剩余體積被干凈的(無生物膜)基體占據(jù)。然后用稀釋的MWF廢料填充反應(yīng)器，并立即開始曝氣以避免厭氧活動和硫化氫的產(chǎn)生。監(jiān)控測量廢MWF的COD水平。取決于廢料流，在數(shù)天或數(shù)周時(shí)間內(nèi)用生物膜移植和覆蓋無生物膜的基體。圖6中顯示了這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。如可看到的，在使用固態(tài)基體方法的生物反應(yīng)器中可以獲得穩(wěn)定和恒定的COD水平降低。實(shí)施例6-生物反應(yīng)器運(yùn)轉(zhuǎn)
生物反應(yīng)器在約18_20°C的溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)，盡管可以使用低至12°C的溫度。一旦成熟，生物反應(yīng)器能夠忍受約+1至+35°C。1°C下的COD降低是可以忽略的，但是在30°C下的操作可以維持高水平數(shù)天。使用來自壓縮機(jī)的空氣并將空氣注入生物反應(yīng)器底部的管內(nèi)使其分布，從而對反應(yīng)器進(jìn)行曝氣。起泡上升的活動在生物反應(yīng)器表面提供攪動，但不會劇烈到驅(qū)逐粘附的生物膜。這在實(shí)踐中給出約250-300升每分鐘每5000升反應(yīng)器體積的空氣流量。溶解氧水平在運(yùn)轉(zhuǎn)過程開始時(shí)由于低細(xì)胞密度通常為約10mg/L。在成熟時(shí)，由于微生物利用自由氧以氧化油和其它MWF組分,可測量的溶解氧通常小于lmg/L。 實(shí)施例7-生物反應(yīng)器進(jìn)料在初期運(yùn)轉(zhuǎn)期間，用COD介于約5000和約10000mg/L之間的稀釋的MWF廢料進(jìn)料液體接種或生物膜接種的生物反應(yīng)器，從而使由廢料流中的毒性組分(例如生物殺滅劑)強(qiáng)加的中毒性休克達(dá)到最小。在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模下，有時(shí)為反應(yīng)器補(bǔ)充胰蛋白胨大豆培養(yǎng)基。這在全規(guī)模時(shí)不切實(shí)際或成本昂貴。在> 1000升的規(guī)模下，以極低的水平(I-IOiil每升反 應(yīng)器體積)補(bǔ)充海藻基微量元素溶液。實(shí)施例8-在5升實(shí)驗(yàn)室生物反應(yīng)器內(nèi)液體接種和固態(tài)基體接種的比較在包含廢MWF的5升實(shí)驗(yàn)室生物反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行液體接種和固態(tài)基體接種的比較。使用本文描述的方法建立生物反應(yīng)器。圖7中的結(jié)果顯示，固態(tài)基體接種的生物反應(yīng)器從第一次運(yùn)轉(zhuǎn)就恒定地達(dá)到約2000mg/L COD或更小的所需的排放允許水平。液體接種的生物反應(yīng)器即使在第三次運(yùn)轉(zhuǎn)也未達(dá)到低于4000mg/L COD,液體接種的生物反應(yīng)器具有15天(圖7中15-30天)的延長的接觸時(shí)間。圖8顯示了液體接種的生物反應(yīng)器在12小時(shí)的時(shí)間內(nèi)可達(dá)到的COD含量的降低遠(yuǎn)低于基體接種的生物反應(yīng)器。實(shí)施例9-用從包含成熟基體的反應(yīng)器獲得的排出物運(yùn)轉(zhuǎn)反應(yīng)器使用來自包含成熟固態(tài)基體的生物反應(yīng)器的排出物(經(jīng)處理的廢MWF)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。對于五批運(yùn)轉(zhuǎn)，通過將MWF(H0CUT 3280和Houghton 795b)稀釋到10%、20%、10%、10%和10%將排出物加入包含干凈固態(tài)基體的反應(yīng)器中(見圖9)。百分?jǐn)?shù)指的是MWF在MWF和經(jīng)處理的排出物的混合物中的比例。稀釋可在反應(yīng)器內(nèi)原位進(jìn)行或可以在轉(zhuǎn)移到生物反應(yīng)器之前在獨(dú)立的罐中進(jìn)行。生物反應(yīng)器為I. 5升需氧泡罩塔生物反應(yīng)器并包含固態(tài)支撐基體。第一次運(yùn)轉(zhuǎn)也接收來自通過離心濃縮的3升排出物的生物質(zhì)。對于前6次運(yùn)轉(zhuǎn)，處理來自不同源的操作廢MWF。流入廢料流中MWF的比例為6-100%，其中100%表示不稀釋MWF。從第30天起觀察到穩(wěn)定的性能，并達(dá)到< 2000mg/l COD的下水道通常允許的極限值。可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行進(jìn)一步的變化。例如，可以通過仔細(xì)控制MWF和在培養(yǎng)期間暴露于群落的其它材料產(chǎn)生初始群落。本發(fā)明的另外方面以段落標(biāo)號列于如下I. 一種用于處理MWF的方法,包括在反應(yīng)器內(nèi)建立動態(tài)微生物群落,微生物得自在包含MWF的液體中建立的現(xiàn)有活群落；使MWF與反應(yīng)器內(nèi)的微生物群落接觸；和允許動態(tài)微生物群落代謝MWF以降低其化學(xué)需氧量；其中允許群落的個(gè)體在處理過程期間成長以響應(yīng)被處理流體中的變化。2.根據(jù)第I段的方法，其中建立群落的步驟包括通過用能夠代謝MWF和源自MWF的微生物接種MWF環(huán)境從而在MWF環(huán)境中培養(yǎng)起始微生物群落。3.根據(jù)第2段的方法，其中起始微生物群落包括選定微生物的聚生體。4.根據(jù)第2段的方法，其中起始微生物群落包括從MWF分離的內(nèi)源性微生物群落。5.根據(jù)前述任一段的方法，包括在與動態(tài)微生物群落接觸之前以未加工的形式提供 MWF。6.根據(jù)前述任一段的方法，包括在與動態(tài)微生物群落接觸之前以具有小于50000mg/L的起始COD的形式提供MWF。
7.根據(jù)前述任一段的方法，其中在固態(tài)支撐基體上以生物膜的形式提供動態(tài)微生物群落。8.根據(jù)第7段的方法，包括在固態(tài)支撐基體上提供生物膜和在反應(yīng)器內(nèi)放置固態(tài)支撐基體的步驟。9.根據(jù)前述任一段7的方法，進(jìn)一步包括提取生物膜樣品并將樣品轉(zhuǎn)入第二反應(yīng)器以在第二反應(yīng)器內(nèi)建立動態(tài)群落。10.根據(jù)前述任一段的方法，其中使MWF保持與動態(tài)群落接觸直至化學(xué)需氧量不大于 2000mg/L。11.根據(jù)前述任一段的方法，其中MWF在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間取決于起始C0D、MWF的溫度、MWF中的組分的性質(zhì)和/或反應(yīng)器尺寸。12.根據(jù)前述任一段的方法，其中反應(yīng)器包括容器，在所述容器內(nèi)處理一批MWF直至化學(xué)需氧量達(dá)到預(yù)定水平。13.根據(jù)1-11任一段的方法，其中反應(yīng)器包括一系列容器，MWF流通過所述容器。14. 一種根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法獲得的用于處理MWF的動態(tài)微生物群落。本文引用或描述的任何出版物提供了在本申請申請日之前公開的相關(guān)信息。本文的聲明不能被解釋為承認(rèn)本發(fā)明者無權(quán)先于這些公開。上文提到的所有出版物通過引用的方式并入本文。對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明的不同修改和變形是顯而易見的且未脫離本發(fā)明的范圍和精神。盡管本發(fā)明已結(jié)合特定的優(yōu)選具體實(shí)施方案進(jìn)行了描述，應(yīng)該理解，要求保護(hù)的本發(fā)明不能被不當(dāng)?shù)叵拗频竭@些特定的具體實(shí)施方案。事實(shí)上，為實(shí)施本發(fā)明而描述的模式的不同修改對微生物和生物修復(fù)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的，并且落入下述權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于處理廢金屬工作流體(MWF)的方法，包括步驟 (a)在第一生物反應(yīng)器內(nèi)的固態(tài)支撐基體上提供微生物生物膜； (b)將至少一部分包含微生物生物膜的固態(tài)支撐基體從第一生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)入第二生物反應(yīng)器；和 (c)在第二生物反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)微生物以降低包含在其內(nèi)的廢MWF的化學(xué)需氧量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中在被轉(zhuǎn)入第二生物反應(yīng)器之前，第一生物反應(yīng)器內(nèi)的固態(tài)支撐基體上的微生物生物膜能夠?qū)UMWF的化學(xué)需氧量(COD)降低到2000mg/L或更低。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中在步驟(b)中從第一生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)入第二生物反應(yīng)器的包含微生物生物膜的固態(tài)支撐基體的體積為第二生物反應(yīng)器的體積的至少約10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中第二生物反應(yīng)器的剩余體積被其上不存在或基本上不存在微生物生物膜的固態(tài)支撐基體占據(jù)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟(b)之前或之后首先用廢MWF，適合地用稀釋的廢MWF填充第二生物反應(yīng)器，其中其COD介于約5000和約10000mg/L之間。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其中固態(tài)支撐基體包含塑料編織管，由塑料編織管組成，或基本上由塑料編織管組成。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其中第一和/或第二生物反應(yīng)器內(nèi)的空氣流量介于約250和300升每分鐘每5000升液態(tài)生物反應(yīng)器體積之間。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟(a)中建立的生物膜是(i)源自從MWF分離的內(nèi)源性微生物群落；或(ii)源自通過轉(zhuǎn)入至少一部分包含微生物生物膜的固態(tài)支撐基體接種的不同的生物反應(yīng)器的生物膜，其中所述生物反應(yīng)器能夠?qū)UMWF的COD降低至IJ 2000mg/L。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其中至少一部分來自第二生物反應(yīng)器的廢MWF被用于接種一個(gè)或多個(gè)另外的生物反應(yīng)器，其中任選地，另外的生物反應(yīng)器包含基本上沒有被微生物移植的固態(tài)支撐基體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述步驟被重復(fù)一次或多次以接種一個(gè)或多個(gè)另外的生物反應(yīng)器。
11.一種用于制備能夠降低廢MWF的COD含量的微生物生物膜的方法，包括步驟 (a)在第一生物反應(yīng)器內(nèi)的固態(tài)支撐基體上提供微生物生物膜； (b)將包含微生物生物膜的固態(tài)支撐基體從第一生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)入第二生物反應(yīng)器；和 (c)在廢MWF存在下在第二生物反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)微生物生物膜。
12.—種用于處理MWF的生物反應(yīng)器，包括 (i)第一固態(tài)支撐基體，所述第一固態(tài)支撐基體包含能夠降低MWF的COD含量的微生物生物膜，其中任選地，所述生物膜已經(jīng)在不同的生物反應(yīng)器內(nèi)建立； (ii)第二固態(tài)支撐基體，其中所述第二固態(tài)支撐基體沒有或基本上沒有被微生物生物膜移植，和 (iii)任選地，稀釋的廢MWF。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的生物反應(yīng)器，其中第一固態(tài)支撐基體上的微生物生物膜能夠?qū)UMWF的COD降低到2000mg/L COD或更小。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的生物反應(yīng)器，其中約10%的固態(tài)支撐基體為第一固態(tài)支撐基體，而第二生物反應(yīng)器的剩余體積被第二固態(tài)支撐基體占據(jù)，和/或其中所述第二生物反應(yīng)器可逆地連接至一個(gè)或多個(gè)另外的生物反應(yīng)器以允許廢MWF從此通過，其中廢MWF具有約2000mg/L或更小的C0D。
15.一種如本文參照說明書和附圖描述的方法或生物反應(yīng)器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于處理廢金屬工作流體(MWF)的方法，包括步驟(a)在第一生物反應(yīng)器內(nèi)的固態(tài)支撐基體上提供微生物生物膜；(b)將至少一部分包含微生物生物膜的固態(tài)支撐基體從第一生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)入第二生物反應(yīng)器；和(c)在第二生物反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)微生物以降低包含在其內(nèi)的廢MWF的化學(xué)需氧量。
文檔編號C02F103/16GK102985376SQ201180020809
公開日2013年3月20日 申請日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月25日
發(fā)明者D·埃杰, T·古多爾, W·波普 申請人:微生物解決方案有限公司