CN101748091B - 除臭优势菌、及复合菌剂和应用 - Google Patents

除臭优势菌、及复合菌剂和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及微生物领域，具体地，本发明涉及除臭优势菌及复合菌剂和应用。本发明筛选得到的菌株为红球菌属(Rhodococcus)(保藏中心登记入册编号CGMCCNo.3276)、假单胞菌属(Pseudomonas)(保藏中心登记入册编号CGMCC No.3277)、酵母菌属(Saccharomyces)(保藏中心登记入册编号CGMCC No.3278)。他们去除COD分别为88.1％、81.2％、76.5％三株菌组合后，处理效果为90.1％；去除TN分别为68.1％、63.2％、50.3％.三株菌组合后，处理效果为69.8％。本发明除臭菌的除臭效果显著，同时对有机物等去除率均可达65％以上。与其他处理技术相比，本发明的组合生物修复处理工艺更符合“循环经济”、“节能减排”的国家政策。组合生物修复处理工艺能为各地水域节约大量的运行成本，实现废水的资源化处理。

Description

除臭优势菌、及复合菌剂和应用
技术领域
本发明涉及微生物领域，具体地，本发明涉及除臭优势菌及复合菌剂和应用。
背景技术
工业废水与生活污水的大量的排放，使各类水体造成大面积、大范围内的污染。受到污染水体中有机物的分解大量消耗溶解氧，出现水体严重缺氧或厌氧，最终导致河水发黑发臭。河流黑臭是水体污染的一种，在缺氧水体中，厌氧微生物分解有机物产生大量有臭气体如甲烷、硫化氢、氨、胺和其他带异味易挥发的小分子化合物，逸出水面进入大气，使水体发臭；同时，沉积物中产生的CH4、N2、H2S等难溶于水的气体，在上升过程中携带污泥进入水相，使水体发黑。水体缺氧还导致水中铁、锰等重金属还原，与水中的硫形成硫化亚铁等在水体致黑作用中占主导作用。这种黑臭能使水体完全丧失了自净能力，并使水体生生态系统严重失去平衡。
黑臭的河流在长期污染着地表水、土壤和大气环境，不仅可造成农业、渔业和工业等重大经济损失，并严重地危害着当地居民的身体健康。如果长时间的持续下去，其后果不堪设想。为了解决黑臭河流污染给环境、人体健康带来的问题，我们展开了黑臭河流的治理研究工作。黑臭水体的治理方法概括起来无非是物理法、化学法和生物法。物理法和化学法中如截污、调水、清淤等，需要建筑大型的构筑物，费用高，化学法絮凝虽然效果明显，但化学污泥产量大，有一定的毒性，会造成二次污染。由于水体底泥营养物质的不断释放，地面各种干湿沉降的增加，物理法和化学法不能够从根本上解决河水黑臭的问题。因此，随着环保要求的提高和环境生物技术的不断发展，生物修复作为一种低投资、高效益、运行操作方便灵活的水体污染治理技。目前，单一生物修复技术应用研究已经起步发展并应用到生产实际当中，已经取得一些研究成果，但对组合生物修复技术在黑臭河流治理上的应用研究，鲜有报道。
现有技术存在以下缺陷：
1、单一的人工曝气复氧技术，虽然在短期内能有效的改善水体水质，但是存在暂时性、不稳定性以及治标不治本等缺点，并且脱氮除磷效率较低。
2、单一的微生物修复技术，并且都是采用国外生产的微生物菌剂，不具有自主性。
发明内容
本发明的目的是解决上述黑泥治理中存在的问题，提供除臭优势菌。本发明在总结常规黑臭河流治理技术及单一生物修复技术经验的基础上，提出了由曝气充氧技术/微生物修复技术/人工湿地修复技术组成的组合生物修复处理工艺，对黑臭河流污染进行水体净化试验。特别是在微生物修复技术环节中，使用优势复合菌剂，它对整个黑臭河流治理在的研究起着至关重要作用，是组合生物修复技术的核心。
本发明的再一目的是提供含上述除臭优势菌的复合菌剂。
本发明的再一目的是提供一种水域黑臭治理方法。
本发明的另一目的是提供上述除臭优势菌的应用。
水体污染按生态学“黑箱理论”分析，实为生态失衡。有机质及营养盐等污染物质对水体的输入大于输出，它们积聚于水体中造成生态阻滞，导致物流不畅，食物链中断，营养结构单一，生物多样性指数降低，直接表现为浮游藻类增多、透明度下降和水质发黑发臭等。因此，水质净化的关键在于有效调控污染物质在水体中输入和输出的途径和数量，通过增加和改变污染物质迁移、转化和降解的方式和途径，增加污染物输出量，减少污染物输入量。增支节收的方式形成污染物质的输出大于输入，从而减少淤积在水体中的污染物质；待水体中污染物质总量与浓度降低到预期的要求后，再调整输入与输出的途径和数量，维持新的收支平衡以保证水体洁净。本发明找到了优势微生物，逐步恢复已经断裂的生物链，充分利用大自然的生物自净功能和科研中的微生物技术，让当地生态系统由目前的脆弱逐步变为稳定。生物修复技术与人工曝气充氧技术、人工岸边植被技术结合起来就构成了组合生物修复技术。组合生物修复技术是新近发展起来的一项清洁环境的底投资、高效益、便于应用、发展潜力巨大的新兴技术。
本发明将采集于黑臭河水水体河道的污泥泥样在富集培养基中经过3-10天富集培养，得到富集培养液；将得到的富集培养液进行分离培养，则得到分离单菌株；再将分离得到的单菌株进行2-6次纯化分离培养，从而得到51株菌。
所述富集培养基的组分及其各组分含量如下：
①酵母菌：葡萄糖100g，蛋白胨7g，酵母膏7g，KH2PO41g，MgSO40.5，蒸馏水1L，pH为4.0～6.5；
②乳酸菌：葡萄糖20g，酵母膏10g，蒸馏水1L，pH为6.0左右；
③光合细菌：NH4Cl 0.1g，NaHCO3 0.1g(5％水溶液，过滤除菌取2ml加入)，K2HPO4 0.02g，乙酸钠0.3g，MgSO47H2O 0.02g，NaCl 0.2g，生长因子1ml，微量元素溶液1ml，蒸馏水97ml，pH 7.0。
④硝化细菌：(NH4)2SO4 0.5g，MgSO47H2O 0.5g，K2HPO4 1g，NaCl 0.3g，MgSO47H2O 0.02g，Na2CO3 1g，FeSO47H2O 0.03g，蒸馏水1L，pH为7.0-7.2；
所述分离培养基的组分及其各组分含量如下：
①酵母菌：马铃薯200g(去皮，挖芽眼，洗净，切片，称200g放入1000ml自来水中用文火煮沸30min，双层纱布过滤，滤液加水稀释至1000ml)，葡萄糖20g，乳酸5ml，琼脂20g，蒸馏水1000ml，pH为4.0～6.5；
②乳酸菌：牛肉膏1g，蛋白胨1g，酵母膏1g，葡萄糖1g，番茄汁20％，吐温800.05％，CaCO32g，溴甲酚绿0.01％，琼脂20g，蒸馏水1000ml，pH调至6.5；
③光合细菌：NH4Cl 0.1g，NaHCO3 0.1g(5％水溶液，过滤除菌取2ml加入)，K2HPO4，0.02g，乙酸钠0.3g，MgSO47H2O 0.02g，NaCl 0.2g，生长因子1ml，微量元素溶液1ml，蒸馏水97ml，琼脂20g，pH 7.0。
④硝化细菌型芽孢杆菌：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl 5g，琼脂20g，pH为7.0-7.2。
将分离得到的单一菌51株进行逐一筛选，即将每一个单菌株在黑臭河水中逐一进行处理效果试验，并将处理效果在75％以上的菌株定为本发明筛选得到的菌株为红球菌属(Rhodococcus)(保藏中心登记入册编号CGMCC No.3276)、假单胞菌属(Pseudomonas)(保藏中心登记入册编号CGMCC No.3277)、酵母菌属(Saccharomyces)(保藏中心登记入册编号CGMCC No.3278)。他们去除COD分别为88.1％、81.2％、76.5％三株菌组合后，处理效果为90.1％；去除TN分别为68.1％、63.2％、50.3％.三株菌组合后，处理效果为69.8％。
因此在本研究中最终使用的可以是由将上述三株菌组合的复合菌剂处理黑臭河水。即为黑臭河流河水治理的复合菌剂。
红球菌属(Rhodococcus)假单胞菌属(Pseudomonas)酵母菌属(Saccharomyces)三株除臭优势菌在复合菌剂中的比例分别为4∶2∶4
复合菌剂培养基：酵母浸膏10g/L，牛肉膏5g蛋白胨10g/L，，MgSO4·7H2O 20g/L，KCL 2g/L，NaCL 5g/L，pH 7.0；25-35℃。
将复合菌剂在现场扩大培养时，采用上述复合菌剂的培养基，按现场所需要的量进行扩大培养。
将现场所需要的复合菌剂投加于组合生物修复处理系统中。投加比例与污水的COD浓度及污水量有关。COD浓度大于1000mg/L时，按系统的1/1000容积比进行投加，即1000m3容积中投加1m3的除臭优势复合菌剂。COD浓度小于1000mg/L时，按系统的1/10000-5/10000容积比进行投加，即10000m3容积中投加1m3-5m3的除臭优势复合菌剂。同时，定期加入复合菌剂培养基，使菌剂在生物系统能良好的生长并形成生物膜，则完成了启动阶段。
启动阶段完成后，进入驯化阶段。即：逐渐减少投加复合菌剂培养基并逐渐增加黑臭河水的量，直到复合菌剂培养基的投加量为0％，黑臭河水水的量增加到100％。
启动及驯化完成后，就进入整个生物系统与设备调试、运行，最终使出水水质达到了景观用水水质标准。
本发明采用原位多点采样法筛选出多株微生物，克服了单点采样培养成的菌液稳定性差、易受冲击的难点。它对整个黑臭河流治理在的研究起着至关重要作用，是组合生物修复技术的核心。通过大量的单因素以及正交实验，实现了菌株的选优并掌握了除臭优势复合菌剂最佳的生长条件。突破了用单一生物生物修复技术的，提出了由曝气充氧技术/微生物修复技术/人工湿地修复技术组成的组合生物修复处理工艺，并将此工艺运用于实际黑臭河流的治理。本发明除臭菌的除臭效果显著，同时对有机物等去除率均可达65％以上。与其他处理技术相比，本发明的组合生物修复处理工艺更符合“循环经济”、“节能减排”的国家政策。组合生物修复处理工艺能为各地水域节约大量的运行成本，实现废水的资源化处理。
附图说明
(1)除臭优势菌：红球菌属(Rhodococcus)，保藏编号为CGMCC No.3276，保藏日期：2009年9月14日；
(2)除臭优势菌：假单胞菌属(Pseudomonas)，保藏编号CGMCC No.3277，保藏日期：2009年9月14日；
(3)除臭优势菌：酵母菌属(Saccharomyces)，保藏编号CGMCC No.3278，保藏日期：2009年9月14日，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区大屯路，中国科学院微生物研究所，100101。
图1为红球菌属(Rhodococcus)脂肪酸谱图；
图2为假单胞菌属(Pseudomonas)脂肪酸谱图；
图3为酵母菌属(Saccharomyces)脂肪酸谱图。
具体实施方式
实施例1：秦皇岛市贾河流域黑臭治理
经过详细的现场调研，对该河道制定了流域全面生态修复方案，并选择了三处生态湿地示范点，采取“组合微生物修复工艺”对贾河河展开了全方位的黑臭治理。采用上述复合菌剂的培养基，按现场所需要的量进行扩大培养，其中，除臭优势菌CGMCC No.3276：CGMCC No.3277：CGMCC No.3278为4∶2∶4。于2009年6月10日-7月20日，开始投加固体优势复合菌剂，1次投菌量为5吨。当投加优势复合菌剂第4天后，即可见到河流黑臭消失的喜入场面，黑色和臭味基本消失，并检测到COD、TN、TP均降低了70％以上，河道水体在逐步恢复其自然自净能力。
实施例2：山东省聊城市茌中河的河流黑臭治理
聊城市茌中河是南水北调的通道，由于该地工业污水及生活污水大量的排入，直接影响到南水北调的水质，为了解决荏中河的河流黑臭问题，采用上述复合菌剂的培养基，按现场所需要的量进行扩大培养，其中，除臭优势菌CGMCC No.3276：CGMCC No.3277：CGMCC No.3278为4∶2∶4。当投加了本发明的优势复合菌剂第7天后，黑臭河流也同样发生了明显变化，黑臭得到有效的的治理。流量6000m3/d，水质COD由320mg/L降低到70≤mg/L，消减COD 15t/d，消减率78.6％，年少排入附近水环境5400tCOD。优势复合菌剂投加河段长500米，投加次数为1次，固体菌剂的投加量2吨，产生效果河道长约为10km。使臭气熏天的河道逐步恢复水体的自然自净能力
实施例3：聊城市冯氏河的河流黑臭治理
采用上述复合菌剂的培养基，按现场所需要的量进行扩大培养，其中，除臭优势菌CGMCC No.3276：CGMCC No.3277：CGMCC No.3278为4∶2∶4。2009年5月30日在冯氏河500米长的河段中，投加优势复合菌剂1次，其中，固体优势复合菌剂的投加量500千克，液体优势复合菌剂的投加量为50千克，产生效果河道长约为2公里。投加后20天，冯氏河水质感官得到改善，COD、氨氮等污染物得到有效降低。
综合整治工程实施后，可基本消除河流域的污染。以现有河道实际情况流：流量3000m3/d，水质COD223mg/L计算，污水水质降低到COD≤70mg/L，消减COD0.453t/d，消减率68.6％，年少排入附近水环境165.24tCOD，可取得明显的环境效益。

Claims (8)

1.一种除臭优势菌，其特征在于，所述菌为红球菌属，其保藏编号为CGMCCNo.3276。
2.一种除臭优势菌，其特征在于，所述菌为假单胞菌属，其保藏编号为CGMCCNo.3277。
3.一种除臭优势菌，其特征在于，所述菌为酵母菌属，其保藏编号为CGMCCNo.3278。
4.一种复合除臭优势菌剂，其特征在于，所述复合除臭优势菌剂包括权利要求1、2、3所述的除臭优势菌中的任意两种或三种。
5.根据权利要求4所述的复合除臭优势菌剂，其特征在于，所述复合除臭优势菌剂包括除臭优势菌CGMCC No.3276、CGMCC No.3277、CGMCC No.3278，其中，除臭优势菌CGMCC No.3276∶CGMCC No.3277∶CGMCC No.3278为4∶2∶4。
6.一种水域黑臭治理方法，其特征在于，所述方法包括向黑臭淤泥中投加权利要求所述4或5所述复合除臭优势菌剂的步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当水环境的COD浓度大于1000mg/L时，按系统的1/1000容积比投加所述复合除臭优势菌剂；当COD浓度小于1000mg/L时，按系统的1/10000-5/10000容积比投加所述复合除臭优势菌剂。
8.根据权利要求1、2或3所述除臭优势菌在水域黑臭治理中的应用。
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