CN102344899B

CN102344899B - 一种有机物降解复合菌剂的制备方法及应用

Info

Publication number: CN102344899B
Application number: CN 201110322523
Authority: CN
Inventors: 郜玉楠; 傅金祥; 马兴冠; 唐玉兰
Original assignee: Shenyang Jianzhu University
Current assignee: Shenyang Jianzhu University
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2031-10-21
Also published as: CN102344899A

Abstract

本发明涉及一种用于生物增强水处理系统的特异性有机物降解复合菌剂制备方法。复合菌剂投加到生物处理工艺中，生物活性高，易于吸附在载体表面，不易流失，效果稳定，且价格低廉，所提供制备方法简单，实用，制备周期短且成本低。该复合菌剂包括如下菌种：施氏假单胞菌含量（20-30%）；恶臭假单胞含量（20-30%）；穿孔假单胞菌含量（10-20%）；枯草芽孢杆菌含量（30-50%）四种菌经过组合筛选，再通过斜面培养、一级培养、按比例混合、后进行二级循环培养即得复合菌剂。本发明的可广泛用于生物增强水处理工艺中，运行长期稳定，且对卤代烃类、苯酚类、苯酸类、芳香烃类、多环芳烃类、杂环化合物、邻苯二甲酸酯等有毒有害有机污染物具有特异降解能力。

Description

一种有机物降解复合菌剂的制备方法及应用

技术领域

本发明涉及一种用于生物增强水处理系统的特异性有机物降解复合菌剂制备及应用方法，特别是涉及由施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、穿孔假单胞菌、枯草芽孢杆菌所组成的复合菌剂制备及应用方法。

背景技术

随着工农业生产的快速发展，水源水质日趋严重，污染物种类趋于复杂化和多样化，水体中存在的持久性有机污染物，可生物降解性有机物，致突变物质，使得常规水处理工艺已显得力不从心，为有效去除水中有毒有害的有机污染物，生物处理技术得到了广泛应用，该技术将常规处理工艺与微生物降解合为一体，对有机污染物具有一定的去除作用，但是，该技术仍存在一些不足，主要表现为：在常规工艺中自然形成的生物膜，其生物菌群活性和数量较低，且滤料表面生物相构成复杂，难以形成高活性菌群，针对一些有毒有害有机物的降解效能也得不到进一步提高。基于以上问题，通过菌种筛选组合，培养驯化得到具有高活性、稳定性、特别对卤代烃类、苯酚类、苯酸类、芳香烃类、多环芳烃类、杂环化合物、邻苯二甲酸酯等有毒有害有机物具有降解能力的复合菌剂，并将其固定在载体上，从而增强水处理工艺对有机物的降解效能，提高生物处理工艺稳定性，是本领域中的重要课题。

发明内容

本发明的目的是通过从现有的各类菌种中经过筛选组合培养从而提供一种有机物降解复合菌剂的制备方法及应用。具有生物活性高、有机污染物降解能力强、可长期稳定运行且价格低廉的的特点。本发明的另一主要目的是提供一种微污染水源水的处理方法，具体处理方法就是应用生物活性炭+复合菌剂增强。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于生物增强水处理系统的特异性有机物降解复合菌剂及制备方法，其特征在于：将施氏假单胞菌（Pseudomonas-stutzeri），恶臭假单胞菌（Pseudomonas-putida），穿孔假单胞菌（Pseudomonas-pertucinogena），枯草芽孢杆菌（Bacillus-subtilis）四种菌经过组合筛选混合培养制成，其中施氏假单胞菌含量20-30%；恶臭假单胞含量20-30%；穿孔假单胞菌含量10-20%；枯草芽孢杆菌含量30-50%。

上述四种菌含量的优选值为：施氏假单胞菌含量25%；恶臭假单胞含量25%；穿孔假单胞菌含量10%；枯草芽孢杆菌含量40%。

制备上述所述复合菌剂的方法，其步骤如下：

（1）培养液配置：

Ⅰ：牛肉膏3g，蛋白胨10g，葡萄糖10g，(NH₄)₂SO₄ 5g/L, K₂HPO₄ 2g/L, NaH₂PO₃ 2g/L, NaCl 5g，清水1000mL，112℃灭菌20min

Ⅱ：蛋白胨10g，葡萄糖10g，(NH₄)₂SO₄ 5g/L, K₂HPO₄ 2g/L, NaH₂PO₃ 2g/L, NaCl 5g，清水1000mL，112℃灭菌20min

Ⅲ：葡萄糖10g，(NH₄)₂SO₄ 5g/L, K₂HPO₄ 2g/L, NaH₂PO₃ 2g/L, NaCl 5g，清水1000mL，112℃灭菌20min

Ⅳ： (NH₄)₂SO₄ 5g/L, K₂HPO₄ 2g/L, NaH₂PO₃ 2g/L, NaCl 5g，清水1000mL，112℃灭菌20min

（2）将4种菌分别接斜面，培养24-36小时，然后各加入到无菌水中，振荡30分钟，待均匀后用血球计数板计数，使每只试管中各种菌的菌数均为10⁸个/mL；

（3）一级培养：将4种菌的菌液分别放入Ⅰ号培养基中进行培养，在180转/分钟摇床于18℃培养32小时，pH值为5-6，使菌数达10⁸个/mL,之后按照如上所述单位体积内菌数比例将4种菌剂混合；

（4）二级培养：取混合菌剂10mL，接种于装有已灭菌的100mL培养基Ⅱ中，再置于摇床上，在180转/分钟摇床于18℃培养32小时，pH值为5-6，溶解氧10mg/L条件下培养。之后，吸取经培养基Ⅱ中的混合菌剂培养液10mL，加入盛有100mL培养基Ⅲ的三角瓶中，置于摇床上，在180转/分钟摇床于18℃培养32小时，pH值为5-6，溶解氧10mg/L条件下培养。依次按上述量和培养方法，将混合菌剂的培养液分别顺序加入培养基Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ进行循环培养，最后加入已经灭菌的水中。上述复合菌剂，每毫升含有效菌的数量为10¹⁰-10¹¹个，微生物脱氢酶活性高达98mgTF/L h。对苯酚类、芳香烃类、多环芳烃类、邻苯二甲酸酯类的降解率可达到100%，对卤代烃类、苯酸类、杂环化合物降解率均在90%以上。

本发明特异性有机物降解复合菌剂用于生物处理工艺的使用方法：采用物理循环吸附法，将复合菌剂与载体混合，吸附在载体表面或内部形成生物膜，使微生物得以固定。

本发明的优点是：该复合菌剂投加到生物处理工艺中，生物活性高，易于吸附在载体表面，不易流失，效果稳定，且价格低廉，所提供制备方法简单，实用，制备周期短且成本低，可广泛用于生物增强水处理工艺中，运行长期稳定，且对卤代烃类、苯酚类、苯酸类、芳香烃类、多环芳烃类、杂环化合物、邻苯二甲酸酯等有毒有害有机污染物具有特异降解能力。

附图说明

图1是试验装置流程图。

图2是应用复合菌剂的生物滤池与未应用复合菌剂的生物滤池生物量比较。

图3 是应用复合菌剂的生物滤池与未应用复合菌剂的生物滤池活性比较。

图中A：投加复合菌剂生物滤池 B：未投加复合菌剂生物滤池。

具体实施方式

下面仅用本发明实验室分离得到的施氏假单胞菌（Pseudomonas-stutzeri），恶臭假单胞菌（Pseudomonas-putida），穿孔假单胞菌（Pseudomonas-pertucinogena），枯草芽孢杆菌（Bacillus-subtilis）四种菌说明本发明的实施方案和效果，但本发明并不限于下述实施例。

具体实施方式1特异性有机物降解复合菌剂制备方法如下：

1.将4种菌分别接斜面，培养24-36小时，然后各加入到无菌水中，振荡30分钟，待均匀后用血球计数板计数，使每只试管中各种菌的菌数均为10⁸个/mL；

2.一级培养：将4种菌的菌液分别放入Ⅰ号培养基中进行培养，在180转/分钟摇床于18℃培养32小时，pH值为5-6，使菌数达10⁸个/mL,之后按照施氏假单胞菌含量25%；恶臭假单胞含量25%；穿孔假单胞菌含量10%；枯草芽孢杆菌含量40%比例将4种菌剂混合；

3.二级培养：取混合菌剂10mL，接种于装有已灭菌的100mL培养基Ⅱ中，再置于摇床上，在180转/分钟摇床于18℃培养32小时，pH值为5-6，溶解氧10mg/L条件下培养。之后，吸取经培养基Ⅱ中的混合菌剂培养液10mL，加入盛有100mL培养基Ⅲ的三角瓶中，置于摇床上，在180转/分钟摇床于18℃培养32小时，pH值为5-6，溶解氧10mg/L条件下培养。依次按上述量和培养方法，将混合菌剂的培养液分别顺序加入培养基Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ进行循环培养，最后加入已经灭菌的水中。

具体实施方式2 本发明复合菌剂的载体固定条件：

以活性炭作为载体，将本发明所得到的复合菌剂用于饮用水生物活性炭滤池，固定化方法：采用物理循环吸附法，将复合菌剂与滤池进水混合，利用重力使混合后的复合菌剂自上而下经过滤池，固定条件为：

1.固定流速：固定滤速是保证复合菌剂与载体表面接触后,有一定的停留时间,完成复合菌剂在载体表面的增长过程，固定流速确定为2L/h。

2.固定时间：固定时间即复合菌剂在载体吸附饱和的时间，根据试验观察，固定时间确定为10-12h。

3.固定温度：温度可直接影响复合菌剂在载体表面固定的数量和活性，试验观察，固定温度确定为10-15℃。

具体实施方式3 应用本发明复合菌剂处理有毒有害有机污染物：

利用GC-MS手段，分析复合菌剂对卤代烃类、苯酚类、苯酸类、芳香烃类、多环芳烃类、杂环化合物、邻苯二甲酸酯的降解性能。原水中含有35种有机污染物，将复合菌剂投加进一定量原水中，进行24小时振荡，经过复合菌剂降解后的出水中仅含有4种有机污染物，说明本发明复合菌剂对有毒有害物质具有较高的降解率，尤其对苯酚类、芳香烃类、多环芳烃类、邻苯二甲酸酯类具有特异降解能力，去除率可以达到100%。具体试验结果见表1。

表1.复合菌剂对有毒有害污染物降解能力

具体实施方式4应用本发明复合菌剂治理微污染水源水的处理方法：

模拟中试装置（附图1）采用有机玻璃滤柱，直径50mm，高2m，滤料选用颗粒活性炭，滤料层厚度1.2m，滤柱进水取自松花江原水。设置两个相同滤柱，其中一个为应用复合菌剂的生物活性炭滤池（A），另外一个为未应用复合菌剂的生物活性炭滤池（B）。经过半年运行，松花江原水水质和两个滤池出水水质指标平均浓度结果如下：

表2.滤池进水和出水水质指标平均值

表2为应用复合菌剂和未应用复合菌剂的生物活性炭滤池运行半年进水和出水水质指标平均值。应用复合菌剂的生物滤池其对有机物的去除能力高于未应用复合菌剂的生物滤池，应用复合菌剂对UV_254-、COD_Mn、TOC的平均去除率为80.9%、77.6%、81.2%，高于未应用复合菌剂对UV_254-、COD_Mn、TOC的平均去除率67.8%、57.3%、66.2%。

附图2和附图3为两种滤池在运行半年期间的生物量和生物活性变化曲线，由于应用复合菌剂，A滤池从运行初期滤料表面就具有一定生物量和较高的生物活性，此时生物活性炭滤池A对污染物的降解作用表现为活性炭吸附和复合菌剂生物降解作用；而B滤池未应用复合菌剂，运行初期滤池去除污染物主要以活性炭吸附为主，生物降解作用需要一定运行时间的累计才可以起作用，且形成生物膜的生物活性ATP值也较固定复合菌剂的滤池A低。

Claims

1.一种有机物降解复合菌剂，其特征在于：将施氏假单胞菌，恶臭假单胞菌，穿孔假单胞菌，枯草芽孢杆菌四种菌经过组合筛选混合培养制成，其中施氏假单胞菌含量20-30%；恶臭假单胞菌含量20-30%；穿孔假单胞菌含量10-20%；枯草芽孢杆菌含量30-50%。

2.按照权利要求1所述的有机物降解复合菌剂，其特征在于：所述的四种菌含量的优选值为：施氏假单胞菌含量25%；恶臭假单胞菌含量25%；穿孔假单胞菌含量10%；枯草芽孢杆菌含量40%。

3.一种如权利要求1所述的有机物降解复合菌剂的制备方法，其特征在于：步骤如下：

（1）培养液配置：

Ⅰ：牛肉膏3g，蛋白胨10g，葡萄糖10g，(NH₄)₂SO₄ 5g/L, K₂HPO₄ 2g/L, NaH₂PO₃ 2g/L, NaCl 5g，清水1000mL，112℃灭菌20min；

Ⅱ：蛋白胨10g，葡萄糖10g，(NH₄)₂SO₄ 5g/L, K₂HPO₄ 2g/L, NaH₂PO₃ 2g/L, NaCl 5g，清水1000mL，112℃灭菌20min；

Ⅲ：葡萄糖10g，(NH₄)₂SO₄ 5g/L, K₂HPO₄ 2g/L, NaH₂PO₃ 2g/L, NaCl 5g，清水1000mL，112℃灭菌20min；

Ⅳ： (NH₄)₂SO₄ 5g/L, K₂HPO₄ 2g/L, NaH₂PO₃ 2g/L, NaCl 5g，清水1000mL，112℃灭菌20min；

（3）一级培养：将4种菌的菌液分别放入Ⅰ号培养液中进行培养，在180转/分钟摇床于18℃培养32小时，pH值为5-6，使菌数达10⁸个/mL,之后按照权利要求1中所述的单位体积内菌数比例将4种菌剂混合；

（4）二级培养：取混合菌剂10mL，接种于装有已灭菌的100mL培养液Ⅱ中，再置于摇床上，在180转/分钟摇床于18℃培养32小时，pH值为5-6，溶解氧10mg/L条件下培养，之后，吸取经培养液Ⅱ中的混合菌剂培养液10mL，加入盛有100mL培养液Ⅲ的三角瓶中，置于摇床上，在180转/分钟摇床于18℃培养32小时，pH值为5-6，溶解氧10mg/L条件下培养，

依次按上述量和培养方法，将混合菌剂的培养液分别顺序加入培养液Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ进行循环培养，最后加入已经灭菌的水中。

4.根据权利要求3所述的有机物降解复合菌剂的制备方法，其特征在于：上述复合菌剂，每毫升含有效菌的数量为10¹⁰-10¹¹个，微生物脱氢酶活性高达98mgTF/L h。

5.根据权利要求3所述的有机物降解复合菌剂的制备方法，其特征在于：所述复合菌剂对苯酚类、芳香烃类、多环芳烃类、邻苯二甲酸酯类的降解率达到100%，对卤代烃类、苯酸类、杂环化合物降解率均在90%以上。