CN104388343A - 一种用于处理高盐工业废水的微生物菌群 - Google Patents

Abstract

本发明针对高盐废水中盐分含量高，色度大，污染物复杂及COD高，BOD低，生化性质差的特征，进行功能菌群的筛选、复配和应用效果验证。本发明通过分离筛选和驯化得到一个活性菌群，具有耐受18％高盐废水能力，对高盐腌渍废水进行生化处理，同时根据菌群组成和比例，从中国普通微生物菌种保藏管理中心购买相关菌株，模拟驯化微生物菌群的群落组成，即霍氏肠杆菌、巨大芽孢杆菌、日本色盐杆菌、先河盐单胞菌、吲哚金黄杆菌和生孢梭菌的数量比为2:2:1:1:1:1进行复配，复配菌群在处理废水中得到更显著的降解效果，可以将高盐废水中的COD从29465mg/L降解至1935.62mg/L，COD降解率93.43％，为难处理高盐工业废水的生化处理工艺提供了有效的技术支撑。

Description

一种用于处理高盐工业废水的微生物菌群

技术领域

本发明属于功能微生物菌群筛选和复配技术领域，具体涉及一种用于处理高盐工业废水的微生物菌群及其应用。

背景技术

工业废水中盐度高，部分超过20％(w/v)，且成分复杂，大都含烷烃、芳烃、碳水化合物、类脂化合物和含氮化合物等，还有大量溶解性无机盐，如Cl^-、SO₄ ^2-、Na⁺和Ca²⁺等。高浓度无机盐会抑制和毒害污泥中微生物，造成微生物失去其降解能力，并破坏活性污泥的菌群结构，甚至造成生化处理过程的崩溃，使得常规生化处理技术在治理含盐化工废水时始终存在成本高、效率低、周期长、稳定性差、有二次污染等问题，限制了在实际工程中的应用，同时严重污染环境。因此，处理含盐废水的新技术业已成为环保行业和科学研究的热点和焦点，其中生物法的开拓备受关注。

近年来，人们从环境中发现大量嗜盐微生物，它们中的很多成员表现出优越的降解有机化合物性能，为生物法处理含盐废水提供了理论上的可能。嗜盐微生物，具有和传统微生物相同的代谢功能，可在不同盐度环境中生长，利用多种包括烃类物质和多种有毒有害化合物进行新陈代谢，具有利用多种电子受体，产生胞外多聚物，减低环境中化学物质毒害等特性。采用现代生物手段将其筛选分离出来，并制作成生物菌剂应用于含盐化工废水治理成为研究热门，但针对于高盐工业废水的生化处理菌群在国内仍局限于实验室研究，且发酵成本高，活性不稳定，效率低，没有形成产业化规模，处于市场空白阶段。因此需要进一步筛选活性菌群，研发高盐废水处理工艺来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐高盐的微生物菌群，及其在高盐废水中的应用，从而弥补现有技术的不足。

本发明的微生物菌群，包含有肠杆菌、芽孢杆菌、色盐杆菌、盐单胞菌、金黄杆菌和生孢梭菌。

上述功能菌群中细胞的浓度≥10⁹CFU/mL。

作为实施例中的优选，上述功能菌群中肠杆菌、芽孢杆菌、色盐杆菌、盐单胞菌、金黄杆菌和梭菌的数量比优选为2:2:1:1:1:1。

所述的肠杆菌优选为霍氏肠杆菌(Enterobacter hormaechei)。

所述的芽孢杆菌优选为巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)。

所述的色盐杆菌优选为日本色盐杆菌(Chromohalobacterjaponicas)。

所述的盐单胞菌优选为先河盐单胞菌(Halomonasxianhensis)。

所述的金黄杆菌优选为吲哚金黄杆菌(Chryseobacteriumindoltheticum)。

所述的梭菌优选为生孢梭菌(Clostridiumsporogenes)。

本发明中的活性微生物菌群，用于处理高盐工业废水。

上述微生物菌群具有耐受18％(w/v)的高盐废水能力，可以将高盐废水中的COD从29465mg/L降解至1935.62mg/L，降低了废水的色度，同时高盐废水中的有毒有害物质对活性微生物菌群没有明显的抑制作用，菌群生长速率较快，活性稳定，适应性强，生产成本低廉，减轻了环境毒害，这对提高我国高盐废水的生物降解效率和完善处理工艺方面都具有较强的开发潜力。

附图说明

图1：驯化耐盐菌群处理高盐废水的效果图，

图2：复配菌群处理高含盐高COD废水效果图。

具体实施方式

本发明针对超高盐含量的腌渍废水(含盐量超过18％)进行菌群处理效率的研究和工艺应用研究，筛选得到的可用于修复上述工业废水的耐盐碱微生物菌群，经过效果验证和应用试验，最终化学需氧量(ChemicalOxygen Demand，COD)减低至1935.62mg/L左右。下面结合实例对本发明实施过程做详细描述。

实施例1：处理高盐污水的群落结构鉴定

从咸菜厂废水池中提取的泥浆和水样，装入无菌取样袋带回实验室，显微镜检观察发现样品微生物细胞较多，适合耐盐菌的分离筛选。将土样或水样投放入好氧曝气反应池中连续培养，与预先制备好的无机盐培养基混匀，长时间曝气处理，含氧量保持在8-12mg/L，30℃培养，盐浓度15％(以NaCl计)。无机盐培养基组成如下(w/v)：硝酸钾0.3％，磷酸二氢钾0.1％，磷酸二氢铵0.1％，硫酸铵0.1％，pH 7.5，菌群筛选体系中的碳源来自于污水本身含有的有机物质，根据检测结果，当培养体系中的COD降低至1000mg/L时，添加0.1％(w/v)葡萄糖作为补充碳源。曝气池中设置样品循环装置，2.5L/min，折合10h可以循环一次水样以利于水体回流和混匀，连续曝气池培养超过30d后，得到一个活性稳定，可以耐受最高18％(w/v)盐浓度的活性微生物复合菌群(如下所述)，活菌数量维持在10⁹个/mL以上。在腌渍废水的处理过程中，水样起始COD为29465mg/L，生化处理采用逐步提高废水比例的方法，使功能菌群逐步适应高盐环境。第一代驯化体系添加1/4的废水，补充3/4的无机盐培养液，接种菌群，接种量20％(v/v)。30℃摇床180rpm振荡培养。2d后COD降解率为61.03％，继续培养COD保持稳定不再下降。转接至第二代驯化培养基中，微生物处理第二代，提高废水比例。50％体积的废水水样加入50％体积无机盐培养液，接种量20％。30℃摇床培养。4d后检测COD从初始的8554.16mg/L降低至2793.99mg/L，降解率为67.34％，如此往复，到第四代驯化体系中，培养基全部为腌渍废水，活性菌群对废水的生化处理效果如图1所示。腌渍废水中COD降至2700mg/L左右且保持活性稳定，COD去除率91％，此时生化处理体系中的盐度为8.7-9％，说明得到了一组复合微生物菌群，其在降低体系中的COD方面具有显著效果，对盐度也有很强的耐受活性和去除效果。

利用16S rDNA克隆文库的方法，对上述活性微生物群落结构进行分析，发现菌群中主要存在以下成员：肠杆菌(Enterobacter)、芽孢杆菌(Bacillus)、色盐杆菌(Chromohalobacter)、盐单胞菌(Halomonas)、金黄杆菌(Chryseobacterium)、梭状芽孢杆菌(Clostridium)、假单胞菌(Pseudomonas)和乳杆菌(Lactobacillus)，总数达78％以上。其中肠杆菌(Enterobacter)和芽孢杆菌(Bacillus)比例最高，分别达到19％，其次是色盐杆菌(Chromohalobacter)，比例为8％，盐单胞菌(Halomonas)和金黄杆菌(Chryseobacterium)分别占7％，梭状芽孢杆菌(Clostridium)、假单胞菌(Pseudomonas)和乳杆菌(Lactobacillus)分别占6％。活性微生物群落中，肠杆菌(Enterobacter)、芽孢杆菌(Bacillus)和乳杆菌(Lactobacillus)都是蔬菜腌渍过程中广泛存在的微生物。色盐杆菌(Chromohalobacter)中度嗜盐，在深海底泥、废弃钻井泥浆以及蔬菜盐渍过程中大量存在。金黄杆菌(Chryseobacterium)存在焦化废水处理的功能菌群中，同时可以降解甲基叔丁基醚、苯胺、乙酰甲胺磷等有机物。梭状芽孢杆菌(Clostridium)存在于酱油发酵过程中和污水处理驯化菌群中，盐单胞菌(Halomonas)和假单胞菌(Pseudomonas)是两类庞大的生物类群，功能和存在范围都十分广泛，在芳烃降解、耐盐、产表面活性物质等方面均有报道，在废水降解菌群中，具有降解酚、喹啉、咔唑等有机物的功能。

实施例2：单菌复配菌群及活性验证

按照实施例1中筛选得到的活性功能菌群，从中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)购买相关菌株。单菌分别用LB培养基活化，同样用LB固体培养基做菌种拮抗实验，排除被拮抗的菌株，确保复配菌群能够正常生长。分别选用分离自发酵床垫料中的霍氏肠杆菌(Enterobacterhormaechei,CGMCC 1.10608)，用于处理有机垃圾的巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium,CGMCC 1.2764)，分离自养殖池塘水的日本色盐杆菌(Chromohalobacterjaponicas，CGMCC 1.9037)，分离自石油污染土壤的先河盐单胞菌(Halomonasxianhensis，CGMCC 1.6848)，分离自海泥的吲哚金黄杆菌(Chryseobacteriumindoltheticum,CGMCC 1.10984)以及梭菌属菌株生孢梭菌(Clostridiumsporogenes,CGMCC 1.2157)，活化后调节细胞浓度，模拟实施例1中微生物群落的组成比例，按照数量比为2:2:1:1:1:1复配，复配得到的微生物菌群按照实施例1所述活性检测方法，分析群落对高盐废水中的COD的去除效率，4d后腌渍废水中COD降至1935.62mg，且保持活性稳定，COD去除率93.43％。配制的复合菌群验证了实施例1中功能菌群的活性，同时说明单菌复配得到的菌群效率优于筛选的菌群。

实施例3 复配活性菌群在腌渍废水中的应用

咸菜在腌制过程中加入大量食盐，造成腌制过程中产生的废水盐度高，一般在15-20％之间，同时亚硝酸盐、氨、氮、磷物质也高。这类高盐高氮磷的废水若是与生活污水混合排放到污水管网中严重影响污水处理系统的稳定运行。选用的腌渍废水水质浑浊，呈深棕色，具有很高的色度，COD高达29465mg/L，盐度18％。水质参数如表1所示。

表1：腌渍废水水质检测

复配微生物菌群处理高含盐腌渍废水：将实施例2中通过单菌复配得到的微生物菌群，用于腌渍废水中进行生化处理。初次接种反应体系为10％的废水，补充90％的无机盐培养液，30℃摇床180rpm振荡培养，培养4d后COD降解率为46.05％。按照20％的接种量转接菌群，体系为30％的废水补充70％的无机盐培养液，同等条件培养4d后，COD降解率为71.38％。第三次转接时废水含量为50％，摇床培养4d后COD降解率为78.67％。继续转接第四代，增加废水比例至70％，摇床培养4d后COD降解率为82.55％，COD从21625.5mg/L降低至3773.65mg/L。如此往复，在第五次转接时，体系全部为腌渍废水，水样初始COD为29465mg/L，4d后检测COD降至1935.62mg/L，COD去除率93.43％，如图2。此时生化处理体系中的盐度为12％，复配微生物菌群，经过废水浓度逐渐递增的传代过程不断驯化后，菌群降解COD的功能逐步提高，对盐度也有很强的耐受能力。本发明采用微生物复配菌群的处理工艺，为处理高盐工业废水的生化处理工艺提供了有效的技术支撑。

Claims (10)

1.一种微生物菌群，其特征在于，所述的微生物菌群包含有肠杆菌、芽孢杆菌、色盐杆菌、盐单胞菌、金黄杆菌和生孢梭菌。

2.如权利要求1所述的微生物菌群，其特征在于，所述的菌群中细菌的数量≥10⁹CFU/mL。

3.如权利要求1所述的微生物菌群，其特征在于，所述的菌群中肠杆菌、芽孢杆菌、色盐杆菌、盐单胞菌、金黄杆菌和梭菌的数量比为2:2:1:1:1:1。

4.如权利要求1所述的微生物菌群，其特征在于，所述的肠杆菌为霍氏肠杆菌(Enterobacter hormaechei)。

5.如权利要求1所述的微生物菌群，其特征在于，所述的芽孢杆菌为巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)。

6.如权利要求1所述的微生物菌群，其特征在于，所述的色盐杆菌为日本色盐杆菌(Chromohalobacterjaponicas)。

7.如权利要求1所述的微生物菌群，其特征在于，所述的盐单胞菌优选为先河盐单胞菌(Halomonasxianhensis)。

8.如权利要求1所述的微生物菌群，其特征在于，所述的金黄杆菌为吲哚金黄杆菌(Chryseobacteriumindoltheticum)。

9.如权利要求1所述的微生物菌群，其特征在于，所述的梭菌为生孢梭菌(Clostridiumsporogenes)。

10.权利要求1所述的微生物菌群在处理高盐工业废水中的应用。