CN104862244B - 一种去除含混合油脂废水cod的高效复合菌剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种去除含混合油脂废水COD的高效复合菌剂及其应用。该菌剂由四株高效油脂降解菌组成，分别为沙雷氏菌SH‑BB‑4、沙雷氏菌HY‑BB‑1、枯草芽孢杆菌BF‑BB‑11和枯草芽孢杆菌B5‑BB‑3。本发明从市场肉摊旁下水沟污水、植物油加工厂污水处理泥渣等中采样，经富集、分离筛选出高效去除含混合油脂废水COD的菌株；然后通过复配实验构建高效复合菌剂，结果为由SH‑BB‑4、HY‑BB‑1、BF‑BB‑11和B5‑BB‑3构建的菌剂对COD去除率最高。当复合菌剂浓度为1‑5％时，对混合油脂废水COD的去除率高达70％以上。该菌剂在含动植物性混合油脂废水处理工程中有很好的应用前景和价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种去除含动植物混合油脂废水COD的高效复合菌剂，还涉及去除含动植物混合油脂废水COD的复合菌剂应用方法。
背景技术
油类在人类生活中具有举足轻重的作用，是重要的生活必需品，也是重要的能源和工业原料。随着经济的迅猛发展，油类及其制品广泛的应用于国民经济的各个领域和人类的日常生活中，而且其用量与日俱增，同时所附带产生的含油废水的排放量也随之增多。据不完全统计，我国每年仅餐饮业排放的没有经过任何手段处理的含油废水便达上亿吨，且有不断增加的趋势，给我们的生活造成很大的困扰，严重污染了生活环境和影响了人类的身心健康。
生活污水中油脂主要包括动物性油脂和植物性油脂，其是以复合形式存在的。根据文献报道，目前筛选到的一些油脂降解菌株多是以单一的植物油或动物油为碳源，没有充分考虑到生活污水中油脂以复合形式存在这一实际情况，从而限制了其在后续的工业运行中的应用。针对这一情况，本发明以色拉油、大豆油、橄榄油和牛油等量混合而成的混合油脂为碳源，旨在筛选出对动植物油脂均具有较强降解能力的菌株，并构建复合菌剂。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高效的去除动植物混合油脂废水COD的复合菌剂及其制备方法。
本发明的另一目的是提供上述复合菌剂的应用方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种去除含混合油脂废水COD的复合菌剂，包括菌株：沙雷氏菌SH-BB-4，CGMCCNo.10431；沙雷氏菌HY-BB-1，CGMCC No.10430；枯草芽孢杆菌BF-BB-11，CGMCC No.10429；枯草芽孢杆菌B5-BB-3，CGMCC No.10428。
进一步，所述沙雷氏菌SH-BB-4、沙雷氏菌HY-BB-1、枯草芽孢杆菌BF-BB-11和枯草芽孢杆菌B5-BB-3的菌量分别占总菌量体积的25-45％、2-25％、2-45％和20-45％。
更进一步，所述沙雷氏菌SH-BB-4、沙雷氏菌HY-BB-1、枯草芽孢杆菌BF-BB-11和枯草芽孢杆菌B5-BB-3的菌量分别占总菌量体积的30-40％、10-20％、2-20％和20-40％。
再进一步，所述沙雷氏菌SH-BB-4、沙雷氏菌HY-BB-1、枯草芽孢杆菌BF-BB-11和枯草芽孢杆菌B5-BB-3的菌量分别占总菌量体积的40％、20％、20％、20％。
本发明还提供了一种高效的去除动植物混合油脂废水COD的复合菌剂的制备方法，包括以下步骤：
分别取沙雷氏菌SH-BB-4、沙雷氏菌HY-BB-1、枯草芽孢杆菌BF-BB-11和枯草芽孢杆菌B5-BB-3的单菌落接种于100mL的牛肉膏蛋白胨液体培养基中，在180rpm、28℃下振荡培养18h；将培养18h的四株菌进行复合。
本发明还提供了一种去除含混合油脂废水COD的方法，包括如下步骤：将包含沙雷氏菌SH-BB-4，CGMCC No.10431；沙雷氏菌HY-BB-1，CGMCC No.10430；枯草芽孢杆菌BF-BB-11，CGMCC No.10429；枯草芽孢杆菌B5-BB-3，CGMCC No.10428的复合菌剂分别按占总菌量体积的25-45％、2-25％、2-45％和20-45％配比接种于混合油脂废水中，以及培养2～3天。
进一步，所述沙雷氏菌SH-BB-4、沙雷氏菌HY-BB-1、枯草芽孢杆菌BF-BB-11和枯草芽孢杆菌B5-BB-3的菌量分别占总菌量体积的30-40％、10-20％、2-20％和20-40％。
再进一步，所述沙雷氏菌SH-BB-4、沙雷氏菌HY-BB-1、枯草芽孢杆菌BF-BB-11和枯草芽孢杆菌B5-BB-3的菌量分别占总菌量体积的40％、20％、20％、20％。
进一步，所述复合菌剂以菌液形式接种，其接种量为处理废水体积的1-5％(v/v)。
更进一步，所述的接种量为处理废水体积的2-3％(v/v)。
本发明的效果在于：采用本发明所述的复合菌剂及其应用，对含混合油脂废水COD的去除率可达70％以上。
附图说明
图1沙雷氏菌Serratia sp.SH-BB-4的系统进化树；
图2沙雷氏菌Serratia sp.HY-BB-1的系统进化树；
图3枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis BF-BB-11的系统进化树；
图4枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis B5-BB-3的系统进化树。
分类命名:沙雷氏菌，拉丁文学名：Serratia sp.SH-BB-4
保藏日期：2015年1月22日；
保藏单位全称及简称：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)
保藏编号:CGMCC No.10431；
分类命名:沙雷氏菌，拉丁文学名：Serratia sp.HY-BB-1
保藏日期：2015年1月22日；
保藏单位全称及简称：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)
保藏编号:CGMCC No.10430；
分类命名:枯草芽孢杆菌，拉丁文学名：Bacillus subtilis BF-BB-11
保藏日期：2015年1月22日；
保藏单位全称及简称：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)
保藏编号:CGMCC No.10429；
分类命名:枯草芽孢杆菌，拉丁文学名：Bacillus subtilis B5-BB-3
保藏日期：2015年1月22日；
保藏单位全称及简称：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)
保藏编号:CGMCC No.10428；
具体实施方式
以下举例说明本发明，但是并不用于限定本发明的保护范围。
本发明具体实施方式中，选取某购物中心餐厅下水道污水、农贸市场肉摊旁下水沟污水、污水处理厂生化反应池污泥及某植物油加工厂污水处理池旁泥渣等样品，经富集、驯化，分离、纯化，筛选出具有去除混合油脂废水COD的纯菌株，再经初筛、复筛，选出高效功能菌，构建去除含动植物混合油脂废水COD的复合菌剂。
本发明具体实施方式中的HY-BB-1分离于某购物中心餐厅下水道污水中；SH-BB-4分离于北京某农贸市场肉摊旁下水沟污水中；BF-BB-11和B5-BB-3均分离于食堂排水处理系统中的隔油池内油泥中。对复合菌剂中4株菌分别进行形态特征观察和部分生理生化鉴定。HY-BB-1菌体形态呈短杆状，大小约为0.5～0.6×0.9～1.0μm，无芽孢，菌落圆形、白色、光滑、凸起、边缘整齐，革兰氏染色呈阴性，接触酶阳性，淀粉水解阴性，可在7％浓度以下的NaCl溶液中生长；BF-BB-11菌体呈长杆状，大小约为0.7～0.8×2～3μm，有芽孢，菌落呈不规则状、表面干燥、褶皱、中间微凸、边缘粗糙、白色，接触酶阴性，淀粉水解阳性，在10％的NaCl溶液中仍能较好生长；SH-BB-4菌体形态呈短杆状，大小约为0.5～0.8×0.9～1.3μm，无芽孢，菌落圆形、光滑、凸起、乳白色，革兰氏染色阴性，接触酶阳性，淀粉水解阴性，不能在7％浓度以上的NaCl溶液中生长；B5-BB-3菌体呈长杆状，大小约为0.7～0.8×2～3μm，有芽孢，菌落呈不规则状、表面干燥、褶皱、边缘粗糙、白色，接触酶阴性，淀粉水解阳性，在10％的NaCl溶液中仍能较好生长。对4株菌分别进行分子生物学鉴定，提取基因DNA后进行16S rDNA的PCR扩增，将获得的片段用于测序。测序后序列结果在Genbank中进行Blast比对，并构建系统进化树，如图1-图4所示。
由测序结果及构建的系统进化树，结合4株菌形态特征、生长条件、生理生化鉴定结果，可以初步鉴定菌株HY-BB-1和SH-BB-4均属于沙雷氏菌属(Serratia sp.)，BF-BB-11和B5-BB-3均为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。上述四种菌株均保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(China General Microbiological CultureCollection Center(CGMCC)，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号)。
本发明复合菌剂中，沙雷氏菌SH-BB-4、沙雷氏菌HY-BB-1、枯草芽孢杆菌BF-BB-11、枯草芽孢杆菌B5-BB-3的菌量配比为分别占总菌量体积的25-45％、2-25％、2-45％和20-45％，优选为，分别占总菌量体积的30-40％、10-20％、2-20％和20-40％。
本实施例中，上述复合菌剂的制备方法是，分别取4株菌的单菌落接种于100mL的牛肉膏蛋白胨液体培养基中，在180rpm、28℃下振荡培养18h。将培养18h的四株菌按菌量占总菌量体积的30-40％、10-20％、2-20％和20-40％配比进行复合。
上述复合菌剂的应用，将复合菌剂按1-5％的浓度接种于含混合油脂(色拉油:大豆油:橄榄油:牛油＝1:1:1:1，M/M)量约为1000-2000mg/L的油脂废水，对废水COD的去除率可达70％以上。
实施例1：油脂降解菌的富集驯化和分离筛选。
本发明首先采集多处富含油脂的菌源样品，然后分别对菌源样品进行富集驯化培养，再从中分离出纯菌株，再经初筛、复筛得到高效油脂降解菌。
具体实施步骤如下：
(1)油脂降解菌的富集驯化培养和初步分离
取3g泥样或3mL水样，接种于含100mL富集培养液的三角瓶中，并在28℃、180rpm的摇床中培养3d。取3mL富集后的菌液，接种于含100mL驯化培养液的三角瓶中，28℃，180rpm摇床培养，3d为1个周期，每周期结束后将菌液移至新的驯化培养基上培养。
取1mL驯化后的菌液，分别接种于含100mL细菌液体基础培养基中，置于28℃、180rpm的摇床上培养。3d后，将培养的菌液梯度稀释后，涂布于固体基础培养基平板中，在30℃培养箱培养48-72h。挑取菌落形态特征差别显著的微生物菌株，分别划线接种于对应的基础培养基，30℃恒温培养48-72h，经重复划线分离得到单菌落纯培养物，斜面保存。
(2)高效油脂降解菌的筛选
将划线分离得到的菌株点接到脂肪酶验证培养基平板上，30℃恒温培养箱培养48-72h，初筛出透明圈直径较大的菌株，为下一步复筛提供依据。
用接种环挑取初筛平板中菌落接种到含100mL基础培养基的三角瓶中，28℃、180rpm摇床培养，培养18h后按2％接种量转接于含100mL混合油脂废水的三角瓶中，28℃、180rpm摇床发酵，分别于48h、72h取样测定COD。最后结合脂肪酶圈验证试验，获得7株降解油脂能力较强菌株。
本发明中所需培养基制备如下：
①富集培养基：K2HPO43g，NaCl 5g，MgSO4 .7H2O 0.5g，蛋白胨10g，酵母膏5g，混合油脂(色拉油:大豆油:橄榄油:牛油＝1:1:1:1，M/M)10g，蒸馏水1000mL，pH＝7.2。
②驯化培养基：酵母膏1g，(NH4)2SO43g，K2HPO41g，NaH2PO41g，NaCl0.5g，MgSO4 .7H2O0.2g，混合油脂依次加5g、10g、15g，蒸馏水1000mL，pH7.0。
③脂肪酶验证培养基：KH2PO40.3g，MgSO4 .7H2O 0.1g，K2HPO41.5g，(NH4)2SO41g，NaCl 5g，FeSO4 .7H2O 0.01g，Tween 8020mL，混合油脂6g，琼脂18g，蒸馏水1000mL，pH7.0。
④自配含油废水：KH2PO40.3g，MgSO4.7H2O 0.1g，K2HPO41.5g，(NH4)2SO41g，NaCl5g，FeSO4.7H2O 0.01g，混合油脂2g，蒸馏水1000mL，pH7.0。
实施例2：本发明中复合菌剂的构建。
筛选出的7株高效油脂降解菌，选其中4株进行复配实验，每种组合中4种菌菌量比例相同，按总接种量2％接种于自配含油废水中，72h后测定混合油脂废水的COD。COD去除率最高的组合为SH-BB-4、HY-BB-1、BF-BB-11和B5-BB-3的组合，其COD去除率为71.41％，经鉴定，4株菌分别为沙雷氏菌SH-BB-4、沙雷氏菌HY-BB-1、枯草芽孢杆菌BF-BB-11和枯草芽孢杆菌B5-BB-3。将沙雷氏菌SH-BB-4、沙雷氏菌HY-BB-1、枯草芽孢杆菌BF-BB-11和枯草芽孢杆菌B5-BB-3四株菌分别按菌量占总菌量体积的40％、20％、20％和20％配比进行复合，混合菌剂按2.5％的比例接种至含油废水中，72h后，油脂废水COD去除率为74.7％(原水COD1470.47mg/L)。
实施例3：与上述实施例不同之处在于，将沙雷氏菌SH-BB-4、沙雷氏菌HY-BB-1、枯草芽孢杆菌BF-BB-11和枯草芽孢杆菌B5-BB-3四株菌分别按菌量占总菌量体积的25％、25％、20％和30％配比进行复合，混合菌剂按1％的比例接种至含油废水中，72h后，油脂废水COD去除率为70.06％(原水COD1089.81mg/L)。
实施例4：与上述实施例不同之处在于，将沙雷氏菌SH-BB-4、沙雷氏菌HY-BB-1、枯草芽孢杆菌BF-BB-11和枯草芽孢杆菌B5-BB-3四株菌分别按菌量占总菌量体积的45％、2％、8％和45％配比进行复合，混合菌剂按5％的比例接种至含油废水中，72h后，油脂废水COD去除率为73.90％(原水COD1165.65mg/L)。
实施例5：本发明中复合菌剂对实际油脂废水COD降解试验。
实际废水取自某农家乐餐饮废水，使用前将其过两层纱布除去菜叶剩饭，废水初始COD为1723.6mg/L，pH为6.0。取100mL实际含油废水于250mL三角瓶中，调节pH至7.2后按2.5％接种量接种复合菌剂，设置未接种菌剂的含油废水作为对照，同置于180rpm、28℃条件下发酵培养，72h后测定COD。复合菌剂对实际含油废水COD的去除率为70.97％。
需要注意的是，上述具体实施例仅仅是示例性的，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种去除含混合油脂废水COD的复合菌剂，其特征在于，所述复合菌剂包括菌株：沙雷氏菌(Serratia sp.)SH-BB-4，CGMCC No.10431；沙雷氏菌(Serratia sp.)HY-BB-1，CGMCC No.10430；枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)BF-BB-11，CGMCC No.10429；枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)B5-BB-3，CGMCCNo.10428，
所述沙雷氏菌SH-BB-4、沙雷氏菌HY-BB-1、枯草芽孢杆菌BF-BB-11和枯草芽孢杆菌B5-BB-3的菌量分别占总菌量体积的25-45％、2-25％、2-45％和20-45％。
2.根据权利要求1所述的一种去除含混合油脂废水COD的复合菌剂，其特征在于：所述沙雷氏菌SH-BB-4、沙雷氏菌HY-BB-1、枯草芽孢杆菌BF-BB-11和枯草芽孢杆菌B5-BB-3的菌量分别占总菌量体积的30-40％、10-20％、2-20％和20-40％。
3.根据权利要求2所述的一种去除含混合油脂废水COD的复合菌剂，其特征在于：所述沙雷氏菌SH-BB-4、沙雷氏菌HY-BB-1、枯草芽孢杆菌BF-BB-11和枯草芽孢杆菌B5-BB-3的菌量分别占总菌量体积的40％、20％、20％和20％。
4.权利要求1-3任一项所述的复合菌剂的制备方法，包括以下步骤：分别取沙雷氏菌SH-BB-4、沙雷氏菌HY-BB-1、枯草芽孢杆菌BF-BB-11和枯草芽孢杆菌B5-BB-3的单菌落接种于100mL的牛肉膏蛋白胨液体培养基中，在180rpm、28℃下振荡培养18h；将培养18h的四株菌进行复合。
5.一种去除含混合油脂废水COD的方法，包括如下步骤：将沙雷氏菌SH-BB-4，CGMCCNo.10431；沙雷氏菌HY-BB-1，CGMCC No.10430；枯草芽孢杆菌BF-BB-11，CGMCC No.10429；枯草芽孢杆菌B5-BB-3，CGMCC No.10428分别按占总菌量体积的25-45％、2-25％、2-45％和20-45％配比接种于混合油脂废水中，以及培养2～3天。
6.如权利要求5所述的一种去除含混合油脂废水COD的方法，其特征在于：所述沙雷氏菌SH-BB-4、沙雷氏菌HY-BB-1、枯草芽孢杆菌BF-BB-11和枯草芽孢杆菌B5-BB-3的菌量分别占总菌量体积的30-40％、10-20％、2-20％和20-40％。
7.根据权利要求6所述的一种去除含混合油脂废水COD的方法，其特征在于：所述沙雷氏菌SH-BB-4、沙雷氏菌HY-BB-1、枯草芽孢杆菌BF-BB-11和枯草芽孢杆菌B5-BB-3的菌量分别占总菌量体积的40％、20％、20％和20％。
8.如权利要求5-7任一项所述的一种去除含混合油脂废水COD的方法，其特征在于：所述复合菌剂以菌液形式接种，其接种量为处理废水体积的1-5％(v/v)。
9.如权利要求8所述的一种去除含混合油脂废水COD的方法，其特征在于：所述的接种量为处理废水体积的2-3％(v/v)。
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