CN105132323A - 一株耐盐芽孢杆菌及其在高盐废水处理中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一株耐盐芽孢杆菌及其在高盐废水处理中的应用，涉及环保技术领域。所述的芽孢杆菌CCZU-R6保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号CGMCC？10813，可应用于高盐废水中有机化合物的降解，尤其在有机物降解时适用的降解培养条件是：温度20℃~40℃，pH5~9，处理后有机物浓度大大降低，这一指标通过测定废水化学需氧量（COD）来检测。本方法与传统方法相比，处理效率高，适用范围广，操作简单，对设备要求不高，运行成本明显降低，解决高盐废水降解效率低的问题。

Description

一株耐盐芽孢杆菌及其在高盐废水处理中的应用
技术领域
本发明涉及环保技术领域，尤其涉及一种微生物新菌种芽孢杆菌（Bacillussp.）CCZU-R6，以及该耐盐菌在高盐废水中处理废水的方法。
背景技术
淡水资源危机问题，已成为制约我国沿海地区经济和社会发展的“瓶颈”。同时，随着工业的发展和水资源的缺乏，一些工业行业所产生的高盐生产废水，如石油开采废水、染料加工废水、食品加工废水等，其污染物浓度越来越高，成份也越来越复杂，排放量也将越来越大，给生态环境造成的压力也逐渐加大。
目前对于高盐度废水采用的处理方法有：电解法、膜分离法、焚烧法或深井灌注法，但这些方法因处理费用高而难于在实际中推广。生物处理法是目前废水处理最常用的方法之一，是一种成熟有效的废水处理技术，主要是利用微生物的新陈代谢功能,通过微生物的吸附、降解废水中的有机污染物，将废水中呈溶解、胶体以及微细悬浮状态的有机物、有毒物等污染物质，转化为稳定、无害的物质的废水处理方法，具有较高的经济优势、无二次污染的特点。但是普通的微生物不具有耐盐特点，难以适合采油废水等类似高盐度废水的处理。
随着耐盐高效降解菌的分离筛选和生物处理工艺的改进完善，生物法处理废水显示出相当高的竞争优势和应用潜力，具有处理成本低、适应性强且运行较为稳定等优点。
为了解决上述问题，本发明提供了一种新型耐盐高效降解菌，该菌用于处理高盐废水耗时短，效果好，且处理成本低。
发明内容
发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种可供处理高盐废水的耐盐菌，以及该菌株在处理高盐废水中的应用，其反应条件温和、工艺简单易行、高效可靠。
本发明为了达到上述目的所采用的技术方案是：
本发明所述的一种耐盐废水菌芽孢杆菌（Bacillussp.）CCZU-R6，保藏于位于北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所内的中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（CGMCC），保藏日期2015年5月18日，保藏号CGMCC10813。
该芽孢杆菌（Bacillussp.）CCZU-R6菌落特征：光学显微镜下菌株呈杆状，琼脂平板培养基上呈淡红色，较湿润，边缘整齐、圆形，小而凸起。
菌株来源：本发明中所述的微生物菌株芽孢杆菌CCZU-R6是从吉林市某煤化工厂的废水中筛选得到的。
将上述芽孢杆菌CCZU-R6在高盐废水的处理方法，按照如下步骤进行的：
（1）芽孢杆菌湿菌体的制备
将芽孢杆菌CCZU-R6活化培养和发酵培养后得到发酵培养液，经离心得到芽孢杆菌CCZU-R6湿菌体，用pH5~9的磷酸盐缓冲液配制成浓度菌悬液；
（2）在投加耐盐菌前，待处理废水的处理
抽滤2~3次后，在废水中加入1~2mol/L的NaOH调pH至7.0左右；
（3）往待处理废水中投加耐盐菌
在步骤（2）废水中加入步骤（1）所述的湿菌体，放入摇床有氧培养，温度20~50℃，摇床转速100~250r/min条件下培养1~40h；
（4）耐盐菌处理废水效果的测定
在步骤（3）投加耐盐菌后，定时取样测定耐盐菌作用前后废水中污染物的变化值，测定方法：测定化学需氧量COD，得到废水COD由未处理前的700mg/L降至50mg/L以下。
作为本发明的限定，在上述步骤（1）中活化培养是按照以下步骤进行的：将活化培养基的各组分按照以下浓度配制：酵母浸出粉10~100g/L，蛋白胨10~100g/L，NaCl10~100g/L，pH自然，121℃灭菌20分钟，灭菌后冷却，接入斜面种子，在20~40℃，摇床转速100~250r/min的条件下培养1~3天，作为活化培养种子液。
在上述步骤（1）中发酵培养是按以下步骤制备的：将发酵培养基的各组分按照以下浓度配制：蔗糖10~100g/L，蛋白胨10~100g/L，NaCl10~100g/L，pH5~9，121℃灭菌20分钟，灭菌后冷却，按接种量体积比3~10%接种活化培养种子液，在温度20~40℃，摇床转速100~250r/min的条件下培养1~3天后，得发酵培养液。
在上述步骤（3）中芽孢杆菌CCZU-R6在高盐废水处理中的应用，其特征在于步骤（3）中所述的湿菌体的加入量为0.5~1.5g/L。
本发明的废水处理效果分析方法：重铬酸钾法COD测定。消解条件为：120℃消解60min。
采用上述的技术方案后，本发明取得的有益效果是，通过实验室筛选获得的耐盐性芽孢杆菌（Bacillussp.）CCZU-R6，用磷酸盐缓冲溶液配成菌悬液后投加到高含盐废水处理废水，废水COD由未处理前的700mg/L降至50mg/L以下，尤其5g/L接菌量，处理时间一天，废水COD去除率达到93%以上。在废水中加入0.5~1.5g/L的湿菌体，可以自行废水处理，成本低廉，对设备要求不高，在工业上是一种有效的降解高难度有机废水的新方法。
具体实施方式
本发明将就以下实施例作进一步说明，但应该了解的是，这些实施仅为例示说明之用，而不应被解释为本发明实施的限制。
实施例1：芽孢杆菌（Bacillussp.）CCZU-R6的分离驯化
1、样品
废水样品：吉林市某煤化工厂的废水。
2、培养基
分离培养基：牛肉膏蛋白胨培养基。
驯化培养基：含盐5~14g/L的无机盐培养基。
无机盐培养基：葡萄糖5g，氯化铵1g/L、K2HPO40.5g/L、MgSO40.5g/L、FeSO40.01g/L、CaCl20.01g/L、NaCl0.998g/L、蒸馏水100mL、pH7.0。
3、分离纯化和驯化培养操作
取废水样品1mL作为原始菌源，采用常规的逐量分批驯化进行人工筛选和驯化，具体操作包括：取0.2mL原始菌源涂布于牛肉膏蛋白胨琼脂平板培养基中，30℃、180r/min条件下培养一天，转接牛肉膏蛋白胨液体培养基，培养一天；并依次将所培养的菌液转接入5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L、10g/L、11g/L、12g/L的无机盐培养基当中，直至无机盐浓度达到所要求浓度12g/L；取最终获得的菌液，先取1mL加入到9mL的无菌水中，制成10-1的稀释液，再从10-1的稀释液中同样取1mL加入到9mL的无菌水中，制成10-2的稀释液，以此类推，对最终获得的菌液做一系列梯度稀释，并分别取0.2mL涂布于含盐12g/L的无机盐琼脂平板，得到生长较好的单菌落，通过划线分离获得纯培养，编号为CCZU-R6。
该芽孢杆菌（Bacillussp.）CCZU-R6菌落特征：光学显微镜下菌株呈杆状，琼脂平板培养基上呈淡红色，较湿润，边缘整齐、圆形，小而凸起。菌株CCZU-R6经鉴定为芽孢杆菌。
上述的芽孢杆菌（Bacillussp.）CCZU-R6，保藏于位于北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所内的中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（CGMCC），保藏日期2015年5月18日，保藏号CGMCC10813。
实施例2：芽孢杆菌（Bacillussp.）CCZU-R6湿菌体的制备
将活化培养基的各组分按照以下浓度配制：酵母浸出粉20g/L，蛋白胨20g/L，NaCl20g/L，pH自然，121℃灭菌20分钟，灭菌后冷却，接入斜面种子，在30℃，摇床转速100~250r/min的条件下培养1~3天，作为活化培养种子液。
将发酵培养基的各组分按照以下浓度配制：蔗糖20g/L，蛋白胨10g/L，NaCl10g/L，pH7.0，121℃灭菌20分钟，灭菌后冷却，按接种量体积比3~10%接种活化培养种子液，在温度30℃，摇床转速180r/min的条件下培养1~3天后，得发酵培养液。离心10min(8000r/min)收集菌体，用磷酸盐缓冲液（0.1M，pH7.0）洗涤菌体两次，4℃保存待用，发酵液中湿菌体的量约为5g/L。
实施例3：芽孢杆菌（Bacillussp.）CCZU-R6湿菌体的制备
将活化培养基的各组分按照以下浓度配制：酵母浸出粉10g/L，蛋白胨10g/L，NaCl10g/L，pH自然，121℃灭菌20分钟，灭菌后冷却，接入斜面种子，在30℃，摇床转速100~250r/min的条件下培养1~3天，作为活化培养种子液。
将发酵培养基的各组分按照以下浓度配制：蔗糖10g/L，蛋白胨10g/L，NaCl10g/L，pH7.0，121℃灭菌20分钟，灭菌后冷却，按接种量体积比3~10%接种活化培养种子液，在温度30℃，摇床转速180r/min的条件下培养1~3天后，得发酵培养液。离心10min(8000r/min)收集菌体，用磷酸盐缓冲液（0.1M，pH7.0）洗涤菌体两次，4℃保存待用，发酵液中湿菌体的量约为5g/L。
实施例4：芽孢杆菌（Bacillussp.）CCZU-R6湿菌体的制备
将活化培养基的各组分按照以下浓度配制：酵母浸出粉100g/L，蛋白胨100g/L，NaCl100g/L，pH自然，121℃灭菌20分钟，灭菌后冷却，接入斜面种子，在30℃，摇床转速100~250r/min的条件下培养1~3天，作为活化培养种子液。
将发酵培养基的各组分按照以下浓度配制：蔗糖100g/L，蛋白胨100g/L，NaCl100g/L，pH7.0，121℃灭菌20分钟，灭菌后冷却，按接种量体积比3~10%接种活化培养种子液，在温度30℃，摇床转速180r/min的条件下培养1~3天后，得发酵培养液。离心10min(8000r/min)收集菌体，用磷酸盐缓冲液（0.1M，pH7.0）洗涤菌体两次，4℃保存待用，发酵液中湿菌体的量约为5g/L。
实施例5：不同菌体浓度下芽孢杆菌（Bacillussp.）CCZU-R6降解废水的效果
芽孢杆菌（Bacillus）CCZU-R6按实施例1方法培养20小时后，调废水pH至7.0，称取浓度为0.5~1.5g/L的湿菌体加入到装有100mL高盐废水的250mL锥形瓶中，于30℃，180r/min条件下摇床培养26小时，取样测COD，结果如表1所示。
表1：不同菌体浓度下，废水降解前后COD的检测结果，并计算COD降解率
菌体量/g·L-1 化学需氧量COD/mg·L-1 化学需氧量COD去除率/%
0.5 47 93.29
1 59 91.57
1.5 67 90.43
实施例6：芽孢杆菌（Bacillussp.）CCZU-R6按实施例1方法培养20小时后，调废水pH至7.0，称取浓度为0.5g/L的湿菌体加入到装有100mL高盐废水的250mL锥形瓶中，于30℃，180r/min条件下摇床培养40小时，期间定时取样测COD，结果如表2所示。
表2：接菌量为0.5g/L时，不同时间菌处理废水COD值，并计算COD降解率：
处理时间/h 0 7 18 26 40
化学需氧量COD/mg·L-1 700 90 67 47 51
化学需氧量COD去除率/% 87.14 90.43 93.29 92.71
利用该菌株的培养条件和生物转化工艺，除了煤化工废水，还可应用于其他高盐废水的处理。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一株耐盐芽孢杆菌（Bacillussp）CCZU-R6，保藏号CGMCC10813。
2.如权利要求1所述的芽孢杆菌CCZU-R6在高盐废水处理中的应用，其特征在于按照以下步骤进行的：
芽孢杆菌湿菌体的制备
将芽孢杆菌CCZU-R6活化培养和发酵培养后得到发酵培养液，经离心得到芽孢杆菌CCZU-R6湿菌体，用pH5~9的磷酸盐缓冲液配制成浓度菌悬液；
在投加耐盐菌前，待处理废水的处理
抽滤2~3次后，在待处理废水中加入1~2mol/L的NaOH调pH至7.0左右；
往待处理废水中投加耐盐菌
在步骤（2）废水中加入步骤（1）所述的湿菌体，放入摇床培养，温度20℃~50℃，摇床转速100~250r/min条件下培养1~40h；
耐盐菌处理废水效果的测定
在步骤（3）投加耐盐菌后，定时取样测定耐盐菌作用前后废水中污染物的变化值，测定方法：测定化学需氧量COD，得到废水COD由未处理前的700mg/L降至50mg/L以下。
3.如权利要求2所述的芽孢杆菌CCZU-R6在高盐废水处理中的应用，其特征在于步骤（1）中活化培养是按以下步骤进行的：将活化培养基的各组分按照以下浓度配制：酵母浸出粉10~100g/L，蛋白胨10~100g/L，NaCl10~100g/L，pH自然，121℃灭菌20分钟，灭菌后冷却，接入斜面种子，在20℃~40℃，摇床转速100~250r/min的条件下培养1~3天，作为活化培养种子液。
4.如权利要求2所述的芽孢杆菌CCZU-R6在高盐废水处理中的应用，其特征在于其特征在于步骤（1）中发酵培养液是按以下步骤制备的：将发酵培养基的各组分按照以下浓度配制：蔗糖10~100g/L，蛋白胨10~100g/L，NaCl10~100g/L，pH5~9，121℃灭菌20分钟，灭菌后冷却，按接种量体积比3~10%接种活化培养种子液，在温度20℃~40℃，摇床转速100~250r/min的条件下培养1~3天后，得发酵培养液。
5.如权利要求2所述的芽孢杆菌CCZU-R6在高盐废水处理中的应用，其特征在于步骤（3）中所述的湿菌体的加入量为0.5~1.5g/L。
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