CN106635860A - 一种耐盐微生物菌剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种耐盐微生物菌剂及其制备方法和应用 Download PDF

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本发明涉及一种可耐受高含盐废水的高效脱除COD的微生物菌剂及其制备方法和应用，该菌剂中含有副球菌（Paracoccus sp.）FSTB-2、北见微杆菌（Microbacterium kitamiense）FSTB-4和施氏假单胞菌（Pseudomonas stutzeri）FSTB-5中的两种或三种，三株菌已于2015年6月1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”，保藏编号分别为CGMCC No.10938、CGMCC No.10939、CGMCC No.10940。该微生物菌剂可以直接用于处理高含盐废水中的COD，也可以投加到各类生化反应构筑物中改善微生物组成，优化废水处理中微生物体系的耐盐性能，提高工艺整体的COD脱除率。

Description

一种耐盐微生物菌剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于环境微生物领域，具体涉及一种耐盐微生物菌剂及其制备方法和应用，该菌剂特别适用于高含盐废水中COD的高效脱除。
背景技术
来源于石油、化工、医药和化肥等行业的盐含量高于1%的高含盐废水普遍含有较高的COD，废水中污染物不断排放到环境中会引起严重的污染问题。淡水资源的缺乏问题日益严重，废水的处理及其回收利用更受到人们的重视。
物理或化学法处理高含盐废水中的COD，成本高并且可能会造成二次污染。传统生物法在处理低盐度废水时有很大优势，但在高盐、高酸碱、高温或低温逆环境中，微生物的降解能力就会受到抑制。耐盐菌技术正是基于工程领域的问题和急需而产生，通过科学方法驯化出处理高含盐废水的优势耐盐菌，该类菌体以其独特的细胞结构和物质组成能够在较高含盐度的环境中生长。耐盐菌处理高含盐废水具有普通活性污泥法无可比拟的优势，且比物理化学法成本低，会产生较为明显的经济效益和社会效益，可以为相关废水处理达标排放提供技术支撑。
在高含盐废水处理领域，盐含量是影响微生物处理废水效率的一个关键性因素。信欣等（生物强化技术处理高含盐有机废水[J].水处理技术，2008，8：66-70）采用生物强化技术处理高含盐有机废水，采用耐盐菌生物强化的皂素废水生物处理系统活性污泥的脱氢酶活性显著提高，系统耐受氯离子浓度高达2.8%时，皂素废水COD的去除率为84.41%。CN201210130657.0、CN201210130644.3、CN201010536065.X和CN201210130658.5涉及到采用沼泽考克氏菌FSDN-A、科氏葡萄球菌FSDN-C，节杆菌FDN-1、水氏黄杆菌FDN-2、脱氮副球菌DN-3和甲基杆菌SDN-3对含盐废水及催化裂化催化剂废水中的氨氮、总氮及化学需氧量进行生物处理的方法。该方法处理COD主要依靠反硝化脱除亚硝酸盐实现，处理能力有限，应用范围也受到一定程度的限制。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种可耐受高含盐废水的高效脱除COD的微生物菌剂及其制备方法和应用。该微生物菌剂可以直接用于处理高含盐废水中的COD，也可以投加到各类生化反应构筑物中改善微生物组成，优化废水处理中微生物体系的耐盐性能，提高工艺整体的COD脱除率。
本发明耐盐微生物菌剂含有副球菌（Paracoccus sp.）FSTB-2、北见微杆菌（Microbacterium kitamiense）FSTB-4和施氏假单胞菌（Pseudomonas stutzeri）FSTB-5中的两种或三种，三株菌已于2015年6月1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”，保藏编号分别为CGMCC No.10938、CGMCC No.10939、CGMCC No.10940。保藏地址：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。
本发明所述微生物菌剂中，最好同时含有副球菌FSTB-2和施氏假单胞菌FSTB-5，两种菌可以按任意比例混合。更优选同时含有三种菌株，其中北见微杆菌FSTB-4、副球菌FSTB-2和施氏假单胞菌FSTB-5的菌体体积比为1:1-10:1-10，优选为1:1-5:1-5。（按菌体体积计，菌体体积为培养后在每分钟1万转条件下离心分离5分钟后的得到的菌体体积，下同）。
本发明所述微生物菌剂中，副球菌FSTB-2菌落颜色为米黄色，菌株个体为球状，革兰氏染色为阴性，氧化酶阳性，接触酶阴性，可分解利用多种碳源，具有硝酸盐还原活性。北见微杆菌FSTB-4菌落颜色为较浅的灰棕色，菌株个体为杆状，革兰氏阳性，氧化酶阴性，接触酶阳性，可分解利用多种碳源，具有硝酸盐还原特性。施氏假单胞菌FSTB-5菌落颜色为浅姜黄色，菌株个体为杆状，革兰氏阴性，氧化酶阴性，接触酶阳性，具有硝酸盐还原性能，可分解利用多种碳源。每种菌株都能够应用于盐含量1.0wt%-5.0%的含盐废水中COD的高效脱除。
本发明所述微生物菌剂中，可以含有适宜的添加剂，如营养物质、保藏助剂等，具体的添加剂种类及用量是本领域技术人员熟知的。
本发明还提供了所述耐盐微生物菌剂的制备方法，包括以下内容：
（1）将副球菌FSTB-2、北见微杆菌FSTB-4和施氏假单胞菌FSTB-5分别接种于FSTB固体培养基上进行活化；
（2）用接菌环取平板上的菌落分别接种于相应的FSTB液体培养基中，在温度20-40℃、150-240rpm条件下震荡培养24-72小时至对数生长期，获得液体菌剂种子液；
（3）将上述种子液放大培养后收集菌体，按所需的比例混合，即为本发明所述的耐盐微生物菌剂。每种菌的种子液可以单独放大培养，也可以是三种菌的种子液混合进行放大培养。
本发明所述的FSTB液体培养基配方为：FeSO4•7H2O 25mg/L，NH4NO3 286mg/L，KCl 929mg/L，CaCl2 2769mg/L，NaCl 21008mg/L，牛肉膏5g/L，蛋白胨10g/L，pH值为6.0-8.0；FSTB固体培养基是在液体培养基中加入20g/L的琼脂。培养条件均为：温度为20-40℃的条件下、150-240rpm震荡培养至对数期即可收获菌体用于制备微生物菌剂。
本发明微生物菌剂所涉及菌株的放大培养所用的培养液可以是FSTB液体培养基，或者是含盐含COD废水，其中COD（Cr法，下同）浓度为200-20000mg/L，盐含量为0.5wt%-8.0wt%。培养条件为温度20-40℃，pH6.0-8.0，溶解氧为0.1-5.0mg/L。本发明所用的放大培养反应器可以是具有良好的曝气和搅拌系统的构筑物。
本发明微生物菌剂的制备过程首先进行菌体活化，然后进行种子液培养，最后将种子液放大培养后收集菌体、包装并保存备用。上述放大培养得到浓度较高的浓菌液可以直接投加使用，也可以将这些浓菌液加入营养液或者营养液和保护剂的混合液后可以制备成液态菌剂，也可以利用本领域现有的方法制备成干粉状的菌剂。可以采用塑料袋、塑料瓶或者塑料桶等耐储存、防冻、便于运输等材质的容器或者设备进行包装。包装方法采用本领域现有常规技术，包装量为50-5000g/包（袋或者瓶）包装后的菌剂可以根据具体情况在室温或者低温条件下保存。
本发明制备的耐盐微生物菌剂可以应用于各种高含盐废水的处理，耐受的盐含量为1wt%-10wt，COD去除率可达90%以上。该菌剂可以直接投加到废水处理系统中，也可以与活性污泥混合作为接种物，也可以在各种填料上挂膜后用于废水处理，适用于高含盐废水中COD的高效脱除。
本发明所述的耐盐微生物菌剂由副球菌FSTB-2、北见微杆菌FSTB-4和施氏假单胞菌FSTB-5菌株组成，耐盐能力强，COD去除效果好。在高含盐废水处理过程中，几种微生物互相配合，COD去除速率高于任何单一菌单独使用的效果，耐盐微生物菌剂对废水的耐受冲击能力比单一菌株强，拓宽了废水水质的适用范围，提高了COD的处理效果。
本发明的微生物菌剂主要由生长条件相近的微生物制备而成，混合液中各个菌株的比例不受放大倍数的影响，有利于快速培养。该菌剂可以直接处理高含盐废水中的COD，也可投加到传统的废水构筑物中改善原有微生物的组成，强化生化处理效果，降低了运行费用。
具体实施方式
本发明提出了一种废水处理用耐盐微生物菌剂及其制备方法。本发明微生物菌剂生长速度快，收集量大，菌剂具有较强的耐盐特性和适应性，具有较好的抗冲击性；可以直接投加到废水处理厂活性污泥中使用，也可以在适宜的生化反应器内处理高含盐含COD的废水。投入使用后能够缩短系统启动时间，拓宽废水水质的适用范围，可以实现废水处理微生物菌剂的产业化、商品化。
本发明微生物菌剂所用的FSTB液体培养基配方为：FeSO4•7H2O 25mg/L，NH4NO3 286mg/L，KCl 929mg/L，CaCl2 2769mg/L，NaCl 21008mg/L，牛肉膏5g/L，蛋白胨10g/L，pH值为6.0-8.0；FSTB固体培养基是在液体培养基中加入20g/L的琼脂。
实施例1耐盐微生物菌剂的制备方法
（1）菌株活化：将副球菌FSTB-2、北见微杆菌FSTB-4和施氏假单胞菌FSTB-5分别接种于FSTB固体培养基上，涂布均匀后放置在温度为35℃恒温培养箱中进行活化。
（2）种子液培养：用接菌环分别取平板上的三株菌的菌落，并分别接种于相应的FSTB液体培养液中，在温度35℃、150rpm条件下震荡培养48小时至对数生长期，获得液体菌剂种子液。
（3）放大培养：对上述种子液分别在具有曝气装置的反应器中进行放大培养，培养液中COD浓度2500mg/L，盐含量2.5wt%，培养温度35℃，溶解氧2.5mg/L，培养时间72小时，由此获得三株菌的浓菌液。
对经过上述放大培养获得的浓菌液进行收集，并将副球菌FSTB-2、北见微杆菌FSTB-4和施氏假单胞菌FSTB-5按照表1所述的比例进行配制，具体如表1所示。
表1 耐盐微生物菌剂的组成及配比
实施例2微生物菌剂处理环氧氯丙烷生产废水
某化工厂产生的环氧氯丙烷生产废水，盐含量为2.5wt%，钙离子含量4000mg/L，COD为1500mg/L，系统长期运行过程中出现污泥性能钙化变差、COD脱除率明显变差的状况，出水不能达标。每天按照废水处理体积的1%向系统内投加实施例1制备的耐盐微生物菌剂，共投放15天，处理效果如表2所示。
表2 不同耐盐微生物菌剂的处理效果
由表2可知，采用本发明制备的组合菌剂处理后，出水COD始终低于60mg/L。而同样条件下采用单一菌和CN201210130644.3所述的菌悬液处理，出水COD高于85mg/L。由此可见，该微生物菌剂能够提高含盐废水的处理效果，实现含盐废水的深度处理。

Claims (12)

1.一种耐盐微生物菌剂，其特征在于：含有副球菌（Paracoccus sp.）FSTB-2、北见微杆菌（Microbacterium kitamiense）FSTB-4和施氏假单胞菌（Pseudomonas stutzeri）FSTB-5中的两种或三种，三株菌已于2015年6月1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”，保藏编号分别为CGMCC No.10938、CGMCC No.10939、CGMCC No.10940。
2.根据权利要求1所述的菌剂，其特征在于：所述微生物菌剂中同时含有副球菌FSTB-2和施氏假单胞菌FSTB-5。
3.根据权利要求1所述的菌剂，其特征在于：所述微生物菌剂中同时含有三种菌株，其中北见微杆菌FSTB-4、副球菌FSTB-2和施氏假单胞菌FSTB-5的菌体体积比为1:1-10:1-10。
4.根据权利要求1所述的菌剂，其特征在于：所述微生物菌剂中，副球菌FSTB-2菌落颜色为米黄色，菌株个体为球状，革兰氏染色为阴性，氧化酶阳性，接触酶阴性，可分解利用多种碳源，具有硝酸盐还原活性；北见微杆菌FSTB-4菌落颜色为较浅的灰棕色，菌株个体为杆状，革兰氏阳性，氧化酶阴性，接触酶阳性，可分解利用多种碳源，具有硝酸盐还原特性；施氏假单胞菌FSTB-5菌落颜色为浅姜黄色，菌株个体为杆状，革兰氏阴性，氧化酶阴性，接触酶阳性，具有硝酸盐还原性能，可分解利用多种碳源；每种菌都能够应用于盐含量1.0wt%-5.0%的含盐废水中COD的高效脱除。
5.根据权利要求1所述的菌剂，其特征在于：所述微生物菌剂中含有适宜的营养物质和保藏助剂。
6.权利要求1所述耐盐微生物菌剂的制备方法，其特征在于包括以下内容：
（1）将副球菌FSTB-2、北见微杆菌FSTB-4和施氏假单胞菌FSTB-5分别接种于FSTB固体培养基上进行活化；
（2）用接菌环取平板上的菌落分别接种于相应的FSTB液体培养基中，在温度20-40℃、150-240rpm条件下震荡培养24-72小时至对数生长期，获得液体菌剂种子液；
（3）将上述种子液放大培养后收集菌体，按所需的比例混合，即为本发明所述的耐盐微生物菌剂。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：FSTB液体培养基配方为：FeSO4•7H2O 25mg/L，NH4NO3 286mg/L，KCl 929mg/L，CaCl2 2769mg/L，NaCl 21008mg/L，牛肉膏5g/L，蛋白胨10g/L，pH值为6.0-8.0；FSTB固体培养基是在液体培养基中加入20g/L琼脂。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：每种菌的种子液单独放大培养，或者是三种菌的种子液混合后进行放大培养；所用培养液是FSTB液体培养基，或者是含盐含COD废水，其中COD为200-20000mg/L，盐含量为0.5wt%-8.0wt%。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：培养条件为温度20-40℃，pH为6.0-8.0，溶解氧为0.1-5.0mg/L。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：放大培养得到浓度较高的浓菌液可以直接投加使用，也可以将这些浓菌液加入营养液或者营养液和保护剂的混合液后制备成液态菌剂，也可以利用本领域现有的方法制备成干粉状的菌剂。
11.权利要求1所述微生物菌剂的应用，其特征在于：该菌剂可以应用于各种高含盐废水处理，耐受的盐含量为1wt%-10wt，COD去除率可达90%以上。
12.根据权利要求11所述微生物菌剂的应用，其特征在于：微生物菌剂可以直接投加到废水处理系统中，或者与活性污泥混合后作为接种物，或者在各种填料上挂膜后用于废水处理。
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