CN109022319B - 一种微生物复合菌剂及其在焦化废水处理苯并[a]芘的应用 - Google Patents

一种微生物复合菌剂及其在焦化废水处理苯并[a]芘的应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种微生物复合菌剂在焦化废水处理苯并[a]芘的应用，由丛毛单胞菌属（Comamonas sp.）、嗜氢菌属（Hydrogenophilus sp.）、硫杆状菌属（Thiobacillus sp.）、Diaphorobacter sp.、Tissierella_Soehngenia sp.、地杆菌属（Geobacter sp.）6种优势菌群组成，所述微生物复合菌剂具有良好的降解苯并[a]芘焦化废水的优点。同时，本发明的微生物菌群复合菌剂具有高效苯酚共基质降解苯并[a]芘、无二次污染等特点。其利用苯酚共基质的增溶作用从而促进微生物降解苯并[a]芘的降解，最终通过构建的微生物复合菌群苯酚共基质生物降解性焦化废水中的苯并[a]芘等污染物。

Description

一种微生物复合菌剂及其在焦化废水处理苯并[a]芘的应用
技术领域
本发明属于废水生物处理相关领域，涉及一种处理焦化废水的微生物复合菌剂，特别是苯酚共基质降解焦化废水中苯并[a]芘以及多环芳烃等有机有毒化合物的一种高效复合生物菌剂。
背景技术
焦化废水是由煤在高温蒸馏过程、煤气净化和化工产品精制过程中形成的工业废水，其典型特征是污染物的复杂组成及其高毒性。焦化废水是一种典型的含有难降解污染物的工业废水，包括高浓度的有毒，致突变和致癌物质，如氨类、酚类、苯类、氰化物和硫氰酸盐等，此类物质有浓度高、有毒及难降解，对环境造成严重的污染。
多环芳烃(PolycyclicAromatic Hydrocarbons，PAHs)因其高毒性和持久性而被认为是优先的环境污染物。苯并[a]芘(Benzoapyrene，BaP，C20H12)是一种五环多环芳香烃类，已被美国环境保护署(US-EPA)列为优先污染物，根据其已知或可疑的致癌性，致畸性或急性毒性的化合物。微生物降解被认为是多环芳烃的主要天然降解形式。基于使用微生物降解污染物的生物修复是一种很有前途的技术，因为它具有高效率和成本效益。三十多年来，已经证明微生物具有特定的分解代谢活性，可用于修复受到低分子量和高分子量多环芳烃影响的土壤，污泥和水。但多环芳烃降解的过程非常缓慢，因为其水溶性低，导致微生物的生物利用度低。目前研究中还未发现能有效降解废水中的有害物质苯并[a]芘的方法。
发明内容
针对焦化废水中目前对苯并[a]芘的生物降解效率不高的技术瓶颈问题，本发明的目的是提供一种微生物复合菌剂，所述微生物复合菌剂是能高效降解焦化废水中苯并[a]芘的微生物复合体系。
本发明的另一目的是提供微生物复合菌剂用于处理焦化废水中的应用，特别是与苯酚共基质处理焦化废水中苯并[a]芘的应用。
本发明的另一目的是提供微生物复合菌剂处理焦化废水的方法。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种微生物复合菌剂，包括：
(1)丛毛单胞菌属(Comamonas sp.)；
(2)嗜氢菌属(Hydrogenophilus sp.)；
(3)硫杆状菌属(Thiobacillus sp.)；
(4)地杆菌属(Geobacter sp.)；
(5)Diaphorobacter sp.；
(6)Tissierella_Soehngenia sp.。
进一步的，所述微生物复合菌剂中，各个菌属的质量比为：丛毛单胞菌属2-7％、嗜氢菌属3-8％、硫杆状菌属1-5％、地杆菌属1-5％、Diaphorobactersp.70-80％、Tissierella_Soehngenia sp.10-15％。本发明还提供所述的微生物复合菌剂在焦化废水处理中的应用。
进一步的，所述微生物复合菌剂降解焦化废水中的苯并[a]芘的应用。
更进一步的，所述微生物复合菌剂与苯酚共基质降解焦化废水中的苯并[a]芘的应用。
本发明还提供一种使用所述的微生物复合菌剂处理焦化废水的方法，按需要配制微生物复合菌剂，将所述微生物复合菌剂投入到焦化废水中。
进一步的，所述微生物复合菌剂与苯酚一同投入到焦化废水中，每7天需要补充添加苯酚，保证焦化废水中苯酚有足够多的含量。
进一步的，需要在厌氧或缺氧条件下使用，焦化废水中的DO为0～0.3mg·L-1。
进一步的，需要控制焦化废水的条件在避光、密封、40℃以下。
进一步的，需要控制焦化废水的pH范围为7～7.5。
本发明使用的微生物菌种都是本领域已知的物质：丛毛单胞菌属(Comamonassp.)的GIM登录号1.1026，嗜氢菌属(Hydrogenophilus sp.)的ATCC登录号BAA-479，硫杆状菌属(Thiobacillus sp.)的ATCC登录号14574，地杆菌属(Geobacter sp.)的CGMCC登录号1.12536，Diaphorobacter sp.的CGMCC登录号No.3511，Tissierella_Soehngenia sp.的ATCC登录号25539。
有益效果：本发明首次提出了现有技术未报到过的微生物复合菌剂，该复合菌剂可用于处理降解焦化废水中的苯并[a]芘污染物，具有较好的降解效果，经过75天的微生物降解作用后，检测发现焦化废水中10mg·L-1苯并[a]芘去除率达到20％以上。同时本发明人进一步研究发现，本发明所述的微生物复合菌剂具有高效与苯酚共基质降解苯并[a]芘的作用，其利用多菌种相互协同且互不拮抗的作用，与苯酚增溶作用及共基质代谢来处理焦化废水中的苯并[a]芘以及其它有机污染物，比单纯的用微生物复合菌剂处理焦化废水中苯并[a]芘污染物效果更优，经过75天的微生物降解作用后，检测发现焦化废水中10mg·L-1苯并[a]芘去除率达到40％以上。而且300mg·L-1苯酚在7天内降解95％以上。本发明的微生物复合体系是主要降解焦化废水中的苯并[a]芘污染物，解决焦化废水中并[a]芘污染物等难降解污染物的环境污染等问题。
具体实施方式
下面对本发明的实施做详细说明，但本事实力并不对本发明做任何形式的限定，除非特别说明，苯发明采用的试剂、方法和设备均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
通过对中国广东省韶关市松山钢铁公司实际工程的三相流化床焦化废水生物处理系统的研究，为研究菌剂在焦化废水实际运行工程A-O1-H-O2系统中降解苯并[a]芘的能力，取厌氧池(A池)焦化废水作为实验对象，按照以下微生物菌剂的各组分质量分数：丛毛单胞菌属(Comamonas sp.)(GIM登录号1.1026)5％、嗜氢菌属(Hydrogenophilus sp.)(ATCC登录号BAA-479)6％、硫杆状菌属(Thiobacillus sp.)(ATCC登录号14574)2％、地杆菌属(Geobacter sp.)(CGMCC登录号1.12536)2％、Diaphorobacter sp.(CGMCC登录号No.3511)72％、Tissierella_Soehngenia sp.(ATCC登录号25539)13％，配置成菌剂。往A池内加入配置好的菌剂，与污水、污泥混合培养，再加入苯并[a]芘10mg·L-1作为单一碳源，最后往反应器通入氮气10min，最后密封、避光在35℃条件下培养，通过仪器在线监测pH、ORP、DO值，控制焦化废水中的DO为0～0.3mg·L-1，pH范围为7～7.5。分别于0天、30天、60天和75天取样测定5ml泥水混合物中的残留量，每次取样后调节pH至7.0，得到结果如表1所示。使用高通量测序及生物信息学方法来分析微生物复合菌剂降解焦化废水活性污泥中苯并[a]芘的关键优势微生物群落动态变化。通过Illumina MiSeq高通量测序技术及后续生信分析，揭示了微生物复合菌剂降解苯并[a]芘的厌氧降解焦化废水活性污泥中微生物的相对丰度和多样性。
从表1可以看出，与现有技术中的含苯并[a]芘的废水难以降解的现状相比，实施例1经过75天的微生物降解作用后，检测发现焦化废水中10mg·L-1苯并[a]芘去除率达到20％以上。
实施例2
通过对中国广东省韶关市松山钢铁公司实际工程的三相流化床焦化废水生物处理系统的研究，为研究菌剂在焦化废水实际运行工程A-O1-H-O2系统中降解苯并[a]芘的能力，按照以下微生物菌剂的各组分质量分数：丛毛单胞菌属(Comamonas sp.)(GIM登录号1.1026)5％、嗜氢菌属(Hydrogenophilus sp.)(ATCC登录号BAA-479)6％、硫杆状菌属(Thiobacillus sp.)(ATCC登录号14574)2％、地杆菌属(Geobacter sp.)(CGMCC登录号1.12536)2％、Diaphorobacter sp.(CGMCC登录号No.3511)72％、Tissierella_Soehngeniasp.(ATCC登录号25539)13％，配置成菌剂。取厌氧池(A池)焦化废水作为实验对象，加入配置好的菌剂，与污水、污泥混合培养。再加入苯并[a]芘10mg·L-1以及苯酚300mg·L-1，每隔7天添加一次苯酚。最后往反应器通入氮气10min，最后密封、避光在35℃条件下培养，通过仪器在线监测pH、ORP、DO值，控制焦化废水中的DO为0～0.3mg·L-1，pH范围为7～7.5。定期取样测定5ml泥水混合物中的残留量，分别于0天、30天、60天和75天取样测定5ml泥水混合物中的残留量，每次取样后调节pH至7.0，添加苯酚碳源，得到结果如表1所示。使用高通量测序及生物信息学方法来分析苯酚共底物降解焦化废水活性污泥中苯并[a]芘的关键优势微生物群落动态变化。通过Illumina MiSeq高通量测序技术及后续生信分析，揭示了苯酚共底物降解苯并[a]芘的厌氧降解焦化废水活性污泥中微生物的相对丰度和多样性。
从表1可以看出经过75天的微生物降解作用后，实施例2中同时添加苯酚和微生物复合菌剂，检测发现焦化废水中10mg·L-1苯并[a]芘去除率达到40％以上，而且经检测300mg·L-1苯酚在7天内降解95％以上。
表1
Figure BDA0001769629320000061

Claims (3)

1.一种微生物复合菌剂在焦化废水处理中的应用，其特征在于，由丛毛单胞菌属(Comamonas sp.)、嗜氢菌属(Hydrogenophilus sp.)、硫杆状菌属(Thiobacillus sp.)、地杆菌属(Geobacter sp.)、Diaphorobacter sp.和Tissierella_Soehngenia sp.组成；
所述微生物复合菌剂中，各个菌属的质量比为：丛毛单胞菌属2-7％、嗜氢菌属3-8％、硫杆状菌属1-5％、地杆菌属1-5％、Diaphorobactersp.70-80％、Tissierella_Soehngeniasp.10-15％；
所述微生物复合菌剂处理焦化废水的方法为：按需要配制微生物复合菌剂，将所述微生物复合菌剂投入到焦化废水中；
所述微生物复合菌剂与苯酚一同投入到焦化废水中，保证焦化废水中苯酚有足够多的含量；
所述微生物复合菌剂处理焦化废水的方法为，需要在厌氧或缺氧条件下使用，焦化废水中的DO为0-0.3mg·L-1；需要控制焦化废水的条件在避光、密封、40℃以下；需要控制焦化废水的pH范围为7-7.5。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述微生物复合菌剂用于降解焦化废水中的苯并[a]芘。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述微生物复合菌剂与苯酚共基质用于降解焦化废水中的苯并[a]芘。
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