CN109266583B - 一种使用牡蛎壳作为载体的污水处理菌制品 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种污水处理的制品，即一种使用牡蛎壳作为载体的污水处理菌制品。本发明所提供的污水处理菌制品，是将污水治理菌的菌液接种到牡蛎壳上进行培养制成的；其中所述的污水治理菌，为芽孢杆菌属的qd‑wb‑n5菌，其于2018年7月2日保藏在位于中国武汉，武汉大学的中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC M 2018432。本发明使用筛选的芽孢杆菌属的qd‑wb‑n5菌，用牡蛎壳作为载体制成的生物膜可以有效在低温环境下处理污水和污水形成的污泥；从而能有效解决北方冬天室外污水处理效率低下的问题。

Description

一种使用牡蛎壳作为载体的污水处理菌制品

技术领域

本发明属于环境处理技术领域，具体涉及一种使用牡蛎壳作为载体的污水处理菌制品。

背景技术

城市污水即城市地区范围内的生活污水、工业废水和径流污水。一般由城市管渠汇集并应经城市污水处理厂进行处理后排入水体。城市污水中除含有大量有机物及病菌、病毒外，由于工业的高度发展，工业废水的水量(约占城市污水总量的60～80％)水质日趋复杂和径流污水的污染日趋严重，使城市污水含有各种类型、不同程度的各种有毒、有害污染物。城市污水的处理涉及很多方面，必须对下水道体制，污水处理厂的位置和处理工艺，处理后污水的利用和排放要求等进行综合规划。

城市污水按来源可分为生活污水、工业废水和径流污水。其中生活污水主要来自家庭、机关、商业和城市公用设施。其中主要是粪便和洗涤污水，集中排入城市下水道管网系统，输送至污水处理厂进行处理后排放。其水量水质明显具有昼夜周期性和季节周期变化的特点。

工业废水在城市污水中的比重，因城市工业生产规模和水平而不同，可从百分之几到百分之几十。其中往往含有腐蚀性、有毒、有害、难以生物降解的污染物。因此，工业废水必须进行处理，达到一定标准后方能排入生活污水系统。生活污水和工业废水的水量以及两者的比例决定着城市污水处理的方法、技术和处理程度。

城市径流污水是雨雪淋洗城市大气污染物和冲洗建筑物、地面、废渣、垃圾而形成的。这种污水具有季节变化和成分复杂的特点，在降雨初期所含污染物甚至会高出生活污水多倍。

在对污水进行处理的时候，从各种类型的水中分离出来的累积的固体沉淀物，潮湿或与液体成份混合在一起形成污水淤泥，是自然或人工处理过程的产物。城市污水、给水厂及工业废水处理站，在生产过程中不断地排出大量污泥，污水厂的污泥数量约占处理量的0.3％～0.5％，这些污泥需要进一步处理。

但是，污水处理后产生的污泥除了含有生活污水中的高氨氮含量外，还包含有毒有害物质，例如有毒重金属离子等物质；从而抑制降氨氮菌的生长。而且考虑到北方冬天水体温度低；也需要在低温环境下能有效对污水、污泥进行处理的菌株。

发明内容

本发明提供一种污水处理的制品，即一种使用牡蛎壳作为载体的污水处理菌制品，从而弥补现有技术的不足。

本发明所提供的污水处理菌制品，是将污水治理菌的菌液接种到牡蛎壳上进行培养制成的；

所述的菌制品，为生物膜；

所述的污水治理菌，为芽孢杆菌属qd-wb-n5(bacillus sp.qd-wb-n5)菌，其于2018年7月2日保藏在位于中国武汉，武汉大学的中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC NO:M 2018432；

所述的生物膜，其一种制备方法如下：

1)菌株的扩大培养：将qd-wb-n1菌接种在扩大培养基中培养后获得扩大培养液；

所述的培养基的一种具体组成如下：在1000ml中含有氯化钠8-12g、胰蛋白胨7-13g、酵母粉4-7g；pH 7.0-7.8；

扩大培养的条件如下：20-25℃、100-120r/min水浴摇床培养24-32h；

2)细菌附着在牡蛎壳粉上：将粉碎的牡蛎壳进行消毒后，放入挂膜用的容器内；再将步骤1)扩大培养的培养液均匀泼洒于牡蛎壳上，然后在容器内加入浓度为1.0-2.0g/L的葡萄糖溶液促进微生物生长；培养5-7天后制成生物膜。

所制成的生物膜用于污水处理。

本发明使用筛选的芽孢杆菌属的qd-wb-n5菌，用牡蛎壳作为载体制成的生物膜可以有效在低温环境下处理污水和污水形成的污泥；从而能有效解决北方冬天室外污水处理效率低下的问题。

具体实施方式

牡蛎是常见的养殖贝类，我国牡蛎产量占世界牡蛎养殖产量的首位，沿海各省有牡蛎20多种。目前对牡蛎的开发主要是加工其可食用部分，而大量贝壳则作为垃圾被丢弃。考虑到牡蛎壳内部具有为数众多的孔道，使制成的牡蛎壳粉(或更大体积的碎片)具有较强的吸附能力，从而能用于作为污水处理菌的吸附载体。申请人在筛选获得了耐低温，且具有一定抗重金属活性的污水处理菌后，用牡蛎壳作为载体来制备生物膜；从而促成了本发明。

下面结合实施例对本发明进行详细的描述。

实施例1：菌株的筛选与鉴定

1、初步筛选

2016年1月在青岛的流亭工业园采集其排污渠中的污水和底层污泥样品，取样时水温5℃；该处水渠多年来就是附近的皮革厂、金属加工厂的排水渠，属于重金属离子严重超标的富营养污染水体。将取回的样品过滤后，滤液用纯净水进行10¹-10⁴倍稀释后，稀释液取10μl涂布于LB固体培养基上进行培养，培养温度为14℃，培养72h后出现肉眼可见的菌落。然后将肉眼可见的菌落分别划线到耐重金属定向筛选培养板上进行培养(蛋白胨10g、酵母费5g、NaCl 10g、H₂O；Pb 2mg/L、Cu 2mg/L；其中Pb、Cu浓度是国家规定的V类水的20倍)；培养温度14℃，培养时间72h。对于培养出现的单菌落再进行复筛；共对17株单菌落进行复筛。

2、复筛

配置高氨氮含量的培养基，其配方如下：氯化铵50.00mg、葡萄糖390.00mg加水定容到1000ml。

将初步筛选获得的17株待筛选菌株分别接入到10ml的LB液体培养基中，温度14℃培养24h，取培养好的菌液1mL于离心管中，置于离心机中离心收集菌体。再将收集的菌体接入灭菌后的高氨氮含量的培养基中，置于摇床(14℃，180r/min)培养48h后，用靛青蓝分光光度法测量氨氮，以筛选出具有氨氮降解功能的菌株。

筛选出8株具有良好氨氮降解功能的菌株，分别命名为qd-wb-n1、qd-wb-n2、qd-wb-n3、qd-wb-n4、qd-wb-n5、qd-wb-n6、qd-wb-n7、qd-wb-n8。

3、对上述筛选出的8株菌株再次进行筛选，具体筛选过程如下：

首先配制含有重金属离子的高氨氮含量的培养基，其配方如下：氯化铵50.00mg、葡萄糖390.00mg、Pb 2mg/L、Cu2mg/L；加水定容到1000ml。

选取筛选得到的8株细菌接种至LB液体培养基中培养24h，然后按照复筛的方法将细菌离心后分别接至含有重金属离子的高氨氮含量的培养基中，置于摇床(14℃，180r/min)培养36h，用靛青蓝分光光度法测定氨氮浓度，用盐酸萘乙二胺分光光度法测定亚硝氮浓度；并用活细胞计数法检测培养液中菌的数量。

筛选结果表明，上述8株细菌都能够不同程度上降解水体中的氨氮，其中qd-wb-n5的效果最好，在36h时降解率可达67.32％，且qd-wb-n5株的菌液中活菌数量也最多；表明该菌株具有耐高浓度重金属的能力，且在低温条件下也就有良好的降解水体中的氨氮的效果；最终选择该菌株进行污水处理的研究。

qd-wb-n5菌的革兰氏染色为阳性，在LB固体培养基上形成为圆形白色不透明的菌落；用16S rRNA的基因序列，并在NCBI中用BLAST进行同源序列比对，发现该菌株与芽孢杆菌属枯草芽孢杆菌的遗传相似性最高，但也存在明显的差异。命名为枯草芽孢杆菌qd-wb-n5株((Bacillus sp.qd-wb-n5株)；其于2018年7月2日保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC M 2018432。

实施例2：qd-wb-n5株对污水的处理效果

将qd-wb-n5株用LB培养基进行扩大培养后，按照10％的接种量接种到污水处理厂采集的污水水体中，水体的Ph值为6.8，COD值为695.2mg/L，水体中的重金属Pb的浓度为1.13mg/L。在14℃和35℃下、150rpm/min恒温水浴培养20h，然后在3000rpm/min离心10min，取上清液，测定上清液的COD值。同时使用保藏在中国典型培养物保藏中心的枯草芽孢杆菌CM-A12株作为对照；每种菌株分别做三个平行实验。

结果表明，在14℃下qd-wb-n5株对污水的有机物降解率为47.94％；而CM-A12株在同样条件下对污水的有机物降解率仅为23.40％。在20℃条件下，qd-wb-n5株对污水的有机物降解率为70.35％；CM-A12株对污水的有机物降解率为50.85％(表1)。上述结果表明本发明筛选的qd-wb-n5株即能耐高浓度的重金属，并且在低温下具有氨氮降解的能力；能用作污水处理的菌株来使用。

表1：降解后的污水样品的COD值(mg/L)

注：表格中为降解后的污水样品的COD值(mg/L)。

实施例3用牡蛎壳作为载体制备生物膜

将qd-wb-n5株进行扩大培养后，用牡蛎壳作为载体来制备生物膜。

1)菌株的扩大培养：将qd-wb-n1菌接种在扩大培养基中培养后获得扩大培养液；扩大培养基是在1000ml添加氯化钠8-12g、胰蛋白胨7-13g、酵母粉4-7g；调节pH 7.0-7.8；

扩大培养的条件如下：20-25℃、100-120r/min水浴摇床培养24-32h；

2)细菌附着在牡蛎壳粉上：将粉碎的牡蛎壳进行消毒后装入网袋中，放入挂膜用的容器内；再将步骤1)扩大培养的培养液均匀泼洒于牡蛎壳上，然后在容器内加入浓度为1.0-2.0g/L的葡萄糖溶液促进微生物生长；培养5-7天后制成生物膜；成熟后的牡蛎壳网袋会有粘液出现。

用制成的生物膜用于污水治理。

在2017年11月中旬，将成熟的生物膜放入30L的污水水体中，水体水温为17℃，水体中COD值为210mg/L，NH₄ ⁺-N1.5 mg/L NO₃ ^—N 25mg/L pH 7.2；充气条件下处理72h。检测结果表明24h后COD去除率为56％，氨氮去除率为60％，硝酸氮去除率为65％；在72h后，COD去除率为88％，氨氮去除率为90％，硝酸氮去除率接近100％；已达到了排放标准。

上述结果表明用qd-wb-n5株制备的污水治理生物膜能在低温条件下有效的处理污水，从而克服北方冬季室外条件下污水处理效率低下的问题。

序列表

<110> 青岛农业大学

<120> 一种使用牡蛎壳作为载体的污水处理菌制品

<160> 1

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 1534

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 1

gagtatgatc atggctcagg acgaacgctg gcggcgtgcc taatacatgc aagtcgagcg 60

gacagatgcg agcttgctcc ctgatgttag cggcggacgg gtgagtaaca cgtgtgtaac 120

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caaggtagcc gtatcggaag gtgcgactgg atca 1534

Claims (3)

1.一种生物膜，其特征在于，所述的生物膜是将保藏编号为CCTCC M 2018432的芽孢杆菌的菌液接种到牡蛎壳上进行培养制成的；

所述的生物膜，其制备方法包括如下的步骤：

1）菌株的扩大培养：将保藏编号为CCTCC M 2018432的芽孢杆菌（Bacillus sp.）接种在扩大培养基中培养后获得扩大培养液；

2）细菌附着在牡蛎壳粉上：将粉碎的牡蛎壳进行消毒后，放入挂膜用的容器内；再将步骤1）扩大培养的培养液均匀泼洒于牡蛎壳上，然后在容器内加入浓度为1.0-2.0g/L的葡萄糖溶液促进微生物生长；培养5-7天后制成生物膜。

2.如权利要求1所述的生物膜，其特征在于，所述的扩大培养基的组成如下：在1000ml中含有氯化钠8-12g、胰蛋白胨 7-13g、酵母粉 4-7g；pH 7.0-7.8。

3.如权利要求1所述的生物膜，其特征在于，所述的扩大培养的条件如下：20-25℃、100-120r/min水浴摇床培养24-32h。