CN111471614A

CN111471614A - 一种耐盐菌株及含高盐化工废水的生物降解方法

Info

Publication number: CN111471614A
Application number: CN202010224104.6A
Authority: CN
Inventors: 戴商; 李建昌; 田兵; 丁兴成
Original assignee: Zhejiang Runtu Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Runtu Co Ltd
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2020-07-31

Abstract

本发明公开了一种含高盐化工废水的生物降解方法。耐盐菌株，保藏编号为CGMCC NO.19340，通过筛菌，成功筛选到一株能高效降解含高盐化工废水的耐盐菌株。经16srDNA鉴定，该菌为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)。耐盐菌经过纯化、培养、驯化后，将其负载在活性炭上，构建“嗜盐生物活性碳”技术，实现对高盐化工废水的高效经济降解。生物降解过程分厌氧生化阶段和好氧生化阶段。含高盐化工废水经过简单的物化预处理后，再使用该耐盐菌对有机污染物进行降解，废水的化学需氧量COD降解率达到90％。生物降解过程分厌氧生化阶段和好氧生化阶段。

Description

一种耐盐菌株及含高盐化工废水的生物降解方法

技术领域

本发明涉及环境保护的废水处理技术领域，具体涉及一种耐盐菌株及采用耐盐菌株的含高盐化工废水的生物降解方法。

背景技术

在诸多化工生产领域中，如染料、印染、造纸、农药、采油等会产生大量的高盐废水。高盐废水属于极难处理的废水种类之一，废水中的高盐含量对普通微生物具有毒害作用，因此，不能直接用常规的活性淤泥法进行生化处理。目前，高盐废水主要采取物化法处理，存在占地面积大、投资多、治理费用高昂等问题，对行业内企业造成相当大的经济负担。因此，从环保、健康、经济等方面综合考虑，开发出一种经济有效的去除高盐废水中污染物的技术已经迫在眉睫。

耐盐菌或嗜盐菌是一类生活在各种含盐丰富场所的极端微生物，由于具有独特的细胞结构组成、生理功能和代谢机制，使这类微生物能够在高盐环境下正常生存和生长。科研人员发现，从高盐环境中分离出来的耐盐菌或者嗜盐菌在降解高盐化工废水中的有机物方面具有显著效果，由此提出高盐废水生化处理这一先进工艺。这一工艺的技术关键是寻找到或者驯化既能适应高盐环境又能高效降解有机物的耐盐菌或者嗜盐菌。

C.R.Woolard(Wat.Res.1995,29(4):1159～1168)利用从大盐湖分离出的嗜盐菌处理高含盐废水，研究表明，在批序式反应器中含盐质量分数1％～15％的合成酚废水经过7h反应处理，酚去除率达99％。F.Kargi(Enzyme and Microbial Technology,1998,22(6):427～433)采用好氧批序式反应器中进行了耐盐细菌处理含盐废水试验。在9h内，耐盐细菌对含盐5％的废水COD去除率达85％，较普通活性污泥系统处理效率提高46.5％。李维国(湖南大学学报,2008,35(2):84～88)利用从某晒盐池盐水中分离获得的一株嗜盐菌株YS-1，在SBR反应器中对其进行强化高盐制革废水处理试验，结果表明，含盐9.3％，COD为1738mg/L的高盐制革废水，经216h处理后COD去除率为98％。

其与传统方法相比，利用耐盐菌处理含高盐化工废水，具有处理成本低，设备投资小等优点。因此，开展高盐化工废水的生物降解方法的相关研究工作具有重要的经济意义和社会效益。

发明内容

本发明目的在于提供一种耐盐菌株及含高盐化工废水的生物降解方法，内容包括耐盐菌的筛选、纯化、培养、驯化和降解含高盐化工废水的技术工艺。

本发明拟处理的高盐化工废水为染料生产过程中产生的综合废水，其废水污染物成分复杂，毒性大，处理难度大。尚未见有相关用耐盐菌降解此类废水的文献报道或者工业化实例。本发明为第一次运用生化的方法处理含高盐高染料污染物综合废水。

耐盐菌的筛选方法，其原理在于，在不含碳源的培养基中，某些微生物能利用有机污染物作为碳源，进行生长代谢，并补充多种微量元素，以保证各种可能有降解功能作用的耐盐菌在筛选过程中存活，并将不能降解有机污染物的菌种淘汰，筛选出目标耐盐菌株。

本发明中的耐盐该菌是从污染的土壤中经分离，纯化，筛选得到，在LB平板上培养，37℃，24h形成直径5～8mm，白色，圆形，表面粗糙，似毛玻璃状的菌落。经16SrDNA鉴定，16S rDNA测序在RibosomalDatabase Project数据库中比对后，该菌鉴定结果为Bacilluscereus。

一种耐盐菌株，为蜡样芽孢杆菌，Bacillus cereus，由中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)保藏，地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，于2020年01月13日保藏，保藏编号为CGMCC NO.19340。

本发明通过筛菌，成功筛选到一株能高效降解含高盐化工废水的耐盐菌株。耐盐菌经过纯化、培养、驯化后，将其负载在活性炭上，构建“嗜盐生物活性碳”技术，实现对高盐化工废水中有机污染物的高效经济降解。生物降解过程分厌氧生化阶段和好氧生化阶段。

用于降解有机污染物的耐盐菌株来源于污染地区的土壤中，然后在特定的培养基上将其筛选出来。用于降解有机污染物的耐盐菌为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)。

一种含高盐化工废水的生物降解方法，包括以下步骤：

1)将培养后的耐盐菌株负载在活性炭上，得到负载后的活性炭；

2)将负载后的活性炭分别填充到厌氧生化反应器和好氧生化反应器中，然后加入含盐的化工废水驯化；

3)驯化后对含高盐化工废水在高盐环境下对有机污染物的高效降解。

将培养后的耐盐菌负载在活性炭上，将负载后的活性炭分别填充到厌氧生化反应器和好氧生化反应器中，然后用泵打入不同盐含量的染料生产过程中的含盐综合废水，含盐综合废水预先进行了物化预处理。采用阶梯式提高盐浓度的方法驯化耐盐菌在高盐环境下对有机污染物的高效降解，驯化周期10-20天。

含高盐化工废水为染料生产过程中的综合废水，废水污染物成分复杂，毒性大，处理难度大。

步骤1)中，培养采用的培养液，以每升含高盐化工废水为基准，包括以下组分：

进一步优选，培养采用的培养液，以每升含高盐化工废水为基准，包括以下组分：

所述的含高盐化工废水的盐质量百分含量为1～20％。

步骤2)中，所述的含盐的化工废水的盐质量百分含量为1～20％，盐为氯化钠、硫酸钠或二者的混盐。驯化采用阶梯式提高含盐的化工废水中盐浓度的方法驯化，驯化采用的含盐的化工废水的盐质量百分含量为1～10％，最优选的为1～7％，驯化的时间为10天～30天，进一步优选为10天～20天。

填充到厌氧生化反应器中负载后的活性炭为颗粒活性炭，目数1-30目；

填充到好氧生化反应器中负载后的活性炭为为粉末活性炭，目数为30-150目。

用于耐盐菌负载的载体，厌氧阶段为颗粒活性炭，目数1-30目；好氧阶段活性炭为粉末活性炭，目数为30-150目。

步骤3)中，所述的含高盐化工废水的盐质量百分含量为1～20％。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明中，通过筛菌，成功筛选到一株能高效降解含高盐化工废水的耐盐菌株。经16srDNA鉴定，该菌为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)。耐盐菌经过纯化、培养、驯化后，将其负载在活性炭上，构建“嗜盐生物活性碳”技术，实现对高盐化工废水的高效经济降解。含高盐化工废水经过简单的物化预处理后，再使用该耐盐菌对有机污染物进行降解，废水的化学需氧量COD降解率达到90％。生物降解过程分厌氧生化阶段和好氧生化阶段。

附图说明

图1是耐盐菌的16S rDNA测序在RibosomalDatabase Project数据库中比对后鉴定结果。

图2是耐盐菌降解高盐化工废水中有机污染物的工艺流程。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于以下列出的具体实施例。

用于降解有机污染物的耐盐菌株来源于污染地区的土壤中，然后在特定的培养基上将其筛选出来。本发明中的耐盐该菌是从污染的土壤中经分离，纯化，筛选得到，在LB平板上培养，37℃，24h形成直径5～8mm，白色，圆形，表面粗糙，似毛玻璃状的菌落。经16SrDNA鉴定，其碱基序列如SEQ ID NO：1所示，16S rDNA测序在RibosomalDatabase Project数据库中比对后，其结果如图1所示，该菌鉴定结果为Bacillus cereus，为一种新的菌种。

如图2所示，耐盐菌降解高盐化工废水中有机污染物的工艺流程采用的装置，包括：依次相连的厌氧生化反应器2、沉降槽3以及好氧生化反应器4，含盐的化工废水1从厌氧生化反应器2的进口进入，从好氧生化反应器4的出口流出。

实施例1

1L锥形瓶中加入以下培养基：每升综合废水中加入22.79g NaCl，11.18g MgCl₂·6H₂O，3.98g Na₂SO₄，1.46g CaCl₂·2H₂O，1.30g TAPSO，0.72g KCl，0.27g NH₄Cl，89.00mgNa₂HPO₄·7H₂O，83.00mg NaBr，31.00mg NaHCO₃，27.00mg H₃BO₃，24.00mg SrCl₂·6H₂O，2.60mg NaF，2.00mg FeCl₂·4H2O，2.00mg ZnCl₂，1.00mg MnCl₂，0.5mg CoCl₂，0.2mgNiCl，0.1mgCuCl₂.pH调到为7.0左右。取1g污染环境中土样放入上述培养基中，37℃下培养5天。取10ml上清液转接到新鲜的培养基中，摇床中培养7天。如此3次。富集培养液用10倍稀释法，稀释至10-4,10-5,10-6倍，用2％的琼脂Luria-Bertani(LB)平板，涂板。将分离纯化的单菌挑入LB液体培养基中，培养至对数生长后期，按1％的接种量转入5ml含培养基的试管中，以不接种的含化学染料的污水培养基为阴性对照，在25℃150r/min的培养条件下培养5天，检测污水汇总有机物降解情况，COD降解率为90％.

实施例2

60公斤豆饼粉溶解于2000L水中，加入20公斤氯化钠，3公斤硝酸钠，打开搅拌，加热煮沸15分钟，冷却至约60℃后，放料至预备好的两个1000L坦克桶中，过夜静置。用真空将上清液吸入细菌培养斧中，吸入量约1500L，然后加热煮沸约1小时后，冷却至37℃，倒入实施例1中的得到的约500ml细菌浓缩液，通气，搅拌。24小时后，结束培养。

实施例3

2000L的厌氧生化反应器中依次加入225公斤综合废水(含盐1％，COD：3000ppm)，450公斤1-3目活性炭颗粒。然后放入实施例2中约600L培养液。耐盐菌负载48小时。

2000L好氧生化反应器中依次加入约450公斤综合废水(含盐1％，COD：3000ppm)，300公斤30-80目活性炭颗粒，放入实施例2中约900L培养液，鼓泡。耐盐菌负载48小时。

细菌负载结束后，放掉原先池中的水，加入新鲜的综合废水(含盐1％，COD：3000ppm)。之后，开始连续进水，曝气。盐含量逐渐由1％提高到7％左右，废水在生化反应器中的停留时间为48小时，驯化时间为20天。

实施例4

驯化结束后，开始对综合废水进行有机污染物的降解，进水氯化钠和硫酸钠的混盐含量为5～7％，COD为2500～4000ppm，出水COD小于500ppm，稳定运行约六个月，期间COD降解率最大达到95％左右。

实施例5

将进水盐调整为7～10％硫酸钠，COD为2500～4000ppm，2天后稳定运行，出水COD小于500ppm，稳定运行约两个月。

实施例6

将进水盐调整为5～7％氯化钠，COD为2500～3500ppm，2天后稳定运行，出水COD小于500ppm，稳定运行约一个月。

实施例7

将进水盐调整为15％硫酸钠，COD为2500～3000ppm，3天后稳定运行，出水COD小于500ppm，稳定运行约1个月。

实施例8

将进水盐调整为10％氯化钠，COD为2000～2500ppm，3天后稳定运行，出水COD小于500ppm，稳定运行约一个月。

序列表

<110> 戴商浙江闰土股份有限公司

<120> 一种耐盐菌株及含高盐化工废水的生物降解方法

<160> 1

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 1458

<212> DNA

<213> Bacillus cereus

<400> 1

gtcgacttcc cccaatcatc tgtcccacct taggcggctg gctccaaaaa ggttacccca 60

ccgacttcgg gtgttacaaa ctctcggggt gtgacgggcg gtgtgtacaa ggcccgggaa 120

cgtattcacc gcggcatgct gatccgcgat tacaagcgat tccggcttca tgtaggcaag 180

ttgcagccta caatccgaac tgaaaacggt tttatgaaat tagctccacc tcgcggtctt 240

gcagctcttt gtaccgtcca ttgtagcacg tgtgtagccc aggtcataag gggcatgatg 300

atttgacgtc atccccacct tcctccggtt tgtcaccggc agtcacctta aagtgcccaa 360

ctaaatgatg gcaactaaaa tcaagggttg cgctcgttgc gggacttaac ccaacatctc 420

acgacacgag ctgacgacaa ccatgcacca cctgtcactc tgctcccgaa ggagaagccc 480

tatctctagg gttgtcaaag gatgtcaaga cctggtaagg ttcttcgcgt tgcttcgaat 540

taaaccacat gctccaccgc ttgtgcgggc ccccgtcaat tcctttgagt ttcagccttg 600

cggccgtact ccccaggcgg agtgcttaat gcgttaactt cagcactaaa gggcggaaac 660

cctctaacac ttagcactca tcgtttacgg cgtggactac cagggtatct aatcctgttt 720

gctccccacg ctttcgcgcc tcagtgtcag ttacagacca gaaagtcgcc ttcgccactg 780

gtgttcctcc atatctctac gcatttcacc gctacacatg gaattccact ttcctcttct 840

gcactcaagt ctcccagttt ccaatgaccc tccacggttg agccgtgggc tttcacatca 900

gacttaagaa accacctgcg cgcgctttac gcccaataat tccggataac gcttgccacc 960

tacgtattac cgcggctgct ggcacgtagt tagccgtggc tttctggtta ggtaccgtca 1020

aggtgccagc ttattcaact agcacttgtt cttccctaac aacagagttt tacgacccga 1080

aagccttcat cactcacgcg gcgttgctcc gtcagacttt cgtccattgc ggaagattcc 1140

ctactgctgc ctcccgtagg agtctgggcc gtgtctcagt cccagtgtgg ccgatcaccc 1200

tctcaggtcg gctacgcatc gttgccttgg tgagccgtta cctcaccaac tagctaatgc 1260

gacgcgggtc catccataag tgacagccga agccgccttt caatttcgaa ccatgcggtt 1320

caaaatgtta tccggtatta gccccggttt cccggagtta tcccagtctt atgggcaggt 1380

tacccacgtg ttactcaccc gtccgccgct aacttcataa gagcaagctc ttaatccatt 1440

cgctcgactg catttgct 1458

Claims

1.一种耐盐菌株，其特征在于，保藏编号为CGMCC NO.19340。

2.根据权利要求1所述的耐盐菌株在降解含高盐化工废水中的应用。

3.一种含高盐化工废水的生物降解方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将培养后的耐盐菌株CGMCC 19340负载在活性炭上，得到负载后的活性炭；

4.根据权利要求3所述的含高盐化工废水的生物降解方法，其特征在于，步骤1)中，培养采用的培养液，以每升含高盐化工废水为基准，包括以下组分：

调节pH为6.5～7.5。

5.根据权利要求4所述的含高盐化工废水的生物降解方法，其特征在于，步骤1)和3)中，所述的含高盐化工废水的盐质量百分含量为1～20％，盐为氯化钠、硫酸钠或二者的混盐。

6.根据权利要求3所述的含高盐化工废水的生物降解方法，其特征在于，步骤2)中，驯化采用阶梯式提高含盐的化工废水中盐浓度的方法驯化。

7.根据权利要求3所述的含高盐化工废水的生物降解方法，其特征在于，步骤2)中，驯化采用的含盐的化工废水的盐质量百分含量为1～20％，盐为氯化钠、硫酸钠或二者的混盐。

8.根据权利要求7所述的含高盐化工废水的生物降解方法，其特征在于，驯化采用的含盐的化工废水的盐质量百分含量为1～10％，盐为氯化钠、硫酸钠或二者的混盐。

9.根据权利要求3所述的含高盐化工废水的生物降解方法，其特征在于，步骤2)中，驯化的时间为10天～30天。

10.根据权利要求3所述的含高盐化工废水的生物降解方法，其特征在于，步骤2)中，填充到厌氧生化反应器中负载后的活性炭为颗粒活性炭，目数1-30目；

填充到好氧生化反应器中负载后的活性炭为粉末活性炭，目数为30-150目。