CN112574909A

CN112574909A - 一种耐盐的可修复污染水体的短小芽孢杆菌szg-ny-002及复合菌剂及应用

Info

Publication number: CN112574909A
Application number: CN202011449742.4A
Authority: CN
Inventors: 荆峰洋; 吴定心; 朱海; 孟希
Original assignee: Wuhan Shuizhiguo Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: Wuhan Shuizhiguo Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2021-03-30
Anticipated expiration: 2040-12-09
Also published as: CN112574909B

Abstract

本发明属于污染治理技术领域，具体涉及一种耐盐的可修复污染水体的短小芽孢杆菌SZG‑NY‑002及复合菌剂及应用，所述的短小芽孢杆菌SZG‑NY‑002的保藏编号为CCTCC NO：M2020549，该菌株可处理高盐工业废水，将其与短小芽孢杆菌SZG‑NY‑001复配后，获得的复合菌剂，对于高盐工业废水处理的降解率更高，大大提高了高盐废水中COD的降解效果。

Description

一种耐盐的可修复污染水体的短小芽孢杆菌SZG-NY-002及复合菌剂及应用

技术领域

本发明属于污染治理技术领域，具体涉及一种耐盐的可修复污染水体的短小芽孢杆菌 SZG-NY-002及复合菌剂及应用。

背景技术

高含盐量废水是指总含盐质量分数≥1％的废水。该类废水除含有大量的无机盐外还含有有机物和至少3.5％的总溶解固体物。其包括的高盐生活废水和高盐工业废水，主要来源有两个方面：一是海水被直接用于日常生活和工业生产，如海水用于冲厕、冲洗道路和工业冷却水等，导致排放废水中还有大量的无机盐；二是有些行业如海产品、奶制品加工、肉类加工、印染、造纸、化工、制药、石油以及发酵等工业生产排放大量的高浓度无机盐废水。这些盐的存在对常规生物处理有明显的抑制作用，而高盐环境中仍能降解有机污染物的特殊微生物，即耐盐微生物既具有生物法处理废水的高竞争优势，又能达到修复污染水体的目的。

芽孢杆菌属物种能够利用降解多种有机物，表现出多种多样的生理能力，从嗜冷到嗜热，嗜酸到嗜碱，一些菌株是耐盐的，一些是嗜盐的，因为其广泛的分布和多样的抗逆能力，所以芽孢杆菌在生物法处理废水中具有巨大的潜力。如专利CN111662848A公开了一种耐盐地衣芽孢杆菌的培养方法及应用，主要针对于高盐环境下对废水中残留的谷氨酸的合成利用，解决谷氨酸废液含糖量高的问题。但该菌株的作用体系比较单一，仅仅针对谷氨酸废液，对于其他类型的高COD废水的修复的作用未提及。

大部分已公开的耐盐微生物一般能耐受10％及以下的盐度。如CN106635858A公开了一种副球菌及其培养应用，耐盐范围为1.0wt％～8.0wt％；CN106190875A公开了一种高盐耐受环境下的耐盐菌菌株及其筛选方法和应用，其耐盐菌株的耐盐能力为NaCl质量浓度为8％； CN106635860A公开了一种耐盐微生物菌剂及其制备方法和应用，其中的副球菌、北见微杆菌和施氏假单胞菌的耐受含盐量为1wt％-10wt％。

发明内容

本发明的目的是针对目前环境高盐污染水体修复技术难度大，一般生物修复方法效率低的问题，提供了一种耐盐的可修复污染水体的短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)SZG-NY-002，所述菌株的保藏编号为CCTCC NO:M 2020549。

本发明的另一个目的在于提供了短小芽孢杆菌SZG-NY-002在处理高盐工业废水中的应用。

为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

短小芽孢杆菌SZG-NY-002的获得：

湖北某盐湖新鲜污泥，稀释后取10^-4，10^-5，10^-6三个梯度涂布，37℃培养一天，挑取单菌落接种到斜面上。

以含盐浓度为5.0％(即100g水添加5g氯化钠)，10.0％，15.0％，20.0％，25.0％，30.0％的LB固体培养基划线培养，30℃下培养3天，观察其生长情况，从中选择出3株耐盐性能较好的菌株，并对他们进行归属鉴定，最终鉴定出两株耐盐短小芽孢杆菌。

其中的一株已于2020年09月28日送至中国典型培养物保藏中心保藏，分类命名：Bacillus pumilusSZG-NY-002，保藏编号为CCTCC NO:M 2020549，本发明或称为短小芽孢杆菌002或是短小芽孢杆菌SZG-NY-002。

上述的短小芽孢杆菌为革兰氏阳性菌，好氧生长，水解淀粉，接触酶反应阳性，氧化酶和卵磷脂酶反应阴性，生长温度10℃～45℃；菌落特征：光学显微镜下菌株呈短杆状，琼脂平板培养基上呈现白色，较湿润，边缘整齐、圆形、小而凸起。

短小芽孢杆菌SZG-NY-002的应用，包括利用该短小芽孢杆菌处理工业废水COD的降解，或者将该短小芽孢杆菌作为有效成分或有效成分之一制备成工业废水COD降解剂。

以上所述的应用中，优选的，是将短小芽孢杆菌SZG-NY-001和短小芽孢杆菌 SZG-NY-002复配后用于处理工业废水COD的降解，或是制备成工业废水COD降解剂，所述短小芽孢杆菌SZG-NY-001的保藏编号为CCTCC NO:M 2020550。

以上所述的应用中，优选的，所述的短小芽孢杆菌SZG-NY-001和短小芽孢杆菌SZG-NY-002的有效菌浓度为1:0.5-2；

以上所述的应用中，所述的工业废水包括但不限于肉类加工、印染、造纸、化工、制药、石油或发酵等工业生产排放的无机盐工业废水。

以上所述的应用中，优选的，所述的工业废水为高盐工业废水，其盐度为13g/L～165g/L；更优选的盐度为120g/L～165g/L。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明中公开的短小芽孢杆菌SZG-NY-002与已知耐盐菌相比，其可耐受14％的氯化钠的盐度；可以在更高的工业盐度下发挥其COD降解能力，对于环境应用具有潜在的优势。

2)本发明提供的短小芽孢杆菌SZG-NY-002除了可在高盐度的情况下有极高的COD降解能力，其还不受废水中的其他因素影响，例如，废水中TN、氨氮、TP的高低，对其COD 的降解效率几乎无影响；且特别适合含有对羟基苯甲醛和甲苯磺酰氯混合废水中COD的处理。

3)将本发明的短小芽孢杆菌SZG-NY-002与短小芽孢杆菌SZG-NY-001复配后，制得的复合菌剂，利用菌株之间的协同作用，加快对有机污染物的降解速率，对多种有毒物质耐受能力强，而且多个菌株组成的菌群结构更加稳定，适应性能更强，克服了现有技术的缺陷。

具体实施方式

以下将对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

本发明所述技术方案，如未特别说明，均为本领域的常规方案；所述试剂或材料，如未特别说明，均来源于商业渠道。在本发明实施例中，工业含盐废水的可溶性CODcr、TN、氨氮、TP、盐度(g/L)的检测方法参考HJ399-2007化学需氧量的测定快速消解法、HJ 636—2012碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法、HJ 535-2009纳氏试剂分光光度法、 GB11893-89总磷的测定钼酸铵分光光度法、国标水体SL 79-1994矿化度的测定方法。

实施例1：

短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)SZG-NY-001和Bacillus pumilus SZG-NY-002的获得：

取湖北某盐湖新鲜污泥，稀释后取10^-4，10^-5，10^-6三个梯度涂布，37℃培养一天，挑取单菌落接种到斜面上。

以含氯化钠盐浓度为5.0％(即100g水添加5g氯化钠)，10.0％，15.0％，20.0％，25.0％，30.0％的LB固体培养基划线培养，30℃下培养3天，观察其生长情况，从中选择出3株耐盐性能较好的菌株，并对他们进行归属鉴定，最终鉴定出两株耐盐短小芽孢杆菌。

上述的两株菌已于2020年09月28日送至中国典型培养物保藏中心保藏，分类命名： Bacillus pumilusSZG-NY-001，保藏编号为CCTCC NO:M 2020550，地址：中国武汉武汉大学，本发明或称为短小芽孢杆菌001；另一株短小芽孢杆菌的分类命名：Bacilluspumilus SZG-NY-002，保藏编号为CCTCC NO:M 2020549，地址：中国武汉武汉大学，本发明或称为短小芽孢杆菌002。

实施例2：

短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)SZG-NY-001和Bacillus pumilus SZG-NY-002的发酵培养：

摇瓶培养基：蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，干酪素5g/L，KCl 2g/L，柠檬酸钠3g/L， MgSO₄`7H₂O 20g/L，NaCl 80g/L，制霉素50mg/L，pH8.0，其余为水。

用接种环挑取平板上短小芽孢杆菌SZG-NY-001或SZG-NY-002单菌落，接种于上述培养基中，在温度30℃、200rpm/min的条件下震荡培养24h后得到液体菌剂种子液，两种菌的种子液的有效菌浓度均为1×10⁸cfu/mL。

实施例3：

短小芽孢杆菌SZG-NY-001和SZG-NY-002的耐盐性检测：

在含浓度为0％、12％、14％、16％、18％、20％的NaCl的LB培养基中接入5％的短小芽孢杆菌SZG-NY-001或SZG-NY-002种子液，培养24h后进行平板计数，结果如下：

不同NaCl浓度培养基中短小芽孢杆菌001的生长情况

结果显示，短小芽孢杆菌001在NaCl浓度不高于14％时，对于本发明的生长基本没有抑制作用；当NaCl浓度大于16％后，有明显的抑制生长作用，菌浓度大幅度下降；当NaCl浓度为18％时，菌浓度仅为3×10⁵cfu/m。因此，其最高耐受16％的氯化钠的盐度。

不同NaCl浓度培养基中短小芽孢杆菌002的生长情况

NaCl浓度	菌浓(cfu/mL)
		0％	1×10<sup>8</sup>
12％	7×10<sup>7</sup>
		14％	8×10<sup>6</sup>
16％	5×10<sup>5</sup>
		18％	2×10<sup>5</sup>
20％	1×10<sup>4</sup>

结果显示，短小芽孢杆菌002在NaCl浓度不高于14％时，对于本发明的生长基本没有抑制作用；当NaCl浓度大于14％后，有明显的抑制生长作用，菌浓度大幅度下降；当NaCl浓度为16％时，菌浓度仅为5×10⁵cfu/mL。因此，其最高耐受14％的氯化钠的盐度。

实施例4：

短小芽孢杆菌SZG-NY-001单菌制剂在处理高盐废水中的应用：

取100ml工业含盐废水置于250ml三角瓶中，按体积比1％接种活化好的短小芽孢杆菌 (Bacillus pumilus)SZG-NY-001种子液(有效菌浓度10⁸cfu/ml)，置于30℃条件下200rpm 培养，每天检测可溶性COD。

待处理的工业含盐废水的水质情况(mg/L)

上述表格中，所述的“对羟基苯甲醛和甲苯磺酰氯混合废水”为染料及染料中间体废水。

“对甲苯磺酰胺废水”为染料中间体废水。

“化工废水”为增塑剂、橡塑发泡剂、染料中间体混合废水。

待处理废水投Bacillus pumilusSZG-NY-001后的COD降解情况(mg/L)

由上表可知，短小芽孢杆菌SZG-NY-001能够耐受工业盐含量为16.5％左右的废水，投菌后COD降低效果较明显。

实施例5：

短小芽孢杆菌SZG-NY-002单菌制剂在处理高盐废水中的应用：

取100ml工业含盐废水置于250ml三角瓶中，按体积比1％接种活化好的短小芽孢杆菌 (Bacillus pumilus)SZG-NY-002(有效菌浓度10⁸cfu/ml)，置于30℃条件下200rpm培养，每天检测可溶性COD。

待处理的含盐废水的水质情况(mg/L)

“对甲苯磺酰胺废水”为染料中间体废水。

处理废水投Bacillus pumilus SZG-NY-002后的COD降解情况(mg/L)

短小芽孢杆菌SZG-NY-002虽然在实验室阶段测试对氯化钠的耐受程度为14％，但由于工业废水盐度的复杂性，其对工业盐度为16.5％的废水，依然有很好的COD处理效果。

实施例6：

短小芽孢杆菌SZG-NY-001和SZG-NY-002的复合菌剂在处理高盐废水中的应用：

短小芽孢杆菌SZG-NY-001、短小芽孢杆菌SZG-NY-002按有效菌浓度为1:1混合，得到的混合菌液的有效均浓度为10⁸cfu/ml；

取100ml废水置于250ml三角瓶中，将该复合菌液按体积比1％接种，置于30℃条件下 200rpm培养，每天检测可溶性COD。

待处理的含盐废水的水质情况(mg/L)

“对甲苯磺酰胺废水”为染料中间体废水。

处理废水投复合菌剂后的COD降解情况(mg/L)

从上述结果可以看到，当短小芽孢杆菌SZG-NY-001和SZG-NY-002混配后，以相同的菌浓度，相同的接种量对相同的废水进行处理，其COD的降解率有显著提高。

实施例7：

短小芽孢杆菌复合菌剂的制备和应用：

短小芽孢杆菌SZG-NY-001、短小芽孢杆菌SZG-NY-002按有效菌浓度为1:1混合后，取5g溶于100mL含1％的红糖水中，曝气30min，得到复合菌剂活化液1亿cfu/mL；混合前，两株短小芽孢杆菌有效菌浓度均为100亿cfu/g。

取1mL复合菌剂活化液投加到总体积为200mL的含盐废水水体中，并以尿素作为氮源，磷酸氢二钾作为磷源补充氮磷营养至碳：氮：磷＝100:5:1，并将摇瓶置于摇床中在30℃下以 200rpm/min的转速进行模拟降解实验。

待处理的工业含盐废水的水质情况(mg/L)

编号	样品	可溶性CODcr	TN	氨氮	TP	盐度(g/L)
							1	湖北石化含盐废水	371.1	10.58	7.08	0.5	78.53
2	印染高盐母液废水	60360	73515	60609	8.14	132.65
							3	河北橡胶废水	3130	189.05	168.25	51.3	32.69
4	十堰垃圾渗滤液	4420	1393.5	1362.17	8.85	45.68
							5	制药废水	3540	865.75	156.89	0.12	67.59

实际废水处理效果(mg/L)

编号	样品	处理时长	初始COD	处理后COD	降解率
						1	湖北某石化含盐废水	48h	371.1	109.3	70.54％
2	印染高盐母液废水	96h	60360	48964	18.89％
						3	河北橡胶废水	48h	3130	492.5	84.27％
4	十堰垃圾渗滤液	96h	4420	1715.6	61.19％
						5	制药废水	72h	3540	1520	57.06％

本发明所述的短小芽孢杆菌SZG-NY-001及其复合菌剂对实际含盐废水的适应性和处理效果明显优于一般情况，在高盐条件下仍具有较强的COD降解功能，可单独采用纯菌株处理含盐废水，也可以采用作为外源功能微生物投加到现有的工艺中使用，与原有菌株协同加强整个系统的COD降解能力。

Claims

1.一株分离的短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus），所述的短小芽孢杆菌的保藏编号为CCTCC NO: M 2020549。

2.权利要求1所述的短小芽孢杆菌在降低工业废水中COD中的应用。

3.权利要求1所述的短小芽孢杆菌在制备成工业废水COD降解剂中的应用。

4.一种微生物复合菌剂，包括权利要求1所述的短小芽孢杆菌和短小芽孢杆菌SZG-NY-001，所述的短小芽孢杆菌SZG-NY-001的保藏编号为CCTCC NO: M 2020549。

5.权利要求4所述的微生物复合菌剂，其特征在于：权利要求1所述的短小芽孢杆菌和短小芽孢杆菌SZG-NY-001的有效菌含量为0.5-2：1。

6.权利要求4所述的微生物复合菌剂在降低工业废水中COD中的应用。

7.权利要求4所述的微生物复合菌剂在制备成工业废水COD降解剂中的应用。

8.根据权利要求2或3或6或7所述的应用，所述的工业废水为肉类加工、印染、造纸、化工、制药、石油或发酵生产的无机盐工业废水。

9.根据权利要求8所述的应用，所述的工业废水为高盐工业废水，盐度为13g/L~165g/L。

10.根据权利要求9所述的应用，所述的高盐工业废水的盐度为120g/L~165g/L。