CN113980864A

CN113980864A - 一种cod降解菌及其应用

Info

Publication number: CN113980864A
Application number: CN202111424332.9A
Authority: CN
Inventors: 金文标; 陈洪一; 韩炜; 毛新瑞; 车林; 张乃心
Original assignee: Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Current assignee: Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Priority date: 2021-11-26
Filing date: 2021-11-26
Publication date: 2022-01-28

Abstract

本发明提供了一种COD降解菌及其应用，所述菌株CW2包括革兰氏染色阳性的蜡状芽孢杆菌，本发明提供的蜡样芽孢杆菌CW2具有较高的COD降解效能，扩大培养后，可用于生物法去除污水中COD工艺，能够改善有生活污水出水水质，具有较高的应用价值，应用于生活污水处理，处理效率高，投入成本低，操作简单方便，无污染。

Description

一种COD降解菌及其应用

技术领域

本发明涉及环境微生物技术领域，特别是涉及一种COD降解菌及其应用。

背景技术

有机污染物的去除效果是生活污水处理效果的重要衡量标准，COD是重要的考察指标。生活污水中的COD大多为易降解的糖类、蛋白质等，但随着社会经济的快速发展，化妆品、洗涤剂等在日常生活中被广泛应用，生活污水中的难降解的污染物含量逐渐提高，如直链烷基苯磺酸钠(LAS)、纤维素、木质素、油脂等。相对于化学去除方法，微生物菌剂具有显著的优势，对易于降解的有机污染物，微生物菌剂可以提高污水处理系统的降解速率；对于难降解的有机污染物，可以选取有针对性的微生物菌剂可以改善其去除效果。

目前，国内市场上的微生物菌剂降解水平有限，且由于污染环境及污染物的特殊性，效果难以得到保证。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种COD降解菌及其应用。具体内容如下：

第一方面，本发明提供了一种COD降解菌株CW2，所述菌株包括革兰氏染色阳性的蜡状芽孢杆菌。

优选地，所述COD降解菌株CW2淀粉水解、明胶液化、氧化酶和接触酶反应均呈阳性，甲基红反应呈阳性，V-P反应呈阴性。

优选地，所述COD降解菌菌株筛选自生活污水。

第二方面，本发明提供了一种COD降解菌株的培养基，所述培养基以灭菌污水为原料，所述培养基还包括K、Mg、微量元素和牛肉膏。

优选地，所述配方中K、Mg、微量元素以及牛肉膏的浓度分别为1.5mg/L、1mg/L、0.5mg/L和2.5mg/L。

第三方面，本发明提供了一种COD降解菌菌液，所述菌液的制备方法包括：

将第一方面所述的COD降解菌株CW2接种于第二方面所述的培养基中；

扩大化培养所述培养基，形成COD降解菌CW2的富集培养菌液。

优选地，所述富集培养菌液浓度为10⁸-10⁹个/mL。

第四方面，本发明提供了一种COD降解菌株的应用，将上述COD降解菌株或的COD降解菌菌液应用于污水处理中。

本发明提供了一种COD降解菌及其应用，本发明采用常规手段筛选出的COD降解菌株CW2，其24小时COD降解率能够达到88.64％，与污水对照组相比，提高了接近27％。

本发明实施例中提供的最适培养基，以灭菌污水为原料，加入少量营养元素作为CW2的培养基，能够实现工业化扩大生产，相比一般培养基所用自来水，在实际处理中使用灭菌污水为原料成本更加低廉，而营养元素的投加量只有传统培养基的千分之一，大大缩减了工业化扩大生成的成本，同时缩短了细菌达到稳定期的时间，从而提高了实际污水处理中投加微生物菌剂的效能。

在污水生化处理过程中，本发明的COD降解菌发挥作用的原理可分为两方面：一方面是分解代谢，即在该类微生物的作用下将复杂的有机物分解成葡萄糖等易分解的有机物，再进一步降解；另一方面是该类微生物能将这些污染物当作合成物质的底物通过各种生物酶的催化下合成自身所需的物质加以利用。投加高效降解COD菌剂的主要原理是提高系统内有效微生物的数量和活性，通过高效降解COD菌种的作用或系统内微生物的共代谢作用，提高出水COD的去除率。对易于降解的有机污染物，可以提高污水处理系统的降解速率；对难降解的有机污染物，可将其逐步转化成易降解的有机物，进而改善其去除效果。

如上所述，本发明提供的COD降解菌CW2利用灭菌污水及少量营养元素作为培养基，降低了生产的成本，提高了菌剂的效能，同时也保证了较好的降解效果，能够实现工业化扩大培养。

附图说明

图1示出了本发明实施例中COD降解菌CW2的菌落图；

图2示出了本发明实施例中COD降解菌CW2的扫描电镜图；

图3示出了本发明实施例中COD降解菌CW2的系统进化树。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明的申请人发现，目前的微生物菌剂多为进口，份额达到60％以上，进口微生物菌剂的种类多、针对性强、处理效果较好，但价格昂贵，且由于污染环境及污染物的特殊性，效果难以得到保证，也并没有考虑到其工业化生产的问题。

本发明为了解决上述问题，提供了一种利于工业化生产且降解效率高的COD降解菌、培养基、菌液及其应用。

优选地，所述菌株筛选自生活污水，例如，来自深圳西丽大学城生活污水。

本发明实施例筛选出来的的高效COD降解菌株CW2能够将复杂的有机物分解成葡萄糖等易分解的有机物，再进一步降解；另一方面也能将这些污染物当作合成物质的底物通过各种生物酶的催化下合成自身所需的物质加以利用，从而达到高效降解COD的目的。本发明得到的COD降解菌株CW2在生活污水作为液体培养基中，24h后污水中菌株的浓度控制在10⁶左右，COD降解率达88.64％以上。

第二方面，本发明提供了一种COD降解菌株CW2的培养基，所述培养基以灭菌污水为原料，所述培养基还包括K、Mg、微量元素和牛肉膏。

其中，灭菌污水在实际污水处理中来源广泛，可直接取用，实现了原料的零成本，另外配方中K、Mg、微量元素以及牛肉膏的浓度远低于现有技术中常用的牛肉膏蛋白胨培养基中营养元素的加量，用量的减少同样在实际生产中降低了成本；同时，由本发明实施例培养基培养的菌株，与传统的牛肉膏蛋白胨培养基相比，其最大比生长速率更快，达到稳定期耗时更短，相比于传统稳定期的20h，本发明提供的培养基培养的菌株能缩短到8h，极大地提高了污水处理过程中投加微生物菌剂的效能。

将第一方面所述的COD降解菌株接种于上述第二方面所述的培养基中；

扩大化培养所述培养基，形成COD降解菌的富集培养菌液。

优选地，所述富集培养菌液浓度为10⁸-10⁹个/mL。

可选地，所述培养基以灭菌污水为原料，所述培养基还包括K、Mg、微量元素和牛肉膏

第四方面，本发明提供了一种COD降解菌株CW2的应用，将上述COD降解菌株或的COD降解菌菌液应用于污水处理中。

为使本领域技术人员更好的理解本发明，以下通过多个具体的实施例来说明本发明的一种COD降解菌株及其应用。

对照试验1：

该对照试验表示本申请的降解COD菌种蜡样芽孢杆菌CW2与市售菌剂的COD降解效果对比；

将CW2接种至牛肉膏蛋白胨液体培养基，发酵培养24h后取出，CW2菌液浓度为10⁸个/mL；

将粉末状的市售菌剂按说明要求溶解于水中，混合均匀，形成菌液；

按菌液与污水体积比1:1000分别将CW2的菌液和市售菌剂的菌液分别加入锥形瓶中，置于30℃、120rpm/min的恒温摇床，8h后取出，静置15min后取上清液测定COD浓度。

设置未做任何处理的污水为对照组，同样置于30℃、120rpm/min的恒温摇床，8h后取出，静置15min后取上清液测定COD浓度。

结果表明，对照组COD的去除率为79.82％；投加不同菌液对COD的去除效果均有所提升可达90％，本发明菌种CW2与市售菌剂的处理效果相仿，与对照组纯污水相比，COD降解率提高幅度均在10.18％，说明本发明实施例得到的菌株制备得到的菌液与市售菌剂COD降解效率相近，而相比于市售菌剂的价格昂贵，本发明实施例的菌株由常规方法筛选获得。

对照试验2：

该对照试验表示本申请的降解COD菌种蜡样芽孢杆菌CW2的培养基与纯灭菌污水培养基培养细菌效果对比；

以灭菌污水为主要原料，通过添加不同含量的4类营养元素(K、Mg、微量元素和牛肉膏)形成细菌培养基，并设置单独灭菌污水做培养基的对照组，考察COD去除菌CW2在不同培养基条件下的生长情况。

根据COD去除菌CW2培养基进行K、Mg、微量元素和牛肉膏四个因子的优化的正交试验结果显示，最优的培养基配方为K、Mg、微量元素和牛肉膏分别为1.5mg/L、1mg/L、0.5mg/L和2.5mg/L。

结果显示，在K、Mg、微量元素和牛肉膏分别为1.5mg/L、1mg/L、0.5mg/L和2.5mg/L的条件下，CW2的浓度达到了5.0×10⁷个/mL，而以单独灭菌污水为培养基的对照组，CW2的浓度仅为1.8×10⁵个/mL，将营养元素K、Mg、微量元素和牛肉膏按1.5mg/L、1mg/L、0.5mg/L和2.5mg/L的浓度添加使得CW2的培养浓度提升了2个数量级。同时，CW2达到稳定期的时间由20h，缩短为8h，说明在本实施例培养基中，CW2到达稳定期时间更短，菌液浓度更高，提高了处理污水有效菌的浓度，从而提高了COD降解效率。

下面，对COD降解菌种CW2在实际生活污水处理中的应用进行介绍：

将高效降解COD菌株CW2接种于最适培养基中，并扩大化培养形成COD降解菌的富集培养液，菌体浓度在10⁸个/mL。同样，按上述方法制备相对应的难降解有机物降解菌混合菌液。

将COD混合菌液和难降解有机物降解菌混合菌液按照菌液与污水处理量体积比1:10000的比例投放至某A²/O工艺处理量为50吨/天的小型污水处理设备。

连续投加COD降解菌液4天后，测得COD去除率达95％，说明添加高效COD降解菌后在小型污水处理设备中去除率大有提高；另外出水总氮去除效果也有所提升，说明投加的难降解有机物降解菌加快污水中大分子、难降解的有机物转化为小分子、易降解的有机物，为氨氮去除过程提供了充足的碳源，提高碳源的利用效率，进而提高总氮的去除效果。

针对本发明实施例得到的COD降解菌株CW2的测试如下：

降解效果测试：

将COD降解菌株CW2经划线纯化后接种到牛肉膏蛋白胨液体培养基培养24h后，离心除去培养液，用无菌生理盐水洗涤三次，测定菌液的吸光度。

向锥形瓶中加入3mL菌液(对照组加入3mL无菌水)随后置于温度30℃，转速120r/min的恒温培养箱内，培养24h后取出，静置30min，取上清，采用国标HJ828—2017重铬酸盐法测定COD浓度。

结果显示，CW2在24h后污水中，菌株的浓度控制在10⁶个/mL左右，COD降解率达88.64％以上，与纯污水对照组相比，其降解率提高了27％左右，具有较高的降解率；同时，根据本发明实施例可得，本发明提供的菌株所得菌液与市售菌剂降解效果相当，由本发明提供的最适培养基得到的菌液，能够极大地缩短其达到稳定期的时间、提高了菌液浓度，由于有效菌浓度的增加，加快了污水处理效率的同时，在实际应用中，连续投加四天菌液后，COD降解率能够达到95％，保证了降解效果，另一方面培养基营养元素用量的减少，以及以灭菌污水为原料，降低了菌液的工业化生产成本，有利于其在实际污水处理中的应用。

菌株特征测试：

经测试，菌株CW2所得菌落图如图1，其为革兰氏阳性菌，淀粉水解、明胶液化、氧化酶和接触酶反应均呈阳性，甲基红反应呈阳性，V-P反应呈阴性；通过场发射电镜观测菌株，其结果如图2，其菌体细胞为杆状，末端方，成短或长链；再通过软件构建该菌株系统进化树，得到结果如图3；综上所述，鉴定菌株CW2与蜡状芽孢杆菌相似性最高。

本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。

对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和部件并不一定是本发明所必须的。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

以上对本发明所提供的一种COD降解菌及其应用进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种COD降解菌株CW2，其特征在于，所述菌株CW2包括革兰氏染色阳性的蜡状芽孢杆菌。

2.根据权利要求1所述的COD降解菌株CW2，其特征在于，所述COD降解菌株CW2淀粉水解、明胶液化、氧化酶和接触酶反应均呈阳性，甲基红反应呈阳性，V-P反应呈阴性。

3.一种COD降解菌菌液，其特征在于，所述菌液的制备方法包括：

将权利要去1-2任一所述的COD降解菌株CW2接种于培养基中；扩大化培养所述培养基，形成COD降解菌CW2的富集培养菌液。

4.根据权利要求3所述的COD降解菌菌液，其特征在于，所述富集培养菌液浓度为10⁸-10⁹个/mL。

5.根据权利要求3所述的COD降解菌株CW2的培养基，其特征在于，所述培养基以灭菌污水为原料，所述培养基还包括K、Mg、微量元素和牛肉膏。

6.根据权利要求5所述的COD降解菌株CW2的培养基，其特征在于，所述培养基中K、Mg、微量元素以及牛肉膏的浓度分别为1.5mg/L、1mg/L、0.5mg/L和2.5mg/L。

7.一种COD降解菌株CW2的应用，其特征在于，将上述1-2所述的COD降解菌株CW2，或将权利要求3-6所述的COD降解菌菌液应用于污水处理中。