CN114292768B - 一株枯草芽孢杆菌及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一株枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis SWS3，该菌株于2021年11月1日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏地址为武汉大学，保藏编号为CCTCC M 20211349；该菌种可以有效降解甲硫醇、2‑甲基环硫乙烷、丁酸、戊酸和桉叶油醇；该菌株能在48h内能将餐厨垃圾低温真空烘干冷凝液中挥发性物质进行降解，并且使冷凝液的COD由2283mg·L^‑1减少到134mg·L^‑1，直接达到废水排放标准。

Description

一株枯草芽孢杆菌及其应用

技术领域

本发明涉及一株枯草芽孢杆菌及其应用，属于废水处理领域。

背景技术

随着我国餐饮业的不断发展和人们生活水平的提高，餐厨垃圾的排放量日益增大，而厨余垃圾含有极高的水分与有机物，很容易腐坏，产生恶臭，因此在厨余垃圾处理过程中，为减少水分过多对垃圾后处理造成的不利影响以及其对设备的腐蚀，可以先对其进行低温真空烘干处理，以减少水分，以便于进行下一步处理。但低温真空烘干处理过程中会产生一些挥发性有机物(VOCs)，VOCs是形成细颗粒物(PM2.5)、臭氧(O3)等二次污染物的重要前体物，进而引发灰霾、光化学烟雾等大气环境问题，此外VOCs对人体健康的影响主要是刺激眼睛和呼吸道，使皮肤过敏，使人产生头痛、咽痛与乏力，其中还包含了很多致癌物质。因此如何处理过程中所产生的VOCs的问题亟待解决。

中国专利文献CN201210129450(申请专利号CN103145292A)，公开了一种小型垃圾中转站渗滤液处理工艺和装置，该专利采用了微电解和MBR两项处理工艺，使处理后渗滤液的COD在1000mg/L以内，但仍达不到排放标准。

中国专利文献CN113087275A(申请专利号：CN202110525842.9)，公开了一种垃圾渗滤液的预处理系统，该专利可以有效去除垃圾渗滤液中的悬浮物、重金属和氨氮等污染物，但不能有效的去除垃圾渗滤液中的其余成分。

中国专利文献CN210711136U(申请专利号201920659099.4)提出了一种垃圾中转站废水处理智能集成设备，该专利设计渗滤液依次通过混凝反应器、厌氧消化池、一级接触氧化池和二级接触氧化池、MBR膜生物反应器，可以获得较高质量的出水，但设计的整体流程过于庞大，产生的污泥量居多。

中国专利文献CN111646599A(申请专利号CN202010560761.8)提出了一种垃圾中转站渗滤液一体化处理的系统，该专利仅让经过混凝沉淀的渗滤液直接进入NF和RO膜处理装置，虽然COD的去除效率达到99.6％，但膜的频繁更换造成运行成本过高。

上述专利文献中公开了垃圾渗滤液多种处理方式，但是处理过程复杂，运行成本过高；因此，在废液废气处理中急需一种可以高效降解挥发性有机物(VOCs)的微生物菌株，简化处理过程，降低处理的运行成本。

虽然现有技术中废气处理的生物除臭剂的种类很多，但是公开的生物除臭剂是由多种微生物组成；如中国专利文献CN111378608A(申请号：202010390151.8)公开了一种降解煤化工污水站废气的复合菌剂，所述复合菌剂由恶臭假单胞菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、氧化硫硫杆菌、植物乳杆菌、氧化硫硫杆菌组成；微生物菌剂组成复杂，运行成本高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一株枯草芽孢杆菌及其应用。

本发明提供的枯草芽孢杆菌SWS3可以快速有效的降解挥发性有机物(VOCs)，例如：甲硫醇、2-甲基环硫乙烷、丁酸、戊酸、桉叶油醇等恶臭物质，显著降低餐厨垃圾低温真空烘干后出现的冷凝液中COD含量，在除臭剂方面及餐厨垃圾废液处理方面具有良好的应用前景。

技术方案如下：

一株枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis SWS3，该菌株于2021年11月1日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏地址为武汉大学，保藏编号为CCTCC M 20211349。

以下简称“枯草芽孢杆菌SWS3”

所述枯草芽孢杆菌SWS3在处理垃圾、废液、废气中的应用。

根据本发明优选的，所述应用，枯草芽孢杆菌SWS3在去除甲硫醇、2-甲基环硫乙烷、丁酸、戊酸、桉叶油醇中的应用。

根据本发明优选的，所述枯草芽孢杆菌SWS3在餐厨垃圾处理中的应用。

进一步优选的，所述枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis SWS3在处理餐厨垃圾废液中的应用。

更优选的，所述枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis SWS3在处理餐厨垃圾低温真空烘干产生的冷凝液中的应用。

一种除臭剂，其有效成分为枯草芽孢杆菌SWS3。

所述除臭剂在处理废水、废气、垃圾中的应用。

根据本发明优选的，所述除臭剂在去除甲硫醇、2-甲基环硫乙烷、丁酸、戊酸、桉叶油醇中的应用。

根据本发明优选的，所述除臭剂在餐厨垃圾处理中的应用。

进一步优选的，所述除臭剂在处理餐厨垃圾废液中的应用。

更优选的，所述除臭剂在处理餐厨垃圾低温真空烘干产生的冷凝液中的应用。

有益技术效果

本申请提供的枯草芽孢杆菌SWS3可以快速有效降解餐厨垃圾低温真空烘干冷凝液中的挥发性有机物(VOCs)，主要有甲硫醇、2-甲基环硫乙烷、丁酸、戊酸、桉叶油醇等恶臭物质，降低冷凝液中COD含量，且不造成二次污染，枯草芽孢杆菌SWS3在48h内能将餐厨垃圾低温真空烘干冷凝液中挥发性物质进行降解，并且使冷凝液的COD由2283mg·L^-1减少到134mg·L^-1，直接达到废水排放标准，本申请提供的枯草芽孢杆菌SWS3在除臭剂方面、餐厨垃圾废水处理方面具有良好的应用前景。

说明书附图

图1为本发明所提供的枯草芽孢杆菌SWS3革兰氏染色图。

图2为本发明所提供的枯草芽孢杆菌SWS3芽孢染色图。

图3为本发明所提供的枯草芽孢杆菌SWS3菌落形态图。

图4为LJ-5(SWS3)在NO₂、NO₃、NH₄培养基中生长状况图。

图5为ZZ-1(对照菌)在NO₂、NO₃、NH₄培养基中生长状况图。

图6为对照样品的气相色谱图。

图7为枯草芽孢杆菌SWS3处理后的实验样品气相色谱图。

图8为枯草芽孢杆菌ZZ-1(对照菌)处理后的实验样品气相色谱图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的实施例，对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例中未详加说明的内容均按本领域现有技术。

生物材料保藏

本发明中所提供的枯草芽孢杆菌SWS3，分类学命名为枯草芽孢杆菌Bacillussubtilis，已于2021年11月1日保藏于中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，保藏编号为CCTCCM 20211349，保藏地址为武汉大学保藏中心。

实验例1

枯草芽孢杆菌SWS3的筛分

从造纸废水好氧池和生活垃圾污水处理好氧池中取样，经过分离纯化，得到两株枯草芽孢杆菌，分别命名为ZZ-1、LJ-5，其中LJ-5为本发明所提供的枯草芽孢杆菌SWS3，已于2021年11月1日保藏于中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，保藏编号为CCTCC M20211349。

枯草芽孢杆菌SWS3革兰氏染色结果见图1，鉴定为阳性杆状菌。芽孢染色视野内可见绿色椭圆形芽孢见图2，在LB固体培养基中培养为圆形黄白色菌落，不透明，没有光泽，菌落表面不光滑见图3。

将枯草芽孢杆菌ZZ-1、LJ-5在NO₂培养基、NO₃培养基和NH₄培养基中培养，观察枯草芽孢杆菌ZZ-1、LJ-5的生长情况，见图4、图5。与ZZ-1相比，LJ-5分别在含有NO₂、NO₃、NH₄培养基中生长状况显著优于ZZ-1。

NO₂培养基成分组成:5g/L柠檬酸钠，1g/LNaNO₂，1g/L K₂HPO₄，1g/L KH₂PO₄，0.2g/LMgSO4·7H₂O，琼脂2g/L，余量水，pH6.8-7.2。

NO₃培养基成分组成:5g/L柠檬酸钠，1g/LKNO₃，3.1g/L K₂HPO₄，1g/L KH₂PO₄，0.2g/L MgSO4·7H₂O，琼脂2g/L，余量水，pH6.8-7.2。

NH₄培养基成分组成:5g/L柠檬酸钠，1g/L(NH₄)₂SO₄，4.1g/L K₂HPO₄，1g/L KH₂PO₄，0.2g/L MgSO4·7H₂O，琼脂2g/L，余量水，pH6.8-7.2。

实施例1

样品采用威海文登提供的餐厨垃圾低温真空烘干冷凝液。

将厨余垃圾经过低温真空烘干处理后，沸点较低的挥发性物质会通过冷凝管形成冷凝液，对该冷凝液进行分析。

将上述冷凝液作为对照样品采用自动顶空前处理法，利用气相色谱仪定向分析其挥发性物质成分，其主要成分见表1。

采用重铬酸盐法测定对照样品的COD为2283mg·L^-1。

图6为对照样品的气相色谱图。

表1

实施例2

处理实施例1中的对照样品

挑取枯草芽孢杆菌SWS3单菌落接种至LB液体培养基中，37℃、150rpm培养至OD₆₀₀为0.6，制得种子液，将种子液以5mL/100mL的接种量转接至实施例1中的对照样品中，补加满足菌种生长的生物氮素及无机盐成分，150rpm、37℃降解处理48h，获得枯草芽孢杆菌SWS3处理的实验样品。将实验样品经5000rpm离心去除菌体后，保留液体，采用自动顶空前处理法，利用气相色谱仪定向分析保留液体中挥发性物质成分，其主要成分见表2。

上述生物氮素为尿素，补加终浓度为0.2％；无机盐成分为硫酸镁、磷酸二氢钠，补加终浓度为0.02％。

采用重铬酸盐法测定保留液体的COD为135mg·L^-1。

图7为枯草芽孢杆菌SWS3处理后的实验样品的气相色谱图。

表2

实验结果显示，经枯草芽孢杆菌SWS3处理后的冷凝液成分明显减少，枯草芽孢杆菌SWS3有效降解去除了甲硫醇、2-甲基环硫乙烷、丁酸、戊酸、桉叶油醇等恶臭物质，经枯草芽孢杆菌SWS3处理后的冷凝液中COD也从2283mg·L^-1降低到135mg·L^-1，达到废水排放要求。

对比例1

与实施例2的不同之处在于，处理实施例1中的对照样品所使用的菌种为枯草芽孢杆菌ZZ-1，其他条件均相同。

采用自动顶空前处理法，利用气相色谱仪定向分析保留液体中挥发性物质成分，其主要成分见表3。

图8为枯草芽孢杆菌ZZ-1处理后的实验样品的气相色谱图。

由对比例1的实验数据可以看出，枯草芽孢杆菌ZZ-1不能快速有效去除餐厨垃圾处理冷凝液中恶臭物质甲硫醇，并且产生了具有恶臭味二甲基二硫醚；经过枯草芽孢杆菌ZZ-1处理后的冷凝液中COD值仅从2283mg·L^-1降低到503mg·L^-1，未达到废水排放要求。

表3

本发明提供的枯草芽孢杆菌SWS3可以快速有效去除甲硫醇、2-甲基环硫乙烷、丁酸、戊酸、桉叶油醇等恶臭物质，没有产生其他恶臭物质；并且对餐厨垃圾处理冷凝液中的COD具有速效降解作用，只需要48h就可以将冷凝液中的COD也从2283mg·L^-1降低到135mg·L^-1，直接达到废水排放要求，不需要再加入其它微生物菌种降解；有效简化了废水处理的工艺条件，本发明提供的枯草芽孢杆菌SWS3在除臭剂方面、餐厨垃圾废水处理方面具有良好的应用前景。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (10)

1. 一株枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis SWS3，该菌株于2021年11月1日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏地址为武汉大学，保藏编号为CCTCC M 20211349。

2. 权利要求1所述枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis SWS3在去除甲硫醇、2-甲基环硫乙烷、丁酸、戊酸、桉叶油醇中的应用。

3. 权利要求1所述枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis SWS3在餐厨垃圾处理中的应用。

4. 如权利要求3所述应用，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis SWS3在处理餐厨垃圾废液中的应用。

5. 如权利要求4所述应用，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis SWS3在处理餐厨垃圾低温真空烘干产生的冷凝液中的应用。

6. 一种除臭剂，其特征在于，所述除臭剂的有效成分为权利要求1所述的枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis SWS3。

7.权利要求6所述除臭剂去除甲硫醇、2-甲基环硫乙烷、丁酸、戊酸、桉叶油醇中的应用。

8.权利要求6所述除臭剂在餐厨垃圾处理中的应用。

9.如权利要求8所述应用，其特征在于，所述除臭剂在处理餐厨垃圾废液中的应用。

10.如权利要求9所述应用，其特征在于，所述除臭剂在处理餐厨垃圾低温真空烘干产生的冷凝液中的应用。