CN114921359A - 一种用于高盐污水处理难降解有机物的环境菌剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于高盐污水处理难降解有机物的环境菌剂及其应用。所述环境菌剂中包括菌株产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)FC‑01052和蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)LZ‑01051,已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏号分别为CGMCC No.24294、CGMCC No.24295。本发明的环境菌剂能够在含有高盐且含有芳烃类、酚类等难降解有机物的污水环境中生长并且能够将有机物降解从而降低污水中有机物浓度,改善水质。可大规模用来修复高盐且难降解的有机物的废水环境,保护生态环境。
Description
技术领域
本发明属于微生物发酵技术领域,具体涉及一种用于高盐污水处理难降解有机物的环境菌剂及其应用。
背景技术
随着当今社会的发展、工业的进步,经济发展的速度越来越快,同时对环境的污染也日益加剧。有些污染物中含有多种多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)有机物,这些有机物主要来源于石油泄漏、汽车尾气、农药类废物、化学合成反应副产物和生物质的不完全燃烧等,可以通过很多的途径进入到大气、水体及土壤,土壤上生长的各种作物或者水体鱼虾类又会通过食物链循环,最终通过饮水饮食进入人体,从而危害人类的身体健康。酚类化合物由一系列酚及其衍生物构成,酚类化合物主要代表为苯酚等,其进入水体后严重影响地表水质量,使水中原有生物死亡,同时饮用水也会受到酚污染,对人体会造成伤害;因此,如何治理水体环境中的有机物污染成为当务之急。由于苯酚废水释放到环境中对动植物的生长和人类健康均具有很大的毒害作用,工业含酚废水的处理,已成为工业废水处理方面急待解决的问题之一。因此,降解多环芳烃和酚类研究是保护环境、维持生态平衡的重要任务。
降解多环芳烃类、酚类有机物的办法有物理法、化学法和生物法。物理化学方法包括:焚烧、填埋、电氧化及光氧化等。虽能达到一定降解效果的效果,但因为其成本昂贵,操作复杂,而且还会破坏水体环境以及土著微生物,存在造成二次污染风险而难以推广,对于大区域低浓度有害的多环芳烃、酚类有机物污染更难以处理,所以都没有成为理想的修复措施。
近年来,降解多环芳烃类、酚类有机物的生物修复技术逐渐兴起。多环芳烃类、酚类类化合物的生物处理过程非常复杂,尤其是在难降解有机物和其他有毒物质的抑制条件下。煤化工、石油化工、精细化工等行业废水含有的难降解有毒污染物,如含氮杂环化合物、多环芳烃以及长链烷烃类化合物对酚类化合物的生物降解产生不同程度的竞争性抑制、非竞争性抑制或干扰性抑制等作用,严重影响酚类物质的生物降解性能。生物修复技术是利用土壤中天然微生物资源,或人为地投加菌株,利用微生物的修复机理:生物降解PAHs的过程,通过代谢关键酶、代谢关键产物及降解转化等方式,双加氧酶、单加氧酶、脱氢酶、羟化酶和木质素酶等代谢关键酶去除多环芳烃类有机物起到决定性作用。一般来说,萘、菲、蒽和苯并[α]芘是研究PAHs微生物降解常见的模式化合物,将其中一种多环芳烃、酚类作为唯一碳源筛选、驯化获得高效降解PAHs菌。细菌降解多环芳烃的方式主要是通过产生双加氧酶作用于苯环,在芳环上加入两个氧原子,然后再经过氧化顺式二氢二羟基化菲,顺式二氢二羟基化菲继续脱氢形成单纯二羟基化的中间体,而后被进一步代谢为邻苯二甲酸等其他中间产物,最终降解为水和二氧化碳。细菌降解酚类方式则是将邻苯二酚开环裂解为三羧酸产物,主要是邻位和间位酶发挥作用。邻苯二酚开环裂解为三羧酸(TCA)产物,其中,在间位途径中,邻苯二酚-2,3-双加氧酶是决定苯酚降解进入间位降解的关键酶,它将邻苯二酚降解转化为2-轻基粘糠半醛,进而引导苯酚进入间位降解,进入TCA循环。邻位途径中,将苯酚转化为邻苯二酚后由邻苯二酚-1,2-双加氧酶进一步催化氧化降解成2,4-己二烯酸并到琥珀酸和乙酰CoA的途径。目前,用于微生物降解多环芳烃和酚类的菌株有分支杆菌属(Mycobacterium)、假单胞菌 (Pseudomonas)、酵母菌(Yeast)、短波单胞菌(Pseudomonas)枯草芽孢杆菌 (Bacillus subtilis)等。现有技术中的菌株降解多环芳烃的菌株中并无蜡样芽孢杆菌及粪产碱杆菌这两类菌株降解多环芳烃和酚类的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于高盐污水处理难降解有机物的环境菌剂及其应用,以及这种环境菌剂在降解污水中芳烃类、酚类有机物中的应用。该环境菌剂能够处理含有芳烃类、酚类的有机废水,并且降解芳烃类、酚类物质的含量,能够高效的降解水体环境中的芳烃类、酚类的污染物,并且具有对环境影响小,修复费用低且对技术设备要求都低等特点。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一株耐高盐污水降解芳烃类有机物的菌株,其分类命名为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)LZ-01051,已于2022年1月12日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,中国科学院微生物研究所,保藏号为CGMCC No.24295。
所述蜡样芽孢杆菌LZ-01051是从如下方法得到:从南京市化学工业园区周边采集的芳烃类污染的废水、污泥样品中分离出四株蜡样芽孢杆菌,分别在30℃~37℃培养24~60h后,测定生物量和芳烃类物质的降解量,最终分别得到一株生长最稳定,活力最旺盛的蜡样芽孢杆菌命名为L-1,作为优势菌株。
将L-1进行培养,并且按照稀释涂布法稀释至10-4/mL,取菌液0.1mL均匀涂于无菌的空平板中,待风干后进行N+离子束注入,N+离子束注入剂量为(85、 139、175、220、265)×2.6×1013N+/cm2,N+离子束注入能量为15keV。辐照结束后用1mL无菌水洗涤细胞,按10倍稀释法稀释后涂入平板培养基,30~37℃倒置培养48h,待挑取单菌落,摇瓶检测,筛选出其中耐盐最强及降解芳烃类、酚类物质最高的菌株,命名为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)LZ-01051。
所述的蜡样芽孢杆菌菌株的主要形态特征和生理生化性质为:
蜡样芽孢杆菌菌体细胞杆状,在显微镜下呈现末端方,短链,产芽孢,芽孢柱形,中生,革兰氏染色为阳性。
所述菌株能够耐受高盐污水,主要能够在2%~5%(以硫酸根、氯根、硝酸根计的总盐分ppm)环境下能够生长并且能够降解芳烃类物质。
所述的蜡样芽孢杆菌LZ-01051培养条件为:碳源为葡萄糖、蔗糖、可溶性淀粉、麦芽糊精、β-环糊精以及废水中多环芳烃类、酚类有机物等材料中的一种;氮源为酵母粉、牛肉膏、蛋白胨、尿素、硫酸铵等材料中的一种;生长的最适温度范围为30~45℃,pH为6.5~8.5,培养过程中可添加磷酸二氢铵、氯化钙、硫酸镁等。
所述的蜡样芽孢杆菌在降解废水中的芳烃类类物质中的应用。
具体包括如下步骤:
蜡样芽孢杆菌种子培养:从活化的平板上挑取满满一环菌接入液态种子培养基,30~45℃培养24~72h;然后按照接种量为5%—10%转接至发酵培养基中进行培养。
所述蜡样芽孢杆菌发酵培养基为碳源10~30g/L,氮源5~20g/L,无机盐为 1~10g/L,pH5~8.5;所述的碳源为葡萄糖、蔗糖、可溶性淀粉、麦芽糊精、β- 环糊精、废水中多环芳烃、酚类的有机物中的至少一种;所述的氮源为酵母粉、牛肉膏、蛋白胨、尿素、硫酸铵中的至少一种;所述的无机盐为磷酸盐、钾盐、钙盐、钴盐、锰盐、镁盐中的任意一种或者几种的组合。
种子液培养基可以是:葡萄糖10g/L,酵母粉5g/L,硫酸铵1.5g/L,无水硫酸镁0.5g/L,磷酸氢二钾1.2g/L,磷酸二氢钾1.1g/L,其余为水,pH=7.8。500mL 摇瓶装液量为100mL,110℃灭菌温度15mi。
进一步优选地,发酵液培养基为:葡萄糖20g/L,酵母粉12g/L,硫酸铵2.5 g/L,尿素1.5g/L,无水硫酸镁1g/L,磷酸氢二钾1.5g/L,磷酸二氢钾1.5g/L,氯化钙0.8g/L,其余为水,pH=7.8。500mL摇瓶装液量为100mL,110℃灭菌温度15min,培养温度为37℃,发酵周期为24~48h。蜡样芽孢杆菌7L发酵罐发酵生产方式:在37℃下发酵24h,在发酵过程中,通气比为2.5vvm、搅拌250rpm。
所述的应用,将发酵液可直接投加到废水中使用,也可以按照一定的体积比与其他菌剂混合投加入废水中。所述发酵液中菌体浓度范围1g/L~10g/L。
例如可以将蜡样芽孢杆菌LZ-01051与恶臭假单胞菌、红球菌、产碱杆菌等菌株培养液分别进行混合配比,在废水中降解多环芳烃、酚类等有机污染物。
所述有机污染物中,包括但不限于菲、萘、芘、芴、蒽、苯并蒽、苯并芘、荧蒽、苊烯及苯酚等有机污染物。
优选地,蜡样芽孢杆菌LZ-01051、恶臭假单胞菌、红球菌发酵液按照体积比(1~5):(0.5~5):(0.5~5)混合作为混合菌剂,加入到待降解有机污染物污水中,降解多环芳烃等有机污染物。进一步优选地,蜡样芽孢杆菌LZ-01051、恶臭假单胞菌、红球菌发酵液按照体积比(1~5):1:1混合作为混合菌剂。
一株耐高盐污水降解酚类有机物的菌株,其分类命名为产碱杆菌 (Alcaligenessp.)FC-01052,已于2022年1月12日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,中国科学院微生物研究所,保藏号为CGMCCNo.24294。
所述产碱杆菌FC-01052是从如下方法得到:从南京市化学工业园区周边采集的芳烃类、酚类污染的废水、污泥样品中分离出四株粪产碱细菌,分别在30℃~37℃培养24~60h后,测定生物量和芳烃类、酚类物质的降解量,最终分别得到一株生长最稳定最强活力最旺盛的粪产碱杆菌菌株,命名为F-1,作为优势菌株。
将F-1进行培养,并且按照稀释涂布法稀释至10-4/mL,取菌液0.1mL均匀涂于无菌的空平板中,待风干后进行N+离子束注入,N+离子束注入剂量为(85、 139、175、220、265)×2.6×1013N+/cm2,N+离子束注入能量为15keV。辐照结束后用1mL无菌水洗涤细胞,按10倍稀释法稀释后涂入平板培养基,30~37℃倒置培养48h,待挑取单菌落,摇瓶检测,筛选出其中耐盐最强及降解芳烃类、酚类物质最高的菌株,分别命名为产碱杆菌(Alcaligenes sp.)FC-01052。
所述的产碱杆菌菌株的主要形态特征和生理生化性质为:
产碱杆菌菌落边缘不规则,菌落细小,在显微镜下呈现短杆状,或弧线形,无荚膜,成对或列状排列;革兰氏染色为阴性。
所述菌株能够耐受高盐污水,主要能够在2%~5%(以硫酸根、氯根、硝酸根计的总盐分ppm)环境下能够生长并且能够降解芳烃类物质及酚类物质。
所述的产碱杆菌(Alcaligenes sp.)FC-01052培养条件为:碳源为葡萄糖、蔗糖、可溶性淀粉、麦芽糊精、β-环糊精、废水中多环芳烃、酚类的有机物中的至少一种;所述的氮源为酵母粉、牛肉膏、蛋白胨、尿素、硫酸铵中的至少一种;所述的无机盐为磷酸盐、钾盐、钙盐、钴盐、锰盐、镁盐中的任意一种或者几种的组合;
所述该菌株能够耐受高盐污水,主要能够在2%~5%(以硫酸根、氯根、硝酸根计的总盐分ppm)环境下能够生长并且能够降解芳烃类物质。
所述的粪产碱杆菌在降解废水中的芳烃类、酚类物质中的应用。
具体包括如下步骤:
粪产碱杆菌种子培养:从活化的平板上挑取满满一环菌接入液态种子培养基, 25~42℃培养24~72h;然后按照接种量为5%~10%转接至发酵培养基中进行培养。
种子培养基配方:葡萄糖10g/L,酵母粉5.6g/L,硫酸铵3.6g/L,氯化钙 1.1g/L,尿素6g/L,无水硫酸镁0.5g/L,其余为水,pH=7.4。500mL摇瓶装液量为100mL,110℃灭菌温度15min。
发酵培养基配方:葡萄糖15.4g/L,酵母粉8.6g/L,硫酸铵10.2g/L,氯化钙3.1g/L,尿素3.8g/L,无水硫酸镁1.5g/L,磷酸氢二钾2.7g/L,其余为水, pH=7.4。500mL摇瓶装液量为100mL,110℃灭菌温度15min。
产碱杆菌最佳发酵条件为在30℃下发酵36~48h,在发酵过程中,通气比为1.5vvm、搅拌200rpm。
所述的应用,将发酵液可直接投加到废水中使用,也可以按照一定的体积比与其他菌剂混合投加入废水中。所述发酵液中菌体浓度范围1g/L~10g/L。
例如可以将产碱杆菌FC-01052与恶臭假单胞菌、红球菌、蜡样芽孢杆菌等菌株培养液分别进行混合配比,在废水中降解多环芳烃、酚类等有机污染物;例如菲、萘、芘、芴、蒽、苯并蒽、苯并芘、荧蒽、苊烯及苯酚等。
例如可以将产碱杆菌FC-01052与恶臭假单胞菌、红球菌等菌株培养液分别进行混合配比,
优选地,产碱杆菌FC-01052、恶臭假单胞菌、红球菌发酵液按照体积比(1~4):(0.5~5):(0.5~5)混合作为混合菌剂,加入到待降解有机污染物污水中,降解有机污染物,例如菲、萘、芘、芴、蒽、苯并蒽、苯并芘、荧蒽、苊烯及苯酚等。
进一步优选地,产碱杆菌FC-01052、恶臭假单胞菌、红球菌发酵液按照体积比(1~4):1:1混合作为混合菌剂。
一种高效降解有机污染物的复合菌剂,所述复合菌剂包含恶臭假单胞菌、红球菌、蜡样芽孢杆菌和粪产碱杆菌进行复合配制而成,其中蜡样芽孢杆菌 (Bacillus cereus)LZ-01051与产碱杆菌(Alcaligenes sp.)FC-01052,已于2022 年1月12日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,中国科学院微生物研究所,保藏号为CGMCC No.24295、CGMCC No.24294。
将所述的恶臭假单胞菌、红球菌、蜡样芽孢杆菌、粪产碱杆菌培养液分别进行混合配比,在废水中降解多环芳烃、酚类效果明显不同。四种菌种之间能够合理配伍,共生协调,互不拮抗,可采用一次投加方式,快速形成优势菌群。对高浓度化工污水有独特的处理效果,COD明显能够去除,成本低,效果明显。
分别将假单胞菌、红球菌、蜡样芽孢杆菌以及粪产碱杆菌菌株进行活化,在 30~42℃下分别发酵培养24~72h,然后将发酵液进行复配分装,用于被多环芳烃、酚类污染的废水中,降解多环芳烃类、酚类的有机物。
其中:蜡样芽孢杆菌发酵培养基:葡萄糖5~20g/L,酵母粉3~15g/L,硫酸铵1~6g/L,无水硫酸镁0.1~2g/L,磷酸氢二钾0.1~3g/L,磷酸二氢钾0.1~5g/L,其余为水,pH=7.8。500mL摇瓶装液量为100mL,110℃灭菌温度15min。
粪产碱杆菌发酵培养基:葡萄糖5~30g/L,酵母粉1~10g/L,硫酸铵1~10g/L,氯化钙1.5~10g/L,尿素1~12g/L,无水硫酸镁0.1~10g/L,其余为水,pH=7.4。 500mL摇瓶装液量为100mL,110℃灭菌温度15min。
恶臭假单胞菌发酵培养基:葡萄糖5~20g/L,酵母粉1~20g/L,磷酸二氢铵 1~5g/L,无水硫酸镁0.1~5g/L,其余为水,pH=7.2。500mL摇瓶装液量为100mL, 110℃灭菌温度15min。
红球菌发酵培养基:葡萄糖1~20g/L,酵母粉1~10g/L,磷酸二氢铵1~10g/L,氯化钠1~8g/L,其余为水,pH=7.0。500mL摇瓶装液量为100mL,110℃灭菌温度15min。
所述复合菌剂是将恶臭假单胞菌:红球菌:粪产碱杆菌:蜡样芽孢杆菌发酵液按照体积比配比为(0.5~3):(0.5~4):(1~4):(1~5)复合而成;优选当假单胞菌:红球菌:粪产碱杆菌:蜡样芽孢杆菌菌剂配比为2:1:1:1时,降解有机废水中的芳烃类、酚类有机物效果最明显,降解效率均在50%以上,COD去除效果明显。
将假单胞菌、红球菌、蜡样芽孢杆菌以及粪产碱杆菌菌株分别进行活化,在 30~42℃下分别发酵培养24~72h,然后将发酵液进行复配分装用于被多环芳烃、酚类污染的废水中,降解多环芳烃类、酚类的有机物;
将蜡样芽孢杆菌LZ-01051与粪产碱杆菌FC-01052发酵完成后将其发酵液与恶臭假单胞菌、红球菌发酵后的发酵液按照一定的体积比进行复配后直接投加到废水后,降解废水中芳烃类和有机酚类物质,同时能够使得COD去除率明显提高。其中,蜡样芽孢杆菌产生脱氢酶、双加氧酶形成1-羟基-2-萘甲酸,进入水杨酸途径或者原儿茶酸途径,最终进入TCA循环,通过与粪产碱杆菌能够产生邻苯二酚2,3-双加氧酶可催化邻苯二酚,能够催化苯环的邻位裂解,将无色或者棕色的邻苯二酚转变为黄色的2-羟詹糠酸半醛;特别是对萘、菲为代表的多环芳烃类、酚类有机物的废水降解效果明显,本发明的菌株可作为环境菌剂适用于所有的含有的芳烃类、酚类有机物的废水降解。
本发明环境菌剂是以多环芳烃、酚类的生物降解为基础的修复方式,利用代谢途径中的关键酶(单双加氧酶),特别是通过产生双加氧酶作用于苯环,在芳环上加入两个氧原子,然后再经过氧化顺式二氢二羟基化菲,顺式二氢二羟基化菲继续脱氢形成单纯二羟基化的中间体,而后被进一步代谢为邻苯二甲酸等其他中间产物,最终降解为水和二氧化碳。总体而言,就是向苯环上加入氧原子,加氧的快慢对其降解效率起到关键作用,达到修复被污染废水的目的。而苯酚在苯酚羟化酶的作用下形成中间产物邻苯二酚,邻苯二酚可在邻苯二酚2,3-2双加氧酶,或邻苯二酚1,2一双加氧酶的作用下被开环裂解,微生物具有好氧降解苯酚的能力,因此也能够降解邻苯二酚。采用该技术修复含有芳烃类、酚类有机物的废水不仅能够将滞留的多环芳烃快速降解,减少污染现场污染物的浓度,同时还具有费用低、避免造成二次污染、对环境影响小、效率高、对技术及设备要求较低等优点。
所述的蜡样芽孢杆菌和粪产碱杆菌能够耐盐作为环境菌剂中的关键菌剂,能够降解废水中的芳烃类、酚类物质。这两种菌剂都能够在2%~5%(以硫酸根、氯根、硝酸根计的总盐分ppm)环境下能够生长并且降解芳烃类物质及酚类物质。
所述的蜡样芽孢杆菌和粪产碱杆菌作为环境菌剂中的主要成分在废水中降解芳烃类、酚类有机物的应用。
本发明的两株保藏菌株能够分别降解不同底物,其中,蜡样芽孢杆菌 LZ-01051降解芳烃类物质,粪产碱杆菌FC-01052降解酚类有机物,两个菌共同作用能够实现有机物的有效降解。将红球菌及恶臭假单胞菌复配与环境菌剂中,效果更明显,使用周期更长。
本发明所述的复合菌剂能够在含有高盐且含有芳烃类、酚类等难降解有机物的污水环境中生长并且能够将有机物降解从而降低污水中有机物浓度,改善水质。
本发明的菌剂具有能够降解芳烃类、酚类化合物同时能够在高盐环境下生长,减少有机物对水体环境的污染和使水体生物的危害减少乃至消除的优点。相比于物理化学修复污染的水环境的方法具有费用低、效率高,本身对环境影响小,对技术及设备要求低等优势;相比于其他浮游植物修复法也具有周期短、见效快和耗力小的优势。可大规模用来修复高盐且难降解的有机物的废水环境,保护生态环境。
有益效果:本发明与现有技术相比具有一下优势:
1)与化学降解多环芳烃、酚类废水的方法相比具有费用低、修复效率高,本身对环境影响小,对技术及设备要求低等优势;
2)与其他植物类生物修复法相比也具有周期短、见效快和耗力小的优势,同时降低环境污染。
3)与其他菌种相比,本发明的菌剂中的蜡样芽孢杆菌与粪产碱杆菌分别具有降解多环芳烃和酚类物质的能力,能够在高浓度的多环芳烃有机废水中,以多环芳烃、多酚为底物,进行快速修复。
具体实施方式
下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本发明,但不以任何方式限制本发明。
实施例1蜡样芽孢杆菌LZ-01051的筛选
从南京市化学工业园区周边采集的芳烃类污染的废水、污泥样品中分离出四株蜡样芽孢杆菌,分别在30℃~37℃培养24~60h后,测定生物量和芳烃类物质的降解量,最终分别得到一株生长最稳定最强活力最旺盛的蜡样芽孢杆菌,命名为L-1作为优势菌株。
将L-1进行培养,并且按照稀释涂布法稀释至10-4/mL,取菌液0.1mL均匀涂于无菌的空平板中,待风干后进行N+离子束注入,N+离子束注入剂量为(85、 139、175、220、265)×2.6×1013N+/cm2,N+离子束注入能量为15keV。辐照结束后用1mL无菌水洗涤细胞,按10倍稀释法稀释后涂入平板培养基,30~37℃倒置培养48h,待挑取单菌落,摇瓶检测,筛选出其中耐盐最强及降解芳烃类、酚类物质最高的菌株,命名为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)LZ-01051,所述菌株的耐盐性能结果见表1。
所述的蜡样芽孢杆菌菌株的主要形态特征和生理生化性质为:
蜡样芽孢杆菌菌体细胞杆状,在显微镜下呈现末端方,短链,产芽孢,芽孢柱形,中生,革兰氏染色为阳性。
所述耐盐性能的测定方法:硫酸根:GB/T 39305-2020;氯离子:GB/T 15453-2018;硝酸根:GB/T 7480-1987
表1蜡样芽孢杆菌耐盐性的确定(W/V)
实施例2粪产碱杆菌FC-01052的筛选
从南京市化学工业园区周边采集的芳烃类污染的废水、污泥样品中分离出四株粪产碱细菌,分别在30℃~37℃培养24~60h后,测定生物量和芳烃类物质的降解量,最终分别得到一株生长最稳定最强活力最旺盛粪产碱杆菌菌株,命名为 F-1,作为优势菌株。
将F-1进行培养,并且按照稀释涂布法稀释至10-4/mL,取菌液0.1mL均匀涂于无菌的空平板中,待风干后进行N+离子束注入,N+离子束注入剂量为(85、 139、175、220、265)×2.6×1013N+/cm2,N+离子束注入能量为15keV。辐照结束后用1mL无菌水洗涤细胞,按10倍稀释法稀释后涂入平板培养基,30~37℃倒置培养48h,待挑取单菌落,摇瓶检测,筛选出其中耐盐最强及降解芳烃类、酚类物质最高的菌株,命名为产碱杆菌(Alcaligenes sp.)FC-01052。
所述的粪产碱杆菌菌株的主要形态特征和生理生化性质为:
粪产碱杆菌菌落边缘不规则,菌落细小。在显微镜下呈现短杆状,或弧线形,无荚膜,成对或列状排列;革兰氏染色为阴性。
表2粪产碱杆菌耐盐性的确定(W/V)
实施例3蜡样芽孢杆菌LZ-01051和粪产碱杆菌FC-01052培养
蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)LZ-01051培养条件为:葡萄糖20g/L,酵母粉12g/L,硫酸铵2.5g/L,尿素1.5g/L,无水硫酸镁1g/L,磷酸氢二钾1.5g/L,磷酸二氢钾1.5g/L,氯化钙0.8g/L,其余为水,pH=7.8。500mL摇瓶装液量为 100mL,110℃灭菌温度15min,培养温度为37℃,发酵周期为24~48h。
产碱杆菌(Alcaligenes sp.)FC-01052培养条件为:发酵培养基配方:葡萄糖15.4g/L,酵母粉8.6g/L,硫酸铵10.2g/L,氯化钙3.1g/L,尿素3.8g/L,无水硫酸镁1.5g/L,磷酸氢二钾2.7g/L,其余为水,pH=7.4。500mL摇瓶装液量为100mL,110℃灭菌温度15min。粪产碱杆菌最佳发酵条件为在30℃下发酵 36~48h,在发酵过程中,通气比为1.5vvm、搅拌200rpm。
实施例4不同环境菌剂及降解多环芳烃、酚类的影响
蜡样芽孢杆菌发酵培养基:葡萄糖15g/L,酵母粉12g/L,硫酸铵2.5g/L,无水硫酸镁1g/L,磷酸氢二钾1.2g/L,磷酸二氢钾1.1g/L,其余为水,pH=7.8。 500mL摇瓶装液量为100mL,110℃灭菌温度15min,培养温度为37℃,发酵周期为24~48h。
粪产碱杆菌发酵培养基:葡萄糖10g/L,酵母粉5.6g/L,硫酸铵6.2g/L,氯化钙3.1g/L,尿素6g/L,无水硫酸镁1.5g/L,其余为水,pH=7.4。500mL摇瓶装液量为100mL,110℃灭菌温度15min,在30℃下发酵36~48h,。
恶臭假单胞菌发酵培养基:葡萄糖15.3g/L,酵母粉6.9g/L,磷酸二氢铵3.5 g/L,无水硫酸镁1.5g/L,其余为水,pH=7.2。500mL摇瓶装液量为100mL,110℃灭菌温度15min,在30℃下发酵48~72h。恶臭假单胞菌购自于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,菌株编号为CGMCC.No.1.3124。
红球菌发酵培养基:葡萄糖5.2g/L,酵母粉4g/L,磷酸二氢铵2.6g/L,氯化钠1.5g/L,其余为水,pH=7.0。500mL摇瓶装液量为100mL,110℃灭菌温度 15min在30℃下发酵36~60h。红球菌购自于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,菌株编号为CGMCC.No.1.12425。
按照不同的配比复配(V/V),测得废水中多环芳烃、酚类的含量。复配方式一:恶臭假单胞菌与红球菌按照体积比1:1;复配方式二:恶臭假单胞菌、红球菌、蜡样芽孢杆菌按照体积比1:1:1;复配方式三:恶臭假单胞菌、红球菌、粪产碱杆菌与蜡样芽孢杆菌按照体积比1:1:1:1,采用复配一的方式,一定程度上能够降解多环芳烃,但是降解的效果差,苯酚的降解率低;采用复配二的方式,多环芳烃的降解效果得到一定程度的提高,但苯酚的降解率仍没有明显提高;当采用四种菌剂进行混合使用时,多环芳烃及苯酚的降解率明显提高。
表3不同复配方式下多环芳烃、酚类的降解效率
实施例4环境菌剂利用不同的多环芳烃、酚类的降解效率
取实施例4中4个培养好的发酵液混合按照体积比(1:1:1:1)复配后将其用1倍水稀释后直接加入废水中,菌体浓度为1g/L,添加1mL的不同浓度的多环芳烃及酚类溶液充分混匀,放置10天后,离心测上清中芳烃、苯酚的含量,从而得到加入不同芳烃的菲、萘、芘、芴、蒽、苯并蒽、苯并芘、荧蒽、苊烯及苯酚最佳浓度是200mg/L、200mg/L、20mg/L、10mg/L、10mg/L、10mg/L、 30mg/L、10mg/L、8mg/L、40mg/L。数据如下:
表4菲浓度的降解实验
表5萘浓度的降解实验
表6芘浓度的降解实验
表7芴浓度的降解实验
表8蒽浓度的降解实验
表9苯并蒽浓度的降解实验
表10苯并芘浓度的降解实验
表11荧蒽浓度的降解实验
表12苊烯浓度的降解实验
表13苯酚浓度的降解实验
将蜡样芽孢杆菌与粪产碱杆菌分别培养发酵后,将其发酵液直接添加到废水中,其降解率如下:
表14菲浓度的降解实验(只添加蜡样芽孢杆菌)
表15萘浓度的降解实验(只添加蜡样芽孢杆菌)
表16芘浓度的降解实验(只添加蜡样芽孢杆菌)
表17芴浓度的降解实验(只添加蜡样芽孢杆菌)
表18蒽浓度的降解实验(只添加蜡样芽孢杆菌)
表19苯并蒽浓度的降解实验(只添加蜡样芽孢杆菌)
表20苯并芘浓度的降解实验(只添加蜡样芽孢杆菌)
表21荧蒽浓度的降解实验(只添加蜡样芽孢杆菌)
表22苊烯浓度的降解实验(只添加蜡样芽孢杆菌)
表23苯酚浓度的降解实验(只添加蜡样芽孢杆菌)
表24菲浓度的降解实验(只添加粪产碱杆菌)
表25萘浓度的降解实验(只添加粪产碱杆菌)
表26芘浓度的降解实验(只添加粪产碱杆菌)
表27芴浓度的降解实验(只添加粪产碱杆菌)
表28蒽浓度的降解实验(只添加粪产碱杆菌)
表29苯并蒽浓度的降解实验(只添加粪产碱杆菌)
表30苯并芘浓度的降解实验(只添加粪产碱杆菌)
表31荧蒽浓度的降解实验(只添加粪产碱杆菌)
表32苊烯浓度的降解实验(只添加粪产碱杆菌)
表33苯酚浓度的降解实验(只添加粪产碱杆菌)
实施例5环境菌剂降解多环芳烃及酚类有机物废水实验
分别量取五份含有多环芳烃的有机废水置于摇瓶中,将其添加环境菌剂(恶臭假单胞菌、红球菌、蜡样芽孢杆菌和粪产碱杆菌按照体积比1:1:1:1),菌体浓度为1g/L,放置于通风良好的地方(模拟实际环境),检测废水中多环芳烃、苯酚的浓度,确定降解效果。进行取样检测后,在10天后降解多环芳烃和苯酚的效果达到最大。
表34环境菌剂处理废水中多环芳烃、酚类的降解效率(复配混合菌剂)
表35环境菌剂处理废水中多环芳烃、酚类的降解效率(蜡样芽孢杆菌)
表36环境菌剂处理废水中多环芳烃、酚类的降解效率(粪产碱杆菌)
多环芳烃含量的测定:
通过装有DB-5MS色谱柱(30m×0.25mm×0.25μm)的气相色谱-质谱联用仪分析体系中残留的多环芳烃的含量。设置初始柱温为80℃,以25℃/min 的速率升至200℃,并以10℃/min的速率进一步升至300℃,并保持恒定6 min。使用氦气作为载气。
苯酚含量的测定:
待测样经孔径为0.22μm的滤膜过滤后,于320nm波长下基于外标法进行对硝基酚的定量。高效液相色谱仪为安捷伦1290(Agilent),色谱柱为250mm ×4.6mm的DBS HyperilC18,配置紫外检测器,流动相为甲醇和水(70:30),流速1.0m L.min-1,柱温30℃,进样量20μL。
Claims (9)
1.一种高效降解有机污染物的复合菌剂,其特征在于,所述复合菌剂中包括菌株产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)FC-01052和蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)LZ-01051,已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏号分别为CGMCC No. 24294、CGMCC No. 24295。
2.根据权利要求1所述的复合菌剂,其特征在于,所述复合菌剂中还包括假单胞菌和红球菌,其中假单胞菌:红球菌:产碱杆菌:蜡样芽孢杆菌的体积比为(0.5~3):(0.5~4):(1~4):(1~5)。
3.权利要求2所述的复合菌剂在修复被芳烃类、酚类有机物污染的水体环境中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用,其特征在于,分别将假单胞菌、红球菌、蜡样芽孢杆菌以及产碱杆菌菌株进行活化,在30~42 ℃下分别发酵培养24~72 h,然后将发酵液进行复配分装,用于被多环芳烃、酚类污染的废水中,降解多环芳烃类、酚类有机物。
5.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,所述发酵液中菌体浓度范围1g/L~10g/L。
6.一株耐高盐污水降解芳烃类有机物的菌株,其分类命名为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)LZ-01051,已于2022年1月12 日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏号为CGMCC No. 24295。
7.权利要求6所述耐高盐污水降解芳烃类有机物的菌株在降解废水中的芳烃类物质中的应用。
8.一株耐高盐污水降解酚类有机物的菌株,其分类命名为产碱杆菌(Alcaligenes sp.)FC-01052,已于2022年1月12 日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏号为CGMCC No. 24294。
9.权利要求8所述耐高盐污水降解酚类有机物的菌株在降解废水中的酚类物质中的应用。
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
CN116396898A (zh) * | 2023-03-10 | 2023-07-07 | 江苏诚冉环境修复工程有限公司 | 1,1,2-三氯乙烷降解菌及其应用 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102277312A (zh) * | 2011-01-10 | 2011-12-14 | 辽宁石油化工大学 | 一株低温降解多环芳烃菌株及其在石油烃污染场地地下水生物修复中的应用 |
CN103834588A (zh) * | 2014-01-07 | 2014-06-04 | 南京农业大学 | 一株具有多环芳烃降解能力的蜡状芽孢杆菌及其应用 |
CN104611247A (zh) * | 2014-07-18 | 2015-05-13 | 中国矿业大学(北京) | 一株粪产碱杆菌Alcaligenes faecalis sp.菌(DQP3)在降解苯酚与喹啉中的应用 |
CN105621626A (zh) * | 2014-11-05 | 2016-06-01 | 江苏元捷环境科技有限公司 | 一种高浓度化工污水复合菌剂及其应用 |
CN108977399A (zh) * | 2018-09-13 | 2018-12-11 | 陕西理工大学 | 一株粪产碱杆菌及其应用 |
CN109482638A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-03-19 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 | 一种假单胞菌属降油菌l-1及其微生物混合菌剂和石油污染土壤原位修复方法 |
CN111117912A (zh) * | 2019-12-28 | 2020-05-08 | 北京翰祺环境技术有限公司 | 一种耐盐反硝化细菌菌株、菌液、筛选方法和应用 |
-
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102277312A (zh) * | 2011-01-10 | 2011-12-14 | 辽宁石油化工大学 | 一株低温降解多环芳烃菌株及其在石油烃污染场地地下水生物修复中的应用 |
CN103834588A (zh) * | 2014-01-07 | 2014-06-04 | 南京农业大学 | 一株具有多环芳烃降解能力的蜡状芽孢杆菌及其应用 |
CN104611247A (zh) * | 2014-07-18 | 2015-05-13 | 中国矿业大学(北京) | 一株粪产碱杆菌Alcaligenes faecalis sp.菌(DQP3)在降解苯酚与喹啉中的应用 |
CN105621626A (zh) * | 2014-11-05 | 2016-06-01 | 江苏元捷环境科技有限公司 | 一种高浓度化工污水复合菌剂及其应用 |
CN108977399A (zh) * | 2018-09-13 | 2018-12-11 | 陕西理工大学 | 一株粪产碱杆菌及其应用 |
CN109482638A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-03-19 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 | 一种假单胞菌属降油菌l-1及其微生物混合菌剂和石油污染土壤原位修复方法 |
CN111117912A (zh) * | 2019-12-28 | 2020-05-08 | 北京翰祺环境技术有限公司 | 一种耐盐反硝化细菌菌株、菌液、筛选方法和应用 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
史功赋等: "土壤微生物在植物生长发育中的作用及应用前景", 北方农业学报, vol. 47, no. 4, pages 108 - 114 * |
王新廷等: "多环芳烃降解菌的筛选、鉴定及其特性", 曲阜师范大学学报, vol. 45, no. 3, pages 92 - 96 * |
蔡丽希: "一株芘降解菌Bacillus cereus Py5 的分离鉴定", MARINE SCIENCES, vol. 42, no. 11, pages 29 - 34 * |
陈焕等: "苯酚降解菌的研究进展", 安徽农业科学, vol. 43, no. 5, pages 201 - 205 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116396898A (zh) * | 2023-03-10 | 2023-07-07 | 江苏诚冉环境修复工程有限公司 | 1,1,2-三氯乙烷降解菌及其应用 |
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