CN117721031A - 一种氨氮降解菌及其在皮革废水处理中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微生物废水处理技术领域，具体为一种氨氮降解菌及其在皮革废水处理中的应用；本发明对菌种进行了筛选与培养，最终培育出了具有良好的氨氮降解性能的菌株HZ‑N‑001，可以在异养好氧环境下实现对水体的反硝化处理，并同时去除水体中的有机物，从而可以大幅简化现有的水体生物脱氮工艺步骤，降低成本，并且本发明所制备的菌株HZ‑N‑001还可以有效减少污泥产量，将难生物降解的大分子物质降解为小分子产物，从而改善废水的理化性质，增强污水的生物降解性能。
Description
技术领域
本发明涉及微生物废水处理技术领域，具体为一种氨氮降解菌及其在皮革废水处理中的应用。
背景技术
随着皮革工业的发展扩张，皮革工业所产生的工业废水对环境造成的危害也越发明显，尤其皮革工业废水中成分复杂，污染负担重，污泥产量大，不易被现有的微生物降解技术分解，且皮革工业废水氨氮含量较高，容易对微生物生长造成阻碍，严重影响了生物降解处理的效率。因此有必要针对皮革工业废水在生物降解中出现的问题予以解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氨氮降解菌及其在皮革废水处理中的应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种氨氮降解菌，具有以下特征：所述氨氮降解菌为HZ-N-001菌株，所述HZ-N-001菌株的DNA序列如SEQ ID NO.1所示。
进一步的，所述HZ-N-001菌株为假单胞菌；
所述HZ-N-001菌株的保藏编号为CGMCC NO.23461，保藏日期为2021年09月22日，保藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，分类命名为假单胞菌Pseudomonas sp.。
进一步的，所述氨氮降解菌的筛选方法，包括以下步骤：
a.收集污泥，混合均匀后，离心分离污泥，并将污泥接种至液体异养硝化培养基中，25-30℃摇瓶培养，每间隔48h检测摇瓶中氨氮含量；
b.待摇瓶中氨氮含量降至0-0.5mg/L时，加入新的液体异养硝化培养基，持续培养驯化富集1-2周后，得到富集菌液；
c.将富集菌液用液体异养硝化培养基稀释成10-1-10-7共7个梯度，每个梯度取100ul分别涂布于固体异养硝化培养基上，每个梯度分别做3-5个平行组，在25-30℃环境下培养48h后，挑取平板上长出的不同菌落进行划线纯化；
d.经划线提纯后，检测固体异养硝化培养基，待目视检测固体异养硝化培养基内菌落生长一致，无杂菌后，得到纯化菌株HZ-N-001。
进一步的，所述液体异养硝化培养基包括以下组分：0.45-0.5g/L的(NH4)2SO4、5.6-5.65g/L的乙酸钠、4.75-4.8g/L的K2HPO4·3H2O、1.2-1.25g/L的KH2PO4、8-10mg/L的MgSO4·7H2O、3.2-3.5mg/L的MnSO4·H2O、2.5-3.5mg/L的ZnSO4·7H2O、0.02-0.04mg/L的FeSO4·7H2O、0.05-0.08mg/L的CaCl2，余量为水。
进一步的，所述固体异养硝化培养基包括以下组分：0.45-0.5g/L的(NH4)2SO4、5.6-5.65g/L的乙酸钠、4.75-4.8g/L的K2HPO4·3H2O、1.2-1.25g/L的KH2PO4、8-10mg/L的MgSO4·7H2O、3.2-3.5mg/L的MnSO4·H2O、2.5-3.5mg/L的ZnSO4·7H2O、0.02-0.04mg/L的FeSO4·7H2O、0.05-0.08mg/L的CaCl2、15-20g/L的琼脂粉，余量为水。
进一步的，氨氮降解菌在废水净化处理中的应用时，将氨氮降解菌制备为微生物菌剂，投放至废水中净化；
所述微生物菌剂中，氨氮降解菌HZ-N-001的活菌含量为1×109-1.5×109CFU/mL。
所述微生物菌剂的制备方法为：向基础培养基中添加0.3-0.5g/L的NH4Cl与1.8-2.2g/L的乙酸钠，接种氨氮降解菌HZ-N-001菌种，培养至对数期后，离心分离菌悬液，收集菌体，再次使用基础培养基重悬菌体，饥饿培养18-24h后，得到微生物菌剂；
其中，所述基础培养基中，包括以下组分：4.75-4.8g/L的K2HPO4·3H2O、1.2-1.25g/L的KH2PO4、8-10mg/L的MgSO4·7H2O、3.2-3.5mg/L的MnSO4·H2O、2.5-3.5mg/L的ZnSO4·7H2O、0.02-0.04mg/L的FeSO4·7H2O、0.05-0.08mg/L的CaCl2，其余量为水。
进一步的，在氨氮含量为300-500mg/L的废水中，微生物菌剂的添加体积比为0.5-1.5％；在COD含量为2000-3000mg/L的废水中，微生物菌剂的添加体积比为0.1-1％：在总氮含量为500-600mg/L的废水中，微生物菌剂的添加体积比为0.5-1％。
进一步的，所述氨氮降解菌在皮革废水污泥减量中应用时，氨氮降解菌在皮革废水中添加体积比为0.5-1％。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明对菌种进行了筛选与培养，最终培育出了具有良好的氨氮降解性能的菌株HZ-N-001，可以在异养好氧环境下实现对水体的反硝化处理，并同时去除水体中的有机物，从而可以大幅简化现有的水体生物脱氮工艺步骤，降低成本，并且本发明所制备的菌株HZ-N-001还可以有效减少污泥产量，将难生物降解的大分子物质降解为小分子产物，从而改善废水的理化性质，增强污水的生物降解性能。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明制备的HZ-N-001的电镜扫描图像；
图2是本发明制备的HZ-N-001的菌株系统发育树分析图；
图3是本发明实施例5中辛集某皮革污水厂工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1.
一种氨氮降解菌的制备方法，包括以下步骤：
a.收集用市政污水处理系统生化池活性污泥、河道污泥、垃圾处理厂好氧池污泥，混合均匀后，离心分离活性污泥，并将活性污泥按照10％(w/v)接种至液体异养硝化培养基中，30℃下摇瓶培养，每间隔48h检测摇瓶中氨氮含量；
b.待摇瓶中氨氮含量降至0mg/L时，加入新的液体异养硝化培养基，持续培养驯化富集1-2周后，得到富集菌液；
c.将富集菌液用液体异养硝化培养基稀释成10-1-10-7共7个梯度，每个梯度取100ul分别涂布于固体异养硝化培养基上，每个梯度分别做5个平行组，在30℃环境下培养48h后，挑取平板上长出的不同菌落进行划线纯化；
d.经8代划线提纯后，检测固体异养硝化培养基，待目视检测固体异养硝化培养基内菌落生长一致，无杂菌后，得到纯化菌株HZ-N-001。
其中，所述液体异养硝化培养基包括以下组分：0.47g/L的(NH4)2SO4，5.62g/L的乙酸钠，7.78g/L的K2HPO4·3H2O，1.24g/L的KH2PO4，9mg/L的MgSO4·7H2O，3.36mg/L的MnSO4·H2O，3mg/L的ZnSO4·7H2O，0.03mg/L的FeSO4·7H2O，0.06mg/L的CaCl2，余量为水。
所述固体异养硝化培养基包括以下组分：00.47g/L的(NH4)2SO4，5.62 g/L的乙酸钠，7.78g/L的K2HPO4·3H2O，1.24g/L的KH2PO4，9mg/L的MgSO4·7H2O，3.36mg/L的MnSO4·H2O，3mg/L的ZnSO4·7H2O，0.03mg/L的FeSO4·7H2O，0.06mg/L的CaCl2，20g/L的琼脂粉，余量为水；
将菌株HZ-N-001在牛肉膏蛋白胨固体培养基上划线，于30℃下培养24-48h。HZ-N-001菌落直径为0.5-1.2mm，菌落呈乳白色，隆起，表面光滑无光泽，圆形，边缘光滑，不透明，无臭无味；对其进行电镜扫描观察菌株形态，见图1.，由图可知本发明得到的菌株HZ-N-001为杆菌，长1.5-3μm，宽0.5-0.8μm。
对其进行DNA测序，测序结果如下所示：
将其测序结果与Genbank数据库中的已知序列进行相似度对比，结果见图2，可知本发明制备的HZ-N-001与假单胞菌属(Pseudomonas sp.)序列同源性最高，鉴定为假单胞菌。
实施例2.
菌种HZ-N-001的生理生化功能：
将菌种HZ-N-001接种至液体异养硝化培养基中，30℃下以160r/min速率搅拌振荡培养48h，活化菌种，将活化好的菌种液按照1％的体积比再次接种到100ml液体异养硝化培养基中，30℃下以160r/min速率搅拌振荡培养48h，培养期间每隔8h取样检测培养液中OD600(菌浓度)、NH4 +-N、NO2 --N、NO3 --N、COD、TN进行检测；检测结果见表1；
表1.HZ-N-001生理生化数据
由上表可知，本发明制备的HZ-N-001只需要经过8 h的迟缓期就可进入指数期，在32h时OD值达到了最大值1.144，但是氨氮和总氮降解率却未到达最大值，在40 h时氨氮含量最低，氨氮降解率为92.52％，总氮的降解率为84.19％，COD降解率为96.96％。
实施例3.
将HZ-N-001菌株制备为微生物菌剂，具体包括以下步骤：
向基础培养基中添加0.4g/L的NH4Cl与2g/L的乙酸钠，接种氨氮降解菌HZ-N-001菌种，培养至对数期后，离心分离菌悬液，收集菌体，再次使用基础培养基重悬菌体，饥饿培养18h后，得到微生物菌剂；
其中，所述基础培养基中，包括以下组分：4.8g/L的K2HPO4·3H2O、1.2g/L的KH2PO4、9mg/L的MgSO4·7H2O、3.4mg/L的MnSO4·H2O、3mg/L的ZnSO4·7H2O、0.03mg/L的FeSO4·7H2O、0.07mg/L的CaCl2，其余量为水。
将微生物菌剂按照表2-4的体积比加入到人工配置废水中，废水中COD为2000-3000mg/L，氨氮为300-500mg/L，总氮(TN)为500-600mg/L。在30℃下，160r/min条件下进行处理，定期对废水中COD、氨氮和总氮含量进行检测；检测结果见表2-4；
表2.菌株处理废水中氨氮效果
由上表可知，从表中可以看出，48h内3号、4号、5号和6号对氨氮降解效率最高，均达到了99.4％以上，在24h内，实验组5号和6号的降解效率最高，考虑到以后产品应用的经济性和效率性，处理氨氮污水时菌剂添加量为0.5％-1.5％；
表3.菌株处理废水中COD效果
由上表可知：48h时，2、3号、4号、5号和6号对COD降解效果最好，分别达到了96.2％、96.1％、96.4％、96.4％和96.7％，对比24h时，4号、5号和6号的降解效率最高，考虑到以后产品应用的经济性，处理高COD污水时，污水时菌剂添加量为0.1％-1％；
表4.菌株处理废水中TN效果
由上表可知：48h时，3号、4号、5号和6号对TN的降解效果最好，分别达到了93.4％、93.6％、93.1％和94.3％。对比24h时，4号、5号和6号的降解率高于3号。从产品的经济和效率这两方面考虑，选择0.5％-1％的投加比例处理总氮废水；
实施例4：菌株在污泥减量中的应用；
将实施例3制备的微生物菌剂按照0％，0.5％，1％和1.5％(v/v)的比例加入到皮革废水中，皮革废水中的MLSS为8000-12000mg/L，常温下曝气处理7d，检测皮革废水中的MLSS变化，检测结果见表5；
表5.菌株污泥减量结果
由上表可知：表中MLSS代表废水中悬浮固体的含量，也是用来计量曝气池中活性污泥数量的指标，可见在接种不同比例菌液处理后，水样中的MLSS均有下降，其中0.5％和1％接种量对MLSS下降效果最好，污泥量分别减少了55.5％和55.9％，污泥减量均超过了55％。而1.5％接种后废水MLSS没有更低，主要是因为MLSS中固体物质中包含了微生物的量，接种量大，菌株生长的多，MLSS反而比0.5％和1％接种的高。
实施例5：
辛集市某皮业有限公司皮革废水进水主要是羊皮废水、牛皮废水、含硫水以及其他废水污水。日处理水量为2000～3500m3，其进水水质如下：
表6.辛集市某皮业有限公司皮革废水进水水质参数
辛集某皮革污水处理厂总设计处理量4500m3/d，实际运行2000～3500m3/d，处理水量随生产季节性波动。工艺流程的主要构筑物中，曝气调节池有效容积为4800m3；缺氧池有效容积为2500m3；好氧池有效容积为12500m3；沉淀池有效容积为1600m3，设置二级沉淀；污泥消化池有效容积为2500m3；污泥浓缩池有效容积300m3，所有池体均为钢筋混凝土结构，曝气调节池、好氧池的供氧方式均为射流曝气，污泥消化池和缺氧池底部设置推流搅拌；
未使用菌剂前，由于该厂混合污水污染物浓度高，波动大。出水氨氮和COD常常不达标。无法达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)中规定的氨氮排放标准为70mg/L以内，COD排放标准为300mg/L以内，日排泥量为60t(干泥)/d；
将实施例3所制备的微生物菌剂按照总进水量体积的1％的投加到污水处理系统中，分别投加到曝气调节池、污泥消化池和好氧池，各池投加比例分别是微生物菌剂投加总量的50％，35％和15％；使用菌剂后，皮革污水处理系统中出水稳定运行一个月后，出水数据如下：
表7.辛集市某皮业有限公司皮革废水使用菌剂后出水数据
| 项目 | COD(mg·L-1) | NH4 +-N(mg·L-1) | 产泥量(t·d-1) |
| 未加菌出水 | 200-800 | 60-100 | 60 |
| 加菌后出水 | 100-200 | 0-30 | 40 |
从上表可以看出使用HZ-N-001菌剂后，COD降解率相比未加菌时候提升了3％-14％，氨氮降解率相比未加菌时候提升了15％-64％，且氨氮和COD都达到了排放标准。产泥量减少了33％，为企业大大节省了污
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
。
Claims (10)
1.一种氨氮降解菌，其特征在于：所述氨氮降解菌为HZ-N-001菌株，所述HZ-N-001菌株的DNA序列如SEQ ID NO.1所示。
2.根据权利要求1所述的一种氨氮降解菌，其特征在于：所述HZ-N-001菌株为假单胞菌；
所述HZ-N-001菌株的保藏编号为CGMCC NO.23461。
3.根据权利要求1所述的一种氨氮降解菌，其特征在于：所述氨氮降解菌的筛选方法，包括以下步骤：
a.收集污泥，混合均匀后，离心分离污泥，并将污泥接种至液体异养硝化培养基中，25-30℃摇瓶培养，每间隔48h检测摇瓶中氨氮含量；
b.待摇瓶中氨氮含量降至0-0.5mg/L时，加入新的液体异养硝化培养基，持续培养驯化富集1-2周后，得到富集菌液；
c.使用液体异养硝化培养基稀释富集菌液，将其涂布于固体异养硝化培养基上，在25-30℃环境下培养48h后，挑取平板上长出的不同菌落进行划线纯化；
d.划线提纯后，检测无杂菌，得到纯化菌株HZ-N-001。
4.根据权利要求3所述的一种氨氮降解菌，其特征在于：所述液体异养硝化培养基包括以下组分：0.45-0.5g/L的(NH4)2SO4、5.6-5.65g/L的乙酸钠、4.75-4.8g/L的K2HPO4·3H2O、1.2-1.25g/L的KH2PO4、8-10mg/L的MgSO4·7H2O、3.2-3.5mg/L的MnSO4·H2O、2.5-3.5mg/L的ZnSO4·7H2O、0.02-0.04mg/L的FeSO4·7H2O、0.05-0.08mg/L的CaCl2，余量为水。
5.根据权利要求3所述的一种氨氮降解菌，其特征在于：所述固体异养硝化培养基包括以下组分：0.45-0.5g/L的(NH4)2SO4、5.6-5.65g/L的乙酸钠、4.75-4.8g/L的K2HPO4·3H2O、1.2-1.25g/L的KH2PO4、8-10mg/L的MgSO4·7H2O、3.2-3.5mg/L的MnSO4·H2O、2.5-3.5mg/L的ZnSO4·7H2O、0.02-0.04mg/L的FeSO4·7H2O、0.05-0.08mg/L的CaCl2、15-20g/L的琼脂粉，余量为水。
6.一种如权利要求1-5任意一项所述的氨氮降解菌在废水净化处理中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：将氨氮降解菌制备为微生物菌剂，投放至废水中净化；
所述微生物菌剂中，氨氮降解菌HZ-N-001的活菌含量为1×109-1.5×109CFU/mL。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述微生物菌剂的制备方法为：向基础培养基中添加0.3-0.5g/L的NH4Cl与1.8-2.2g/L的乙酸钠，接种氨氮降解菌HZ-N-001菌种，培养至对数期后，离心分离菌悬液，收集菌体，再次使用基础培养基重悬菌体，饥饿培养18-24h后，得到微生物菌剂；
其中，所述基础培养基中，包括以下组分：4.75-4.8g/L的K2HPO4·3H2O、1.2-1.25g/L的KH2PO4、8-10mg/L的MgSO4·7H2O、3.2-3.5mg/L的MnSO4·H2O、2.5-3.5mg/L的ZnSO4·7H2O、0.02-0.04mg/L的FeSO4·7H2O、0.05-0.08mg/L的CaCl2，其余量为水。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：在氨氮含量为300-500mg/L的废水中，微生物菌剂的添加体积比为0.5-1.5％；在COD含量为2000-3000mg/L的废水中，微生物菌剂的添加体积比为0.1-1％：在总氮含量为500-600mg/L的废水中，微生物菌剂的添加体积比为0.5-1％。
10.一种如权利要求1-5任意一项所述的氨氮降解菌在皮革废水污泥减量中的应用。
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| CN202310526297.4A CN117721031A (zh) | 2023-05-11 | 2023-05-11 | 一种氨氮降解菌及其在皮革废水处理中的应用 |
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