CN1181192C - 降解甲苯的细菌菌株及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降解甲苯的细菌菌株及其用途。它是嗜中温假单孢菌，微弯杆菌0.5～1.0μm×1.5～4μm，没有菌柄也没有鞘；属革兰氏阴性菌株，需氧，进行严格的呼吸型代谢，以氧为最终电子受体；能以甲苯为唯一碳源的菌株。本发明用生物法处理含甲苯的有机废气是利用微生物以废气中的有机组分甲苯作为生命活动的能源或其它养分(如碳源)，经降解转化为简单的无机物(二氧化碳，水)及细胞组成部分。由于气液相间有机物浓度梯度，有机物水溶性及微生物的吸附作用，有机物从废气中转移到液相(或固体表面液膜)中，进而被微生物捕获，降解。在此条件下，微生物对有机物进行氧化分解和同化合成，产生的代谢产物一部分溶于液相，一部分作为细胞物质或细胞代谢能源，还有一部分(如二氧化碳)则析出到空气中。

Description

降解甲苯的细菌菌株及其用途
                          技术领域
本发明涉及降解甲苯的细菌菌株及其用途。
                          背景技术
挥发性有机化合物是仅次于颗粒污染物的一大类大气污染物，该类化合物进入大气层后，扩散到地下含水层、土壤和沉积物中，污染严重、危害极大、难以控制。随着有机合成工业和石油化学工业的迅速发展，使用的挥发性有机化合物越来越多，不仅对人体感官有刺激作用，而且其中不少化合物还对人体中枢神经系统具有急性危害作用，给人体和环境带来很大的危害。近年来挥发性有机化合物尤其甲苯的用量日益增大，挥发的甲苯气体为芳香味，有较强的毒性；它通过对人体肝脏和神经中枢的损害，降低人体的造血功能，引起神经衰弱、失眠、记忆力减退、食欲不振以及白血球偏低、贫血、败血症等症状，因而治理含甲苯的有机废气已成为化工行业废气处理的一项重要而且刻不容缓的工作。但是目前我国只对高浓度工业有机废气采取了净化处理措施，如吸收法，吸附法和催化燃烧法等方法，虽然这些方法有不少的优点，但也存在着很大的不足：吸收法和吸附法一般都需要对吸收剂和吸附剂进行再生，而这既增加了工艺的复杂性和设备的投资额，还使运行操作变得复杂；催化燃烧法由于废气燃烧不完全而会产生有害的燃烧产物，若燃烧温度过高，则会产生NOx污染。还要防止催化剂的中毒和老化问题。另外，燃烧设备运转时还存在一定的安全隐患和能耗大等问题。最重要的是，以上介绍的几种方法都有一个共同的缺点，那就是对低浓度的有机废气处理效果不佳，能耗大并且可能产生二次污染。虽然有机物浓度低(＜3000mg/m3)，且无回收利用价值，净化处理难度大、费用高，但对人体健康与生态环境的危害却不可忽略。生物法废气净化技术就是为解决这类既无回收利用价值、又污染环境的低浓度工业有机废气的净化处理难题而开发的。自八十年代末期起，这一方法已逐渐成了世界工业废气净化研究的前沿热点之一。
与有机废气的传统处理方法相比，生物法处理废气有许多突出优点，生物处理法的主要优点是工艺设备简单，管理维护方便，能耗少，运行费用低，且去除效率高。采用生物法处理有机废气的关键之一便是筛选出具有高效降解苯系物能力的优良菌株。微生物对各类污染物均有较强、较快的适应性，并可将其作为代谢底物而降解、转化，安全性好、无二次污染、易于管理，尤其在处理低浓度(＜3000mg/m3)有机废气时，更显示了优越性。随着大气污染的加重和国家管理措施的加强，对有机废气排放的管理法规的日趋严格，生物法处理含低浓度甲苯有机废气的研究和应用有着广阔的前景。
                          发明内容
本发明的目的是提供一种降解甲苯的细菌菌株及其用途。
它是嗜中温假单孢菌，微弯杆菌，0.5～1.0μm×1.5～4μm，没有菌柄也没有鞘；属革兰氏阴性菌株，需氧，进行严格的呼吸型代谢，以氧为最终电子受体；能以甲苯为唯一碳源的菌株。
它用于处理低浓度甲苯废气。
本发明用生物法处理含甲苯的有机废气是利用微生物以废气中的有机组分甲苯作为生命活动的能源或其它养分(如碳源)，经降解转化为简单的无机物(二氧化碳，水)及细胞组成部分。由于气液相间有机物浓度梯度，有机物水溶性及微生物的吸附作用，有机物从废气中转移到液相(或固体表面液膜)中，进而被微生物捕获，降解。在此条件下，微生物对有机物进行氧化分解和同化合成，产生的代谢产物一部分溶于液相，一部分作为细胞物质或细胞代谢能源，还有一部分(如二氧化碳)则析出到空气中。
                        具体实施方式
菌种的选育：
从长年受到含有甲苯的有机废气污染的土壤中采集十几种土壤样品，制得不同稀释倍数的菌悬液，分别吸取0.2ml各稀释浓度的菌悬液均匀涂布在选择基本培养基平板上，倒置于培养箱内，恒温30℃培养一周后得到初筛菌株。再次用选择基本培养基筛选富集，然后作平板划线培养，复筛，得到一株目标菌株，接入保藏斜面培养基，于冰箱4℃保藏。该菌种Pseudomonas sp.保存在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，北京市海淀区中关村北一条13号，中国科学院微生物研究所，保藏日期：2002年12月9日，保藏编号：0850。
嗜中温假单孢菌Pseudomonas sp.微弯杆菌，0.5～1.0μm×1.5～4μm，没有菌柄也没有鞘。革兰氏阴性。需氧，进行严格的呼吸型代谢，以氧为最终电子受体；是化能营养异养菌。
在第一个方面，本发明的特征是一种能够降解甲苯的杆状细菌，是一种能以甲苯为唯一碳源的嗜中温假单孢菌。
在第二个方面，本发明的特征是：在特定组分的平板培养基上培养两天后，菌落为圆形，表面光滑，周边平整，呈淡黄色。1000ml液体培养基中构成如下：
蛋白胨             5～15g           MgCl2·6H2O  1～4g
KH2PO4          0.5～2g          NH4Cl          0.5～2g
NaH2PO4·3H2O  0.5～2.5g        FeSO4·7H2O  0.001～0.015g
MnSO4·7H2O     0.00 1～0.05g    ZnSO4·7H2O   0.003～0.04g
甲苯               5～15ml
培养条件：
1000ml斜面保藏培养基中的构成如下：
蛋白胨             5～20g           MgCl2·6H2O   1～4g
KH2PO4          0.5～2g          NH4Cl           0.5～2g
NaH2PO4·3H2O  0.5～2.5g        FeSO4·7H2O   0.001～0.02g
葡萄糖             5～15g           琼脂             13g
将保藏培养基菌种活化后接种到装有培养基的500mL摇瓶中，在30℃条件下，摇床转速为150rpm，震荡培养48小时后上柱挂膜培养一周，改变温度、pH、进口甲苯浓度、湿度等反应参数，比较在不同反应条件下微生物对甲苯的降解率，操作条件为：在温度为10℃～50℃、相对湿度为50％～80％、入口甲苯浓度为500mg/m3～4500mg/m3、气流量为0.3m3/h～0.7m3/h，以杉树皮和梧桐树枝为填料时，甲苯废气平均降解率达到80％-93％。
实施例1
此菌种具有降解甲苯并能利用它们为唯一碳源的性质，以杉树皮作为生物填料塔的填料，将保藏的菌种室温活化4小时后，接种到装有50mL培养基的摇瓶中，在30℃条件下，摇床转速为150rpm，震荡培养48小时，与经灭菌后的杉树皮填料充分混合后，将细菌固定于生物填料塔里的填料(φ150×450mm)表面上或纤维孔隙中，然后上柱挂膜通气培养一周。依此方法制作的生物填料塔可用来净化甲苯废气。在温度为10℃～50℃、相对湿度为50％～80％、入口甲苯浓度为500mg/m3～4500mg/m3、气流量为0.3m3/h～0.7m3/h的操作条件下，甲苯废气的平均降解率为91.5％。杉树皮填料表观大小为10～13mm×10～15mm×2～6mm，因杉树皮经处理后表面疏松多孔且有一定的强度，有很强的亲水润湿性和吸附性，因此表面的生物膜有很高的附着速率和生长速率，从而使甲苯去除率快速提高，由此在对填料塔填料强度要求不高的情况下，杉树皮是一种优质廉价的有机废气处理用生物膜填料塔的适宜填料。
实施例2
菌种的培养与实例一相同，本实例以梧桐树枝作填料，表观大小为10～13mm×10～15mm×5～8mm，将细菌固定于生物填料塔里的填料上(φ150×450mm)，然后挂膜通气培养10天。在温度为10℃～50℃、相对湿度为50％～80％、入口甲苯浓度为500mg/m3～4500mg/m3、气流量为0.3m3/h～0.7m3/h的操作条件下，甲苯废气的平均降解率为89.7％。因其疏松程度不如杉树皮，表面的生物膜生长速率比杉树皮略低，甲苯净化处理速率也略为降低。但梧桐木块的强度比要杉树皮大得多，所以梧桐树枝尤其适用于高强度填料和处理量大的填料塔。

Claims (3)

1.一种降解甲苯的细菌菌株，其特征在于它是嗜中温假单孢菌(Pseudomonas sp.)，其保藏编号为：CGMCC NO.0850，是大小为0.5～1.0μm×1.5～4μm的微弯杆菌，，没有菌柄也没有鞘；属革兰氏阴性菌株，需氧，进行严格的呼吸型代谢，以氧为最终电子受体；能以甲苯为唯一碳源。
2.一种权利要求1所述的降解甲苯细菌菌株的用途，其特征是用于处理低浓度甲苯废气。
3.根据权利要求2所述的一种降解甲苯细菌菌株的用途，其特征在于所说用于处理低浓度含甲苯废气的操作条件是：以杉树皮和梧桐树枝为填料，温度为10℃～50℃、相对湿度为50％～80％、入口甲苯浓度为500mg/m3～4500mg/m3、气流量为0.3m3/h～0.7m3/h。
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