一種用于處理高鹽工業廢水的微生物菌群的制作方法
【專利摘要】本發明針對高鹽廢水中鹽分含量高，色度大，污染物復雜及COD高，BOD低，生化性質差的特征，進行功能菌群的篩選、復配和應用效果驗證。本發明通過分離篩選和馴化得到一個活性菌群，具有耐受18％高鹽廢水能力，對高鹽腌漬廢水進行生化處理，同時根據菌群組成和比例，從中國普通微生物菌種保藏管理中心購買相關菌株，模擬馴化微生物菌群的群落組成，即霍氏腸桿菌、巨大芽孢桿菌、日本色鹽桿菌、先河鹽單胞菌、吲哚金黃桿菌和生孢梭菌的數量比為2:2:1:1:1:1進行復配，復配菌群在處理廢水中得到更顯著的降解效果，可以將高鹽廢水中的COD從29465mg/L降解至1935.62mg/L，COD降解率93.43％，為難處理高鹽工業廢水的生化處理工藝提供了有效的技術支撐。
【專利說明】-種用于處理高鹽工業廢水的微生物菌群
【技術領域】
[0001] 本發明屬于功能微生物菌群篩選和復配【技術領域】，具體涉及一種用于處理高鹽工 業廢水的微生物菌群及其應用。
【背景技術】
[0002] 工業廢水中鹽度高，部分超過20% (w/v)，且成分復雜，大都含烷烴、芳烴、碳水化 合物、類脂化合物和含氮化合物等，還有大量溶解性無機鹽，如Cl' SO4' Na+和Ca2+等。高 濃度無機鹽會抑制和毒害污泥中微生物，造成微生物失去其降解能力，并破壞活性污泥的 菌群結構，甚至造成生化處理過程的崩潰，使得常規生化處理技術在治理含鹽化工廢水時 始終存在成本高、效率低、周期長、穩定性差、有二次污染等問題，限制了在實際工程中的應 用，同時嚴重污染環境。因此，處理含鹽廢水的新技術業已成為環保行業和科學研究的熱點 和焦點，其中生物法的開拓備受關注。
[0003] 近年來，人們從環境中發現大量嗜鹽微生物，它們中的很多成員表現出優越的降 解有機化合物性能，為生物法處理含鹽廢水提供了理論上的可能。嗜鹽微生物，具有和傳統 微生物相同的代謝功能，可在不同鹽度環境中生長，利用多種包括烴類物質和多種有毒有 害化合物進行新陳代謝，具有利用多種電子受體，產生胞外多聚物，減低環境中化學物質毒 害等特性。采用現代生物手段將其篩選分離出來，并制作成生物菌劑應用于含鹽化工廢水 治理成為研究熱門，但針對于高鹽工業廢水的生化處理菌群在國內仍局限于實驗室研究， 且發酵成本高，活性不穩定，效率低，沒有形成產業化規模，處于市場空白階段。因此需要進 一步篩選活性菌群，研發高鹽廢水處理工藝來解決上述問題。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提供一種耐高鹽的微生物菌群，及其在高鹽廢水中的應用，從而 彌補現有技術的不足。
[0005] 本發明的微生物菌群，包含有腸桿菌、芽孢桿菌、色鹽桿菌、鹽單胞菌、金黃桿菌和 生孢梭菌。
[0006] 上述功能菌群中細胞的濃度彡109CFU/mL。
[0007] 作為實施例中的優選，上述功能菌群中腸桿菌、芽孢桿菌、色鹽桿菌、鹽單胞菌、金 黃桿菌和梭菌的數量比優選為2:2:1:1:1:1。
[0008] 所述的腸桿菌優選為霍氏腸桿菌（Enterobacter hormaechei)。
[0009] 所述的芽孢桿菌優選為巨大芽孢桿菌（Bacillusmegaterium)。
[0010] 所述的色鹽桿菌優選為日本色鹽桿菌（Chromohalobacterjaponicas)。
[0011] 所述的鹽單胞菌優選為先河鹽單胞菌（Halomonasxianhensis)。
[0012] 所述的金黃桿菌優選為卩引哚金黃桿菌（Chryseobacteriumindoltheticum)。
[0013] 所述的梭菌優選為生孢梭菌（Clostridiumsporogenes)。
[0014] 本發明中的活性微生物菌群，用于處理高鹽工業廢水。
[0015] 上述微生物菌群具有耐受18% (w/v)的高鹽廢水能力，可以將高鹽廢水中的COD 從29465mg/L降解至1935. 62mg/L，降低了廢水的色度，同時高鹽廢水中的有毒有害物質對 活性微生物菌群沒有明顯的抑制作用，菌群生長速率較快，活性穩定，適應性強，生產成本 低廉，減輕了環境毒害，這對提高我國高鹽廢水的生物降解效率和完善處理工藝方面都具 有較強的開發潛力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1 :馴化耐鹽菌群處理高鹽廢水的效果圖，
[0017] 圖2 :復配菌群處理高含鹽高COD廢水效果圖。
【具體實施方式】
[0018] 本發明針對超高鹽含量的腌漬廢水（含鹽量超過18% )進行菌群處理效率的研 究和工藝應用研究，篩選得到的可用于修復上述工業廢水的耐鹽堿微生物菌群，經過效果 驗證和應用試驗，最終化學需氧量（Chemical Oxygen Demand，C0D)減低至1935. 62mg/L左 右。下面結合實例對本發明實施過程做詳細描述。
[0019] 實施例1 :處理高鹽污水的群落結構鑒定
[0020] 從咸菜廠廢水池中提取的泥漿和水樣，裝入無菌取樣袋帶回實驗室，顯微鏡檢 觀察發現樣品微生物細胞較多，適合耐鹽菌的分離篩選。將土樣或水樣投放入好氧曝氣 反應池中連續培養，與預先制備好的無機鹽培養基混勻，長時間曝氣處理，含氧量保持在 8-12mg/L，30°C培養，鹽濃度15% (以NaCl計）。無機鹽培養基組成如下（w/v):硝酸鉀 0.3%，磷酸二氫鉀0. 1%，磷酸二氫銨0. 1%，硫酸銨0. 1%，pH 7. 5,菌群篩選體系中的碳 源來自于污水本身含有的有機物質，根據檢測結果，當培養體系中的COD降低至1000mg/L 時，添加0.1 % (w/v)葡萄糖作為補充碳源。曝氣池中設置樣品循環裝置，2. 5L/min，折合 IOh可以循環一次水樣以利于水體回流和混勻，連續曝氣池培養超過30d后，得到一個活性 穩定，可以耐受最高18% (w/v)鹽濃度的活性微生物復合菌群（如下所述），活菌數量維持 在IO9個/mL以上。在腌漬廢水的處理過程中，水樣起始COD為29465mg/L，生化處理采用 逐步提高廢水比例的方法，使功能菌群逐步適應高鹽環境。第一代馴化體系添加1/4的廢 水，補充3/4的無機鹽培養液，接種菌群，接種量20% (v/v)。30°C搖床180rpm振蕩培養。 2d后COD降解率為61. 03%，繼續培養COD保持穩定不再下降。轉接至第二代馴化培養基 中，微生物處理第二代，提高廢水比例。50 %體積的廢水水樣加入50 %體積無機鹽培養液， 接種量20%。30°C搖床培養。4d后檢測COD從初始的8554. 16mg/L降低至2793. 99mg/L， 降解率為67. 34%，如此往復，到第四代馴化體系中，培養基全部為腌漬廢水，活性菌群對廢 水的生化處理效果如圖1所示。腌漬廢水中COD降至2700mg/L左右且保持活性穩定，COD 去除率91 %，此時生化處理體系中的鹽度為8. 7-9%，說明得到了一組復合微生物菌群，其 在降低體系中的COD方面具有顯著效果，對鹽度也有很強的耐受活性和去除效果。
[0021] 利用16S rDNA克隆文庫的方法，對上述活性微生物群落結構進行分析，發現 菌群中主要存在以下成員：腸桿菌（Enterobacter)、芽孢桿菌（Bacillus)、色鹽桿菌 (Chromohalobacter)、鹽單胞菌（Halomonas)、金黃桿菌（Chryseobacterium)、梭狀芽抱 桿菌（Clostridium)、假單胞菌（Pseudomonas)和乳桿菌（Lactobacillus)，總數達 78% 以上。其中腸桿菌（Enterobacter)和芽孢桿菌（Bacillus)比例最高，分別達到19%, 其次是色鹽桿菌（Chromohalobacter),比例為8%,鹽單胞菌（Halomonas)和金黃桿菌 (Chryseobacterium)分別占 7%，梭狀芽抱桿菌（Clostridium)、假單胞菌（Pseudomonas) 和乳桿菌（Lactobacillus)分別占6%。活性微生物群落中，腸桿菌（Enterobacter)、芽孢 桿菌（Bacillus)和乳桿菌（Lactobacillus)都是蔬菜腌漬過程中廣泛存在的微生物。色 鹽桿菌（Chromohalobacter)中度嗜鹽，在深海底泥、廢棄鉆井泥楽以及蔬菜鹽漬過程中大 量存在。金黃桿菌（Chryseobacterium)存在焦化廢水處理的功能菌群中，同時可以降解甲 基叔丁基醚、苯胺、乙酰甲胺磷等有機物。梭狀芽孢桿菌（Clostridium)存在于醬油發酵過 程中和污水處理馴化菌群中，鹽單胞菌（Halomonas)和假單胞菌（Pseudomonas)是兩類龐 大的生物類群，功能和存在范圍都十分廣泛，在芳烴降解、耐鹽、產表面活性物質等方面均 有報道，在廢水降解菌群中，具有降解酚、喹啉、咔唑等有機物的功能。
[0022] 實施例2 :單菌復配菌群及活性驗證
[0023] 按照實施例1中篩選得到的活性功能菌群，從中國普通微生物菌種保藏管理中 心（CGMCC)購買相關菌株。單菌分別用LB培養基活化，同樣用LB固體培養基做菌種 拮抗實驗，排除被拮抗的菌株，確保復配菌群能夠正常生長。分別選用分離自發酵床墊 料中的霍氏腸桿菌（Enterobacterhormaechei, CGMCC 1. 10608)，用于處理有機垃圾的 巨大芽孢桿菌0^(3；[11118111683七61'；[11111，061(^ 1.2764)，分離自養殖池塘水的日本色鹽桿 菌（011'011101131(^3(^61'」3。011；^38，06]\0^ 1.9037)，分離自石油污染土壤的先河鹽單胞菌 (Halomonasxianhensis，CGMCC 1. 6848)，分離自海泥的卩引哚金黃桿菌（Chryseobacteriumi ndoltheticum, CGMCC 1. 10984)以及梭菌屬菌株生抱梭菌（Clostridiumsporogenes, CGMCC 1. 2157)，活化后調節細胞濃度，模擬實施例1中微生物群落的組成比例，按照數量比為 2:2:1:1:1:1復配，復配得到的微生物菌群按照實施例1所述活性檢測方法，分析群落對高 鹽廢水中的COD的去除效率，4d后腌漬廢水中COD降至1935. 62mg，且保持活性穩定，COD去 除率93. 43%。配制的復合菌群驗證了實施例1中功能菌群的活性，同時說明單菌復配得到 的菌群效率優于篩選的菌群。
[0024] 實施例3復配活性菌群在腌漬廢水中的應用
[0025] 咸菜在腌制過程中加入大量食鹽，造成腌制過程中產生的廢水鹽度高，一般在 15-20%之間，同時亞硝酸鹽、氨、氮、磷物質也高。這類高鹽高氮磷的廢水若是與生活污水 混合排放到污水管網中嚴重影響污水處理系統的穩定運行。選用的腌漬廢水水質渾濁，呈 深棕色，具有很高的色度，COD高達29465mg/L，鹽度18%。水質參數如表1所示。
[0026] 表1 :腌漬廢水水質檢測
[0027]
【權利要求】
1. 一種微生物菌群，其特征在于，所述的微生物菌群包含有腸桿菌、芽孢桿菌、色鹽桿 菌、鹽單胞菌、金黃桿菌和生孢梭菌。
2. 如權利要求1所述的微生物菌群，其特征在于，所述的菌群中細菌的數量> 109CFU/ mL〇
3. 如權利要求1所述的微生物菌群，其特征在于，所述的菌群中腸桿菌、芽孢桿菌、色 鹽桿菌、鹽單胞菌、金黃桿菌和梭菌的數量比為2:2:1:1:1: 1。
4. 如權利要求1所述的微生物菌群，其特征在于，所述的腸桿菌為霍氏腸桿菌 (Enterobacter hormaechei)〇
5. 如權利要求1所述的微生物菌群，其特征在于，所述的芽孢桿菌為巨大芽孢桿菌 (Bacillusmegaterium)〇
6. 如權利要求1所述的微生物菌群，其特征在于，所述的色鹽桿菌為日本色鹽桿菌 (Chromohalobacterjaponicas)〇
7. 如權利要求1所述的微生物菌群，其特征在于，所述的鹽單胞菌優選為先河鹽單胞 菌（Halomonasxianhensis)〇
8. 如權利要求1所述的微生物菌群，其特征在于，所述的金黃桿菌為吲哚金黃桿菌（Ch ryseobacteriumindoltheticum)〇
9. 如權利要求1所述的微生物菌群，其特征在于，所述的梭菌為生孢梭菌 (Clostridiumsporogenes)〇
10. 權利要求1所述的微生物菌群在處理高鹽工業廢水中的應用。
【文檔編號】C12R1/01GK104388343SQ201410608052
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月31日 優先權日:2014年10月31日
【發明者】馬皛梅, 黃志勇, 蔡明昱, 侍瀏陽, 萬桂龍, 王興彪 申請人:中國科學院天津工業生物技術研究所