一種用于處理富含鐵錳地下水的菌劑的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于地下水處理領域，主要涉及一種用于處理富含鐵錳地下水的菌劑。
【背景技術】
[0002]地下水是一種十分寶貴的資源，其水質較穩定，不易受到污染，是人類優良的飲用水和理想的工業水源。但在中國大部分地區的地下水常常富含大量的鐵錳等金屬離子，其含量過高會帶來諸多危害，主要包括以下幾個方面:①作為生活用水，會使衣物變色，水有鐵腥味，鐵質沉淀物Fe2O3會滋長鐵細菌，阻塞管道；②作為造紙、紡織、印染、化工、食品等生產用水會降低產品質量，腐蝕生產設備及用具長期飲用含鐵、錳量過高的水還會嚴重影響身體健康，造成胰腺、肝臟、神經系統、呼吸系統疾病，甚至導致人體慢性中毒。因此，含有過量鐵錳的地下水，需經處理才能滿足工業生產和人民生活的要求。近年來，地下水除鐵、除錳技術一直受到專家學者和工程技術人員的廣泛重視。然而，地下水除鐵除錳技術雖然已經從自然氧化法、接觸氧化法走向了生物治理法的階段。但在工程實施上仍存在運行初期出水水質不穩定，錳的去除較困難等問題。單純的鐵錳氧化菌的加入常因掛膜時間長，抗沖擊能力弱，無法達到理想的鐵錳去除效果。生物膜所形成的結構性細菌群落是絕大多數微生物定殖生長的理想模式，生物膜能夠有效地阻止外界強力沖擊和傷害，提高細菌在環境中的適應性。研究發現，細菌在生物膜中比浮游狀態下的代謝活力更強，有利于地下水的生物處理。因此，有針對性的篩選可高效氧化鐵錳的微生物，將其與生物膜形成菌配伍加入生物濾柱中強化地下水中鐵錳的去除是解決上述問題的一種行之有效的方法。開發利用鐵錳氧化菌與生物膜形成菌配伍菌劑處理富含鐵錳的地下水，將具有一定的經濟效益、社會效益以及生態效益。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種用于處理富含鐵錳地下水的菌劑，達到提高處理效果和處理效率的目的。
[0004]本發明的目的是通過如下技術方案實現的:
[0005]一種用于處理富含鐵錳地下水的菌劑，所述菌劑由鐵錳氧化菌與生物膜形成菌配伍組成；所述鐵猛氧化菌由錯狀芽孢桿菌BaciIIus cereus (Pl)、不動桿菌屬 Acinetobacter sp.(P2)、巨大芽抱桿菌 Bacillus megaterium(P3)、鞘氨醇桿菌屬Sphingobacterium sp.(P5)構成，所述生物膜形成菌為枯草芽孢桿菌Bacillussubtilis (E3);所述錯狀芽抱桿菌 Bacillus cereus、不動桿菌屬 Acinetobacter sp.、巨大芽抱桿菌Bacillus megaterium、鞘氨醇桿菌屬Sphingobacterium sp.與枯草芽抱桿菌Bacillus subtilis，5種菌株等比配伍。
[0006]所述的4株鐵錳氧化菌和生物膜形成菌均由本實驗室分離所得。
[0007]通過試驗結果可知，接種4株鐵錳氧化菌與生物膜形成菌配伍菌劑的實驗組，可在Sh內完成掛膜過程，濾柱運行前期，第4d起對鐵錳的去除分別可達到100%和95%左右，且可持續穩定過濾23d，反沖洗過后可立即恢復鐵錳去除能力。
[0008]本發明通過配伍鐵錳氧化菌與生物膜形成菌形成菌劑，研究其用于處理富含鐵錳地下水的效果，發現菌劑的加入可大大縮短生物濾柱的掛膜時間，濾柱運行前期對鐵錳的去除效果明顯，且可在短時間內達到穩定狀態，該菌劑的應用為富含鐵錳地下水處理新方法的開發奠定了基礎。
【附圖說明】
[0009]圖1 3組生物濾柱鐵去除率變化曲線圖。
[0010]圖2 3組生物濾柱錳去除率變化曲線圖。
【具體實施方式】
[0011]—種用于處理富含鐵錳地下水的菌劑，所述菌劑由鐵錳氧化菌與生物膜形成菌配伍組成；所述鐵猛氧化菌由錯狀芽孢桿菌BaciIIus cereus (Pl)、不動桿菌屬 Acinetobacter sp.(P2)、巨大芽抱桿菌 Bacillus megaterium(P3)、鞘氨醇桿菌屬Sphingobacterium sp.(P5)構成，所述生物膜形成菌為枯草芽孢桿菌Bacillussubtilis (E3);所述錯狀芽抱桿菌 Bacillus cereus、不動桿菌屬 Acinetobacter sp.、巨大芽抱桿菌Bacillus megaterium、鞘氨醇桿菌屬Sphingobacterium sp.與枯草芽抱桿菌Bacillus subtilis，5種菌株等比配伍。
[0012]實例1、鐵錳氧化菌株P1、P2、P3、P5對鐵和錳的氧化能力考查
[0013](1)P1、P2、P3、P5對鐵錳的氧化能力考查
[0014]分別接種4株鐵錳氧化菌于鐵錳的初始濃度為800mg.L 1和200mg.L 1的培養液中，恒溫搖床振蕩培養48h后，可知各菌株生長量0D_nni可達到2.0左右，菌株的鐵氧化率和猛氧化率均可達81%和68%左右。
[0015](2) 4株鐵錳氧化菌混合培養后對鐵錳的氧化能力考查
[0016]將4株鐵錳氧化菌按1:1:1:1比例混合后共同培養，考查各菌株聯合使用能否出現鐵錳氧化協同作用。恒溫搖床振蕩培養48h后，混合培養菌株對鐵錳的去除率分別98.93%,94.67%，符合預期效果，各菌株能夠較好協同氧化。
[0017]實例2、鐵錳氧化菌與生物膜形成菌之間的相互作用考察
[0018](I)生物膜形成菌Bacillus subtilis E3對鐵猛的耐受性及成膜情況
[0019]接種Bacillus subtilis E3于鐵猛濃度分別為2mg.L 1和0.5mg.L 1的模擬地下水中，搖床振蕩培養48h，其生長量0D_nni值達到0.9以上，生物膜形成量OD 5TOnni值可達到1.4以上，表明鐵猛濃度為2mg.L 1和0.5mg.L 1的模擬地下水對Bacillus subtilis E3生長無抑制作用，且其具有較強的成膜能力。
[0020](2)生物膜形成菌與鐵錳氧化茵之間的拮抗作用
[0021]采用無菌濾紙片平板法，將Bacillus subtilis E3菌懸液與融化后冷卻至40°C的LB固體培養基混勻，倒平板，待培養基凝固后將沾有其他4種鐵錳氧化菌菌液的濾紙片按一定間距貼于其上，28°C倒置培養24-48h，觀察抑菌圈大小。發現菌株間無明顯的抑制作用。
[0022]實例3、鐵錳氧化菌與生物膜形成菌配伍菌劑處理富含鐵錳地下水效果考察
[0023](I)生物濾柱的建立
[0024]以均質混合的錳砂和沸石為濾料。模擬地下水的原水指標含量如下:pH為6?7.5、總鐵含量在2mg ^L1左右，二價錳含量在0.5mg.L 1左右。原水溶解氧范圍在3?4mg.L \經過噴頭曝氣后的跌水溶解氧濃度在6?7mg.L 1之間。
[0025](2)菌劑處理富含鐵錳地下水效果考察
[0026]本研究設置3組平行濾柱，包括2個實驗組和I個對照組，實驗組I接種等量4種鐵錳氧化菌與生物膜形成菌配伍菌劑；實驗組II接種鐵錳氧化菌不動桿菌屬Acinetobacter sp.(P2)菌液；對照組不接種任何菌株。對比實驗結果，考察鐵猛氧化菌與生物膜形成菌配伍菌劑對富含鐵錳地下水的去除效果。
[0027]實驗結果見圖1和圖2。
[0028]通過試驗結果發現，接種4株鐵錳氧化菌與生物膜形成菌配伍菌劑的實驗組I，可在Sh內完成掛膜過程，濾柱運行前期，第4d起對鐵錳的去除分別可達到100%和95%左右，出水水質清澈透明，鐵錳離子含量均低于國家飲用水標準(Fe ( 0.3mg.L \Mn彡0.1mg -L1),且可持續穩定過濾23d，第30d進行反沖洗，反沖洗過后可立即恢復鐵錳去除能力。接種單株鐵錳氧化菌的實驗組II完成掛膜過程需要48h，持續穩定過濾后，對鐵錳的最高去除率分別為70%和60%左右，可持續穩定過濾8d，第18d進行反沖洗，反沖洗過后鐵錳去除能力恢復較慢；對照組持續穩定過濾后，對鐵錳的最高去除率分別為40%和35%左右，可持續穩定過濾4d，第16d進行反沖洗，反沖洗過后鐵錳去除能力恢復緩慢，且穩定過濾時間較短。對比試驗結果可知，接種配伍菌劑的實驗組I較接種單株鐵錳氧化菌實驗組II及對照組去除率分別高出40%和60%左右，濾柱穩定過濾時間是實驗組II及對照組的2.88倍和5.75倍，且反沖洗后去除效果恢復迅速。
[0029]結果表明，接種菌劑的實驗組I濾柱可在較短時間內完成掛膜過程，大大縮短生物濾柱的掛膜時間，濾柱運行前期對鐵錳的去除效果明顯，且可在短時間內使鐵錳去除率達到穩定狀態，出水水質穩定，鐵錳含量均達到國家飲用水標準；濾柱持續去除鐵錳能力強，具有較高的抗沖擊能力，且反沖洗后其鐵錳去除能力恢復迅速，反沖洗時間間隔長，從而減少了反沖洗次數。
[0030]綜上所述，應用鐵錳氧化菌與生物膜形成菌配伍菌劑處理富含鐵錳地下水，能夠提高濾柱對鐵錳離子的去除效率，節約時間與資源，擴大水處理量，為富含鐵錳地下水處理新方法的開發奠定了基礎。
【主權項】
1.一種用于處理富含鐵錳地下水的菌劑，其特征在于:所述菌劑由鐵錳氧化菌與生物膜形成菌配伍組成；所述鐵猛氧化菌由錯狀芽孢桿菌Bacillus cereus、不動桿菌屬Acinetobacter sp.、巨大芽抱桿菌Bacillus megaterium、鞘氨醇桿菌屬Sphingobacterium sp.構成，所述生物膜形成菌為枯草芽孢桿菌Bacillus subtilis ;所述錯狀芽抱桿菌Bacillus cereus、不動桿菌屬Acinetobacter sp.、巨大芽抱桿菌Bacillusmegaterium、鞘氨醇桿菌屬 Sphingobacterium sp.與枯草芽抱桿菌 Bacillus subtilis? 5種菌株等比配伍。
【專利摘要】一種用于處理富含鐵錳地下水的菌劑屬于地下水處理領域。所述菌劑由鐵錳氧化菌與生物膜形成菌配伍組成，所述鐵錳氧化菌由蠟狀芽孢桿菌(Bacillus？cereus)、不動桿菌屬(Acinetobacter？sp.)、巨大芽孢桿菌(Bacillus？megaterium)、鞘氨醇桿菌屬(Sphingobacterium？sp.)構成，所述生物膜形成菌為枯草芽孢桿菌Bacillus？subtilis。將5種菌株等比配伍接種于生物濾柱中，可在8h內完成掛膜過程，運行第4d起鐵錳去除率可達到100％和95％左右，可穩定過濾23d，反沖洗后立即恢復鐵錳去除能力。本發明為采用生物法處理富含鐵錳地下水提供了新的思路，具有較高的理論意義與實際應用價值。
【IPC分類】C02F3/34, C12R1/11, C12R1/01, C12N1/20, C12R1/085, C12R1/125
【公開號】CN105087431
【申請號】CN201510465900
【發明人】李春艷, 成小松, 李大鵬, 王淑婷, 侯寧, 成毅, 樊星, 臧海蓮
【申請人】東北農業大學
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年7月28日