一種生物增效菌劑及其應用的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種生物增效菌劑SY-CD-B及其在處理焦化廢水中的應用，該增效菌劑由篩選到的6株菌：假單胞菌（Pseudomonas?sp.）、不動桿菌（Acinetobacter?sp.）、鮑特氏菌（Bordetella?sp.）、克雷伯氏菌（Klebsiella?sp.）、巨大芽孢桿菌（Bacillus?magterium）、枯草芽孢桿菌（Bacillus?subtilis）按發酵液體積5-50：1-5：3-15：2-20：2-20：2-20混合，離心后以無機鹽培養液稀釋菌體而成。本發明利用該生物增效菌劑，結合混合式活性污泥系統，降低了生化出水COD濃度，且不用增加額外的設備投入，適用于各種水質的焦化廢水生化處理，大大降低了處理成本。
【專利說明】一種生物增效菌劑及其應用
【技術領域】
[0001]本發明屬于焦化廢水處理領域，涉及一種處理焦化廢水的生物增效菌劑及其應用。
技術背景
[0002]生物增效是通過添加具有某種特定降解能力的微生物菌株來增強原有微生物種群作用的方法。特效微生物是從自然界中篩選出來的優勢菌種，對原有生化系統無任何不利影響。該方法并不替代現有的細菌群，但可以提高菌群在某些特定菌群在特定情況下的反應力，或增強菌群降解污水組分的能力，從而提高污水處理效果。相比較于物理法和化學法，生物增效具有以下優點:無需增加設備，節約成本，針對不同水質特點針對性去除，并且不會造成二次污染。生物增效菌劑是將具有特定降解能力的微生物菌株按特定的比例混合配制而成的微生物混合劑，具有適應能力好，針對性強的特點，可以有效的去除污水中難以降解的有機物。
[0003]焦化廢水來源于煤煉焦、制氣、化工產品精制以及回收過程。焦化廢水含有的污染物主要包括酚、氨氮、氰化物、硫氰化物、硫化物、苯、焦油等有毒物質，以及吡啶、萘、菲、蒽等雜環芳烴和多環芳烴，水質復雜，毒性大，生物降解困難。目前焦化廢水一般按常規方法進行兩級處理。第一級處理包括:隔油，過濾，溶劑萃取脫酚，蒸氨，黃血鹽脫氰等。第二級處理包括:浮選，生物脫酚，混凝沉淀等。焦化廢水經上述兩級處理后，外排廢水中酚的含量可達標，但氰化物、COD及氨氮很難達標。
[0004]近年來一些針對焦化廢水的生物處理相繼得到應用，例如:CN102674618A公開了一種生物膜生物強化焦化廢水處理方法，采用了厭氧生物濾池-三相好氧生物循環流化床耦合工藝，需要在厭氧生物濾池-三相好氧生物循環流化床耦合工藝反應器內加入膜支撐載體，然后投加睪丸酮叢毛單胞菌掛膜；而CN102092901A公開了一種焦化廢水生物強化處理系統，由缺氧池、生物強化好氧池、二沉池組成，需要在生物強化好氧池中投加填料，并在出水端設置篩網和填料自動打撈裝置；而CN102337214A公開了一種處理焦化廢水的微生物復合菌劑，結合了 A-O或A-A-O工藝。以上的技術需要結合工藝才能實現生物法處理焦化廢水，這樣在實際應用時大大提高了增加設備以及更改工藝而產生的成本。
【發明內容】
[0005]本發明致力于開發一種生物增效菌劑，以解決現有焦化廢水處理方法中設備成本高，COD降解率低的問題。
[0006]為了實現本發明的目的， 申請人:通過人工篩選高效分解有機物的降解菌，將篩選出的6種菌配制成一種生物增效菌劑并將其應用于焦化廢水的處理，在不增加設備以及更改工藝而產生額外成本的情況下，提高原有焦化廢水處理系統的處理能力，使得難以降解的芳香族化合物得到降解，降低出水COD濃度，COD的去除率可達到85%以上。
[0007] 本發明的技術方案如下:[0008]一種生物增效菌劑，含有6種菌，分別為假單胞菌(Pseudomonas sp.) SY-NPD-3,不動桿菌(Acinetobacter sp.) SY-PD-27、博德特氏菌(Bordetella sp) SY-PDD-9、克雷伯氏菌(Klebsiella sp.) SY-SW51,巨大芽抱桿菌(Bacillus magterium) SY-Z5、枯草芽抱桿菌(Bacillus subtilis) SY-ND。假單胞菌(Pseudomonas sp.) SY-NPD-3 的菌種保藏號為 CGMCC N0.6823，不動桿菌(Acinetobacter sp.) SY-PD-27 的菌種保藏號為 CGMCCN0.6824，博德特氏菌(Bordetella sp.)SY_PDD_9的菌種保藏號為CGMCC N0.6825，克雷伯氏菌(Klebsiella sp.)SY_SW51的菌種保藏號為CGMCC N0.6826，巨大芽孢桿菌(Bacillusmagterium) SY-Z5 的菌種保藏號為 CGMCC N0.5225,枯草芽抱桿菌(Bacillus subtilis)SY-ND的菌種保藏號為CGMCC N0.5224。
[0009]本發明的具體實施步驟為，首先獲得生物增效菌劑的菌種。[0010]生物增效菌劑菌株SY-NPD-3分離自遼寧省鞍山市某焦化廠污泥中，經16S rDNA基因測序法鑒定為假單胞菌，已于2012年11月13日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(地址:北京市朝陽區大屯路)，保藏號為CGMCC N0.6823。
[0011]篩選培養基組成為:2000ppm萘、400ppm (NH4)2SO4、瓊脂15g/L。將污泥進行梯度稀釋(稀釋106、107、108倍)，吸取0.1mL稀釋液加入到篩選培養基上，用玻璃棒涂布均勻，30°C培養2 — 4d，挑取生長最快的一株菌株命名SY-NPD-3，擴增其16S rDNA并測定其16S rDNA序列，在GenBank中比對后確定其為假單胞菌。
[0012]生物增效菌劑菌株SY-PD-27分離自河北省唐山市某焦化廠污泥中，經16S rDNA基因測序法鑒定為不動桿菌，已于2012年11月13日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(地址:北京市朝陽區大屯路)，保藏號為CGMCC N0.6824。
[0013]篩選培養基組成為:500ppm苯酚、400ppm(NH4) 2S04、瓊脂15g/L。將污泥進行梯度稀釋(稀釋106、107、108倍)，吸取0.1mL稀釋液加入到篩選培養基上，用玻璃棒涂布均勻，30°C培養2 — 4d，挑取生長最快的一株菌株命名SY-PD-27，擴增其16S rDNA并測定其16SrDNA序列,在GenBank中比對后確定其為不動桿菌。
[0014]生物增效菌劑菌株SY-PDD-9分離自河北省黃驊市某化工廠污泥中，經16S rDNA基因測序法鑒定為博德特氏菌，已于2012年11月13日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(地址:北京市朝陽區大屯路)，保藏號為CGMCC N0.6825。
[0015]篩選培養基組成為:300ppm吡啶、400ppm(NH4)2S04、瓊脂15g/L。將污泥進行梯度稀釋(稀釋106、107、108倍)，吸取0.1mL稀釋液加入到篩選培養基上，用玻璃棒涂布均勻，30°C培養2 — 4d，挑取生長最快的一株菌株命名SY-PDD-9，擴增其16S rDNA并測定其16SrDNA序列，在GenBank中比對后確定其為博德特氏菌。
[0016]生物增效菌劑菌株SY-SW51分離自遼寧省沈陽市某城市污水處理廠中，經16SrDNA基因測序法鑒定為克雷伯氏菌，已于2012年11月13日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(地址:北京市朝陽區大屯路)，保藏號為CGMCC N0.6826。
[0017]篩選培養基組成為:牛肉膏蛋白胨培養基、瓊脂15g/L。將污泥進行梯度稀釋(稀釋106、107、108倍)，吸取0.1mL稀釋液加入到篩選培養基上，用玻璃棒涂布均勻，30°C培養2 — 4d，挑取生長最快的一株菌株命名SY-SW51，擴增其16S rDNA并測定其16S rDNA序列，在GenBank中比對后確定其為克雷伯氏菌。
[0018]生物增效菌劑菌株SY-Z5分離自渤海灣海邊土壤中，經16S rDNA基因測序法鑒定為巨大芽孢桿菌，而生物增效菌劑菌株SY-ND分離自納豆食品中，經16S rDNA基因測序法鑒定為枯草芽孢桿菌，兩株菌株為已保藏菌株，均已于2011年9月6日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(地址:北京市朝陽區北辰西路I號院3號)，保藏號分別為CGMCC N0.5225和CGMCC N0.5224。上述兩株菌株已由 申請人:自己培養并保藏，其提取方法已經記載于中國專利申請201210018185.X中。
[0019]本發明的另一個技術方案為，利用上述6種菌制備生物增效菌劑。
[0020]將假單胞菌(Pseudomonassp.，CGMCC N0.6823) SY-NPD-3、不動桿菌(Acinetobacter sp.，CGMCC N0.6824) SY-PD-27、博德特氏菌(Bordetella sp.，CGMCCN0.6825)SY-PDD-9、克雷伯氏菌(Klebsiella sp.,CGMCC N0.6826)SY_SW51，巨大芽孢桿菌(Bacillus magterium, CGMCC N0.5225) SY-Z5、枯草芽抱桿菌(Bacillus subtilis, CGMCCN0.5224) SY-ND這6株菌分別接種到滅菌的LB培養基中進行活化作為種子液，30°C培養24h，此時各菌株的發酵液濃度可以達到109cfu/mL以上。然后將6株菌的種子液以體積比1% — 3%的接種量接入到滅菌的LB培養基中進行發酵，30°C培養24h — 36h，得到菌體濃度為IO9-10ncfu/mL的發酵液。再將以上6株菌的發酵液按體積比5-50:1_5:3_15:2~20:2-20:2-20配制成混合液，離心收集菌體，然后用無機鹽培養液適當稀釋菌體，使菌液濃度在IO11 — 1012cfu/mL，得到生物增效菌劑SY-CD-B。
[0021]上述LB培養基為本領域常用培養基，例如其組成成分可以是(g/L):胰蛋白胨10，酵母粉5，NaCllO, pH7.4 ;無機鹽培養液的成分及濃度是本領域技術人員熟知的，例如可以含有 Na+, K., Mg2+, Fe3+, Ca2+, CF, SO42' H2PO4-等離子。 [0022]上述含有6種菌的生物增效菌劑能夠有效降解焦化廢水中生化難以降解的有機物，例如多環芳烴或雜環芳烴類物質，因此本發明的技術方案還包括本發明的生物增效菌劑處理焦化廢水的用途。
[0023]使用本發明的生物增效菌劑處理焦化廢水，具體使用方法如下:
[0024]首先進行常規活性污泥馴化階段:向好氧池中加入20%的焦化廠活性污泥，進水為焦化廠好氧段前污水，COD濃度低于2000mg/L即可，一般為1000mg/L — 2000mg/L，進水充滿好氧池后停止進水，開始曝氣，24h — 48h后，開始連續進水，水力停留時間為72h，連續馴化20— 30天，待好氧池內活性污泥穩定生長到污泥沉降比為20% — 30%時，并且出水COD濃度穩定后，完成馴化階段。
[0025]分3— 5次向好氧池內添加占池容總體積0.1%—0.5%的生物增效菌劑SY-⑶-B，添加生物增效菌劑時每次間隔24h，且添加后24h — 48h內停止進水,待微生物與活性污泥結合后繼續連續進水，水力停留時間為調整為36h—72h，系統連續運行3—7天，待出水COD濃度降低并穩定后，完成生物增效過程；投加生物增效菌劑期間，控制池內溶氧為3.0mg/L-9.0mg/L，調節活性污泥懸浮液pH為6.0—8.5，溫度控制在20°C—40°C;期間要定期排出污泥，使SV30穩定在20% — 40%之間。
[0026]本發明具有以下有益效果:
[0027]本發明所使用的生物增效菌劑可以有效地提高好氧活性污泥降解COD的能力，COD降解率達85%以上，同時改善污泥結構組成與生物活性，污泥脫氫酶活性可以提高100%以上。
[0028]本發明的實施無需建設新系統、投資新設備，大大降低了污水處理的運行成本，而且不會造成二次污染；同時還可以實現污泥的減排，減排率可以達到30%，特別適用于煤化工企業處理焦化廢水。
【具體實施方式】
[0029]實施例1:生物增效菌劑菌種的獲得
[0030]生物增效菌劑菌株SY-NPD-3分離自遼寧省鞍山市某焦化廠污泥中，經16S rDNA基因測序法鑒定為假單胞菌，已于2012年11月13日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏號為CGMCC N0.6823。菌株SY-NPD-3的篩選培養基組成為:2000ppm萘、400ppm(NH4)2S04、瓊脂15g/L。將污泥進行梯度稀釋(稀釋ΙΟ6、107、IO8倍)，吸取
0.1mL稀釋液加入到篩選培養基上，用玻璃棒涂布均勻，30°C培養2 — 4d，挑取生長最快的一株菌株命名SY-NPD-3，擴增其16S rDNA并測定其16S rDNA序列，在GenBank中比對后確定其為假單胞菌。
[0031]生物增效菌劑菌株SY-PD-27分離自河北省唐山市某焦化廠污泥中，經16S rDNA基因測序法鑒定為不動桿菌，已于2012年11月13日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏號為CGMCC N0.6824。菌株SY-PD-27的篩選培養基組成為:500ppm苯酚、400ppm (NH4)2S04、瓊脂15g/L。將污泥進行梯度稀釋(稀釋ΙΟ6、107、IO8倍)，吸取0.1mL稀釋液加入到篩選培養基上，用玻璃棒涂布均勻，30°C培養2 — 4d，挑取生長最快的一株菌株命名SY-PD-27，擴增其16S rDNA并測定其16S rDNA序列，在GenBank中比對后確定其為不動桿菌。
[0032]生物增效菌劑菌株SY-PDD-9分離自河北省黃驊市某化工廠污泥中，經16S rDNA基因測序法鑒定為博德特氏菌，已于2012年11月13日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏號為CGMCC N0.6825。菌株SY-PDD-9的篩選培養基組成為:300ppm吡啶、400ppm(NH4)2S04、瓊脂15g/L。將污泥進行梯度稀釋(稀釋ΙΟ6、107、IO8倍)，吸取0.1mL稀釋液加入到篩選培養基上，用玻璃棒涂布均勻，30°C培養2 — 4d，挑取生長最快的一株菌株命名SY-PDD-9，擴增其16S rDNA并測定其16S rDNA序列，在GenBank中比對后確定其為博德特氏菌。
[0033]生物增效菌劑菌株SY-SW51分離自遼寧省沈陽市某城市污水處理廠污泥中，經16S rDNA基因測序法鑒定為克雷伯氏菌，已于2012年11月13日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏號為CGMCC N0.6826。菌株SY-SW51的篩選培養基組成為:牛肉膏蛋白胨培養基、瓊脂15g/L。將污泥進行梯度稀釋(稀釋106、IO7UO8倍)，吸取0.1mL稀釋液加入到篩選培養基上，用玻璃棒涂布均勻，30°C培養2 — 4d，挑取生長最快的一株菌株命名SY-SW51，擴增其16S rDNA并測定其16S rDNA序列，在GenBank中比對后確定其為克雷伯氏菌。
[0034]生物增效菌劑菌株SY-Z5分離自渤海灣海邊土壤中，經16S rDNA基因測序法鑒定為巨大芽孢桿菌，而生物增效菌劑菌株SY-ND分離自納豆食品中，經16S rDNA基因測序法鑒定為枯草芽孢桿菌，兩株菌株為已保藏專利菌株，保藏號分別為CGMCC N0.5225和CGMCCN0.5224。
[0035]實施例2:生物增效菌劑的制備I
[0036]將假單胞菌(Pseudomonassp.，CGMCC N0.6823) SY-NPD-3、不動桿菌(Acinetobacter sp.，CGMCC N0.6824) SY-PD-27、博德特氏菌(Bordetella sp.，CGMCCN0.6825)SY-PDD-9、克雷伯氏菌(Klebsiella sp.,CGMCC N0.6826)SY_SW51，巨大芽孢桿菌(Bacillus magterium, CGMCC N0.5225) SY-Z5、枯草芽抱桿菌(Bacillus subtilis, CGMCCN0.5224) SY-ND這6株菌分別接種到滅菌的LB培養基中進行活化作為種子液，30°C培養24h，此時各菌株的發酵液濃度可以達到109cfu/mL以上。然后將6株菌的種子液以1% — 3%的接種量(種子液體積占發酵培養基體積比)接入到滅菌的LB培養基中進行發酵，30°C培養24h — 36h，使菌體的濃度達到IO9 — 10ncfu/mL。將以上6株菌的發酵液按體積25:4:8:12:12:12配制成混合液，離心收集菌體，然后用無機鹽培養液適當稀釋菌體，使菌液濃度在IO11 — 1012cfu/mL，制備成生物增效菌劑SY-CD-B。無機鹽組成成分為(g/L):Na2HP042.2，KH2PO40.8，MgSO40.015，FeCl30.015，CaCl20.01，ρΗ7.0。
[0037]實施例3:生物增效菌劑的制備2
[0038]除上述6株菌的發酵液按體積40:5:15:18:18:18配制成混合液外，方法同實施例2。
[0039]實施例4:生物增效菌劑的制備3
[0040]除上述6株菌的發酵液按體積20:3:5:7:7:7配制成混合液外，方法同實施例2。[0041 ] 實施例5:生物增效菌劑的制備4
[0042]除上述6株菌的發酵液按體積45:5:14:19:19:19配制成混合液外，方法同實施例2。
[0043]實施例6:河北某廠焦化廢水進水COD濃度為1613mg/L，水力停留時間7d，原有生化系統馴化處理后出水COD濃度為435mg/L，COD去除率為73.1% ;分3次添加占好氧池總體積0.5%的如實施例2所述的生物增效菌劑后，水力停留時間調整為3d，控制好氧池溶氧為7.5mg/L—8.5mg/L,活性污泥懸浮液pH為6.5-7.5，溫度在25°C — 32°C，經處理后COD濃度為236mg/L，COD去除率為85.2%。
[0044]實施例7:河北某廠焦化廢水進水COD濃度為1222mg/L，水力停留時間7d，原有生化系統馴化處理后出水COD濃度為384mg/L，COD去除率為68.5% ;分5次添加占好氧池總體積0.1%的如實施例3所述的生物增效菌劑后，水力停留時間調整為1.5d，控制好氧池溶氧為3mg/L — 5mg/L，生化反應器內活性污泥懸浮液pH為7.0-8.0，溫度在27°C—33°C，經處理后COD濃度為170mg/L，COD去除率為86%。
[0045]實施例8:遼寧某廠焦化廢水進水COD濃度為1458mg/L，水力停留時間2d，原有生化系統馴化處理后出水COD濃度為515mg/L，COD去除率為64.7% ;分4次添加占好氧池總體積0.4%的如實施例4所述的生物增效菌劑后，水力停留時間仍為2d，控制好氧池溶氧為5mg/L—7mg/L,活性污泥懸浮液pH為6.8-7.2，溫度在23°C — 30°C，經處理后COD濃度為215mg/L, COD 去除率為 85.3%。
[0046]實施例9:黑龍江某廠焦化廢水進水COD濃度為1333mg/L，水力停留時間2d，原有生化系統馴化處理后出水COD濃度為144mg/L，COD去除率為89.2% ;分3次添加占好氧池總體積0.2%的如實施例5所述的生物增效菌劑后，水力停留時間仍為2d，控制好氧池溶氧為4mg/L — 6.5mg/L,活性污泥懸浮液pH為7.5-8.0，溫度在22°C — 28°C，經處理后COD濃度為110mg/L，COD去除 率為9L 7%。
【權利要求】
1.一種生物增效菌劑SY-CD-B，含有6種菌，其特征在于:6種菌分別為假單胞菌(Pseudomonas sp.) SY-NPD-3、不動桿菌(Acinetobacter sp.) SY-PD-27、鮑特氏菌(Bordetella sp.) SY-PDD-9、克雷伯氏菌(Klebsiella sp.) SY-SW51,巨大芽抱桿菌(Bacillus magterium) SY-Z5、枯草芽抱桿菌(Bacillus subtilis) SY-ND ;其中假單胞菌(Pseudomonas sp.) SY-NPD-3 的菌種保藏號為 CGMCC N0.6823,不動桿菌(Acinetobactersp.)SY-PD-27 的菌種保藏號為 CGMCC N0.6824，鮑特氏菌(Bordetella sp.)SY_PDD_9 的菌種保藏號為CGMCC N0.6825，克雷伯氏菌(Klebsiella sp.)SY_SW51的菌種保藏號為CGMCCN0.6826，巨大芽孢桿菌(Bacillus magterium) SY-Z5 的菌種保藏號為 CGMCC N0.5225，枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis) SY-ND的菌種保藏號為CGMCC N0.5224。
2.根據權利要求1所述的生物增效菌劑的制備方法，其特征在于按照以下方法制備:將假單胞菌(Pseudomonas sp.) SY-NPD-3、不動桿菌(Acinetobacter sp.) SY-PD-27、鮑特氏菌(Bordetella sp.) SY-PDD-9、克雷伯氏菌(Klebsiella sp.) SY-SW51,巨大芽抱桿菌(Bacillus magterium) SY-Z5、枯草芽抱桿菌(Bacillus subtilis) SY-ND 六株菌分別接種到滅菌的LB培養基中進行活化作為種子液，30°C培養24h后各菌株的發酵液濃度達到109cfu/mL以上，然后將6株菌的種子液以體積比1% — 3%的接種量接入到滅菌的LB培養基中進行發酵，30°C培養24h-36h，得到菌體濃度為109-10nCfu/mL的發酵液；再將以上6株菌的發酵液按體積比5-50:1-5:3-15:2-20:2~20:2~20配置成混合液，離心收集菌體，然后用無機鹽培養液稀釋菌體，使菌液濃度在10n-1012cfu/mL，得到生物增效菌劑SY-⑶-B。
3.一種根據權利要求1所述的生物增效菌劑用于處理焦化廢水的用途。
4.根據權利要求3所述的用途，其特征在于所述的生物增效菌劑的使用方法為:好氧池內污泥馴化好后，分3— 5次向好氧池內添加占池容總體積0.1%—0.5%的生物增效菌劑SY-⑶-B，添加生物增效菌劑時每次間隔24h，且添加后24h — 48h內停止進水，待微生物與活性污泥結合后繼續連續進水，水力停留時間調整為36h-72h，系統連續運行37天，待出水COD濃度降低并穩定后，完成生物增效過程；投加生物增效菌劑期間，控制池內溶氧為3.0mg/L-9.0mg/L，調節活性污泥懸浮液pH為6.0-8.5，溫度控制在20°C -40°C ;期間要定期排出污泥，使SV30穩定在20%-40%之間。
【文檔編號】C02F3/12GK103897997SQ201210572779
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月25日 優先權日:2012年12月25日
【發明者】朱希坤, 李小明, 王芳, 戴速航, 孫鴻曼 申請人:中國中化股份有限公司, 沈陽化工研究院有限公司