专利名称：用于高浓度难降解有机污水处理的耐盐降解菌及其应用的制作方法
技术领域：
本发明是关于用于污水处理的降解菌及其应用，特别是关于用于高浓度难降解 有机污水处理的耐盐降解菌、该耐盐降解菌在处理高浓度难降解有机污水中的应用以及 利用该耐 盐降解菌处理高浓度难降解有机污水的方法，属于污水处理技术领域。
背景技术：
工业废水中很大一部分是难降解的高浓度有机废水。所谓“高浓度”是指废水 的有机物浓度(以COD计)在2000mg/L以上，有的甚至高达每升几万至十几万毫克； 所谓“难降解”是指废水的可生化性较低(BOD5/COD值一般均在0.3以下甚至更低)， 难以生物降解。因此，业内普遍将COD浓度大于2000mg/L、BOD5/COD值低于0.3的 有机废水统一称为“高浓度难降解有机废水(污水)”。化工有机废水水质成分较复杂，主要有石油类、挥发酚、硫化物、悬浮物、 氰、芳香族胺、氮杂环和多环芳烃化合物等，属于高浓度难降解有机废水。化工废水中 的污染物按化学成分可分为有机物(酚类、有机磷等，主要来自基本有机原料、合成 材料、农药、染料等行业)、无机物(各种金属和非金属，如汞、铅、砷、铬、酸碱盐、 氰化物和硫化物等，主要来自无机盐、氮肥、磷肥、硫硝酸及纯碱等行业)以及有机物 和无机物的混合物(主要来自氛碱、感光材料和涂料等行业)。这些难降解的污染物具有 四个基本特性①长期残留性一旦排放到环境中，难于被分解，可以在水体、土壤和 底泥等环境介质中存留数年或更长的时间；②生物蓄积性一般具有低水溶性、高脂溶 性的特征，能够在多数生物脂肪组织中蓄积；③半挥发性可以在大气环境中远距离进 行迁移；④高毒性对人和动物一般具有毒性作用，可以导致生物体内分泌紊乱、生殖 及免疫机能失调，有的甚至引起癌症等严重疾病。目前，国内外对高浓度化工废水的处理方法主要有物理法、化学法和生物法 等。传统的处理高浓度难降解有机污水的方法主要采用物理-化学工艺，相关废水处理 工艺流程多为“隔油_混凝-过滤”的“三段法”和“混凝_过滤”的“二段法”， 这些技术对废水中的悬浮态、部分乳化态和部分溶解大分子化合物有较好的去除效果， 但对于大多数溶解性有机污染物如各类酚类及其衍生物等的去除效果较差。这部分污染 物带来的COD、BOD5及其他污染物指标如氨氮、硫化物、挥发酚等是引起外排水超标 的主要原因，外排水的达标率仅为50%左右。采用物理-化学工艺处理高浓度难降解有 机污水，通常还需要以生物方法进行二级处理工艺以确保化工废水排放达标。生物法是目前应用最广泛的一种有机废水处理方法，主要包括活性污泥、生物 膜法、好氧-厌氧法等。它主要是利用微生物的新陈代谢，通过微生物的凝聚、吸附、 氧化分解等作用来降解污水中的有机物，具有应用范围广、处理量大、成本低等优点。 所述的降解污水中有机物的微生物通常为各种降解菌，目前关于降解污水中有机物的降 解菌的研究报道很多，所述降解菌的种类也很多，但真正能够在高矿化度、高盐度条件 下处理高浓度难降解化工有机污水的降解菌很少。例如，吕荣湖、付强等人在“高浓度酚降解菌的选育及其降酚性能”(环境科学，第26卷第5期，2005年9月)中揭露了所筛选到的能降解高酚浓度的优势降酚菌，然而，该文献中并没有提及所述降酚菌是否能 处理高矿化度、高盐度污水，事实上，这些菌的耐盐度并不高，其实际所能处理的污水 的矿化度最高仅约为5000 6000mg/L。
发明内容
本发明的一个目的在于提供能够在高矿化度、高盐度条件下处理化工有机污水 的降解菌。本发明的另一目的是提供一种含有本发明的食酸菌的制剂，以方便保存与应用。本发明的另一目的是提供所述的降解菌或菌制剂在处理高浓度难降解有机污水 中的应用。本发明的另一目的是提供利用所述的降解菌或菌制剂处理高浓度难降解有机污 水的方法。本发明从石化厂的高浓度化工污水水样中筛选出了 3株菌株，分别命名为 JF-2、JF-3、JF-6。所述JF-2菌株已于2010年04月02日保藏于中国微生物菌种保藏 管理委员会普通微生物中心(地址北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生 物研究所)，保藏编号CGMCC No.3706 ；所述JF_3菌株已于2010年04月02日保藏于 中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(地址北京市朝阳区北辰西路1号院3 号，中国科学院微生物研究所)，保藏编号CGMCC No.3707 ；所述JF_6菌株已于2010 年04月02日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(地址北京市朝阳 区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所)，保藏编号CGMCC No.3708。本发明所筛选出的菌株JF-2，JF-3，JF-6，经鉴定均为食酸菌 (Acidovoraxsp.)，可用于处理高浓度难降解有机污水，可以在COD 5000 6000mg/L的 环境中生存，且耐盐度可达3.5%，能够处理矿化度高达25000 35000mg/L的有机污 水。本发明还提供了一种食酸菌制剂，该食酸菌制剂中含有本发明的保藏编号为 CGMCC No.3706、CGMCC No.3707 和 / 或 CGMCC No.3708 的食酸菌。该食酸菌制剂
可以是固态菌制剂，也可以是液态菌制剂，以方便保存与应用。本发明还提供了所述的食酸菌JF-2、JF-3、JF_6(或含有本发明的食酸菌的制 齐U)在处理高浓度难降解有机污水中的应用。在利用本发明的食酸菌JF-2、JF-3、JF_6(或含有本发明的食酸菌的制剂)处理 高浓度难降解有机污水时，优选控制所处理高浓度难降解有机污水的pH值6.0 10.0 ； 所述处理温度为20°C 40°C。在利用本发明的食酸菌JF-2、JF-3、JF_6(或含有本发明的食酸菌的制剂)处 理高浓度难降解有机污水时，优选控制所述高浓度难降解有机污水中酚类污染物浓度 <1200mg/L例如可以是1000mg/L 1200mg/L ；所述酚类污染物可以是包括苯酚、对甲 基苯甲醛、邻苯二甲酸二丁酯和/或2，6-二叔丁基对甲酚。在利用本发明的食酸菌JF-2、JF-3、JF_6(或含有本发明的食酸菌的制剂)处理高浓度难降解有机污水时，优选控制所述高浓度难降解有机污水中的含盐量<3.5%例如 可以是1.5% 3.5% ；矿化度《35000mg/L例如可以是10000mg/L 35000mg/L，或者 20000mg/L 35000mg/L，或者 25000mg/L 35000mg/L。在利用本发明的食酸菌JF-2、JF-3、JF_6(或含有本发明的食酸菌的制剂)处理 高浓度难降解有机污水时，可以向所处理污水中复配生物营养制剂，以满足本发明的菌 种的生长需要。 本发明还提供了利用所述的食酸菌JF-2、JF-3、JF_6(或含有本发明的食酸菌 的制剂)处理高浓度难降解有机污水的方法。本发明中，对应用所述食酸菌处理高浓度 难降解有机污水进行了实验室小试，并以小试所确定的最佳降解条件为基础进行了中试 处理，确定了合理的可以工业化应用的污水处理工艺。其中，采用复配生物营养制剂及 生物强化措施，对高浓度化工废水进行处理，使其达到常规生物系统的进水指标。具体 的，本发明的利用所述的食酸菌JF-2、JF-3、JF-6处理高浓度难降解有机污水的方法 包括步骤对待处理污水进行酸化，并对酸化后污水进行稀释；然后将所述污水输送到 一生物反应器中，所述生物反应器内投加有本发明的食酸菌CGMCC No.3706、CGMCC No.3707和/或CGMCCNo.3708(所述食酸菌在反应器内可以以活性污泥为载体)；控 制反应器内温度20°C 40°C，采用水解酸化-接触氧化工艺，通过曝气，使污水得到净 化。根据本发明的具体实施方案，本发明的污水处理方法中，可以是调整待处理污 水的pH值6 10，优选pH值6.5 8.5，最优选pH值8左右；对酸化后污水进行稀释， 可控制稀释后进水COD在3500 6000mg/L左右，同时可添加食酸菌生长所需的营养物 质(常规食酸菌生长所需要的营养物质即可，例如有机氮源、硫酸镁、磷酸二氢钾及 某些金属离子等)。根据本发明的具体实施方案，所述待处理污水进入反应器前，其中酚 类污染物浓度<1200mg/L，含盐量《3.5%，矿化度《35000mg/L。将污水输送到生物反 应器后，通过曝气，在反应器中活性污泥中的本发明的食酸菌JF-2、JF-3和/或JF-6的 作用下，即可使污水得到净化。在本发明的一具体实施方案中，所述生物反应器内是投加有本发明的食酸菌 制剂，该食酸菌制剂为将食酸菌CGMCC No.3706、CGMCC No.3707和/或CGMCC No.3708于富集培养基(可以按照现有技术中食酸菌的常规液态培养基配制)中培养至 浓度IO8 IO9ceIlsAnl而制成，该食酸菌制剂在所述生物反应器内的投加量为生物反应 器内污水量的4% 8% (V/V)。优选地，所述生物反应器内同时含有食酸菌CGMCC No.3706、CGMCC No.3707 和 CGMCC No.3708，三种菌的投加比例为 0.5 2 0.5 2 0.5 2(以投加的菌种的初始细胞数计)。本发明的食酸菌JF-2、JF-3、JF-6以及利用该食酸菌进行污水处理的方法，具 有以下优点和效果本发明的食酸菌JF-2、JF-3、JF-6是耐盐高效降解高浓度化工废水 微生物菌种，具有对高浓度化工废水适应性强、生物稳定性好等特点。它们不仅可以有 效地降低污水的COD，其最大优势是能够在高矿化度(矿化度可达25000 35000mg/ L)、较高的盐含量(例如含盐量1.5% 3.5%)条件下对污水进行处理，仍然具有良好 的降酚性能。在本发明的一个实施例中，利用该菌种进行生化现场实验，装置运行160 天，微生物生长良好，系统出水稳定。
图1为三株耐盐菌不同pH条件下酚类污染物降解率图表；图2为三株耐盐菌不同温度条件下酚类污染物降解率图表；图3为三株耐盐菌不同含盐量条件下酚类污染物降解率图表；图4为三株耐盐菌不同污染物浓度条件下酚类污染物降解率图表；图5为本发明的耐盐菌处理高浓度化工污水装置示意图；图6为三株耐盐菌作用前后污水COD变化规律图表。用于专利程序的微生物保存(一)本发明的耐盐菌JF-2保藏日期2010年04月02日；保藏单位中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)；保藏编号CGMCCΝο.3706 ；分类命名食酸菌(Acidovoraxsp.)。(二)本发明的耐盐菌JF-3保藏日期2010年04月02日；保藏单位中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)；保藏编号CGMCCΝο.3707 ；分类命名食酸菌(Acidovoraxsp.)。(三)本发明的耐盐菌JF-6保藏日期2010年04月02日；保藏单位中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)；保藏编号CGMCCΝο.3708 ；分类命名食酸菌(Acidovoraxsp.)。
具体实施例方式下面通过具体实施例进一步详细说明本发明的耐盐菌的特点，以及利用该耐盐菌处理高浓度难降解污水的方法和所具有的技术效果，但本发明并不因此而受到任何限 制。实施例1、本发明的耐盐菌JF-2、JF-3、JF_6的分离、鉴定及保藏1、微生物的人工筛选和驯化取石化厂高浓度化工污水水样(于2008年12月12日采集的绥中SZ-361原油处 理厂原油污染水样)250mL作为原始菌源，采用常规的逐量分批驯化法进行人工筛选和驯 化，具体操作包括取0.2mL原始菌源涂布于以lOOmg/L苯酚为唯一碳源的琼脂平板培 养基中，每种原始菌源做三个平行，30°C，48h培养(同时取0.2mL原始菌源涂布于完全 营养琼脂平板培养基中，每个做三个平行样，30°C，48h培养，作为对照)；并依次将所 培养的菌液转接入200、300、400mg/L,……lOOOmg/L的以酚类为唯一碳源的筛选培 养基中，直到酚浓度达到所要求浓度lOOOmg/L ；取最终获得的菌液，先取ImL加入到 9mL的无菌水中，制成10—1的稀释液，再从10—1稀释液中同样取ImL加入到9mL的无菌水中，制备成10_2的稀释液，以此类推，对最终获得的菌液做一系列梯度稀释，并分别 取0.2mL涂布于酚浓度为lOOOmg/L的琼脂平板培养基，30°C培养48h;随机挑取单菌落 近百株，在斜面培养基上划线纯化，30°C，48h培养。取驯化菌株经过富集培养接种入以 1000mg/L以混合酚为唯一碳源的培养基中，30°C，150rpm培养48h，测定降酚率，选取 苯酚降解率最大的菌株。 本发明中，经过上述培养、驯化，分离出3株不同的菌株，分别命名为JF-2， JF-3，JF-6,用于高浓度化工有机废水处理。2、菌种鉴定依据《常见细菌系统鉴定手册》，对本发明分离出的3株菌株JF-2、JF-3、 JF-6进行鉴定，主要从菌株个体形态特征、菌落特征、染色反应、生理生化反应等鉴定 到属，内容包括形态观察、革兰氏染色、过氧化氢接触酶反应、氧化酶实验、葡萄糖氧 化发酵实验、甲基红实验等，鉴定结果如下表1。表 权利要求
1.保藏编号为CGMCC No.3706、CGMCC No.3707 或 CGMCC No.3708 的食酸菌。
2.—种食酸菌制剂，该食酸菌制剂中含有保藏编号为CGMCCNo.3706、CGMCC No.3707和/或CGMCC No.3708的食酸菌，该食酸菌制剂为固态或液态菌制剂。
3.权利要求1所述的食酸菌或权利要求2所述的食酸菌制剂在处理高浓度难降解有机 污水中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其中，所述高浓度难降解有机污水的pH值6.0 10.0 ；所述处理温度为20°C 40°C。
5.根据权利要求3所述的应用，其中，所述高浓度难降解有机污水中酚类污染物浓 度<1200mg/L;所述酚类污染物包括苯酚、对甲基苯甲醛、邻苯二甲酸二丁酯和/或2， 6_ 二叔丁基对甲酚。
6.根据权利要求3所述的应用，其中，所述高浓度难降解有机污水中的含盐量 <3.5% ；矿化度《35000mg/L。
7.利用权利要求1所述的食酸菌或权利要求2所述的食酸菌制剂处理高浓度难降解有 机污水的方法，该方法包括步骤对待处理污水进行酸化，并对酸化后污水进行稀释；然后将所述污水输送到一生物 反应器中，所述生物反应器内投加有权利要求1所述的食酸菌CGMCC No.3706、CGMCC No.3707和/或CGMCC No.3708,或者含有权利要求2所述的食酸菌制剂；控制反应器 内温度为20°C 40°C，采用水解酸化-接触氧化工艺，通过曝气，使污水得到净化。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述待处理污水进入反应器前，pH值6.0 10.0，酚类污染物浓度<1200mg/L，含盐量《3.5%，矿化度《35000mg/L。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述生物反应器内是投加有权利要求2所 述的食酸菌制剂，该食酸菌制剂为将食酸菌CGMCC No.3706、CGMCC No.3707和/或 CGMCC No.3708于富集培养基中培养至浓度IO8 109cellS/ml而制成，该食酸菌制剂在 所述生物反应器内的投加量为生物反应器内污水量的4% 8% (V/V)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述生物反应器内含有食酸菌CGMCC No.3706、CGMCC No.3707 和 CGMCC No.3708，三种菌的投加比例为 0.5 2 0.5 2 0.5 2。
全文摘要
本发明是关于用于高浓度难降解有机污水处理的耐盐降解菌及其应用。本发明提供的耐盐降解菌是保藏编号为CGMCC No.3706、CGMCC No.3707或CGMCC No.3708的食酸菌，本发明还提供了所述的食酸菌在处理高浓度难降解有机污水中的应用，以及利用所述的食酸菌处理高浓度难降解有机污水的方法。本发明的食酸菌是耐盐高效降解高浓度化工废水微生物菌种，具有对高浓度化工废水适应性强、生物稳定性好等特点，能够在高矿化度及较高的盐含量条件下对污水进行处理，可以有效地降低污水的COD。
文档编号C12R1/01GK102021126SQ201010180648
公开日2011年4月20日 申请日期2010年5月18日 优先权日2010年5月18日
发明者乔玮, 关迎春, 张忠智, 王祖佑, 罗一菁, 陈怡 , 马庆霞 申请人:中国石油大学(北京), 中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司, 中国石油天然气集团公司