降解苯系物的食醚红球菌及其生物解毒菌剂与用途的制作方法

本发明属于生物技术与环境保护领域，具体涉及一种降解苯、甲苯、乙苯、二甲苯、邻二甲苯的食醚红球菌lh-hf0020及其在富含苯系物的废水中的高盐解毒强化处理中的应用。

背景技术：

1、苯系物(bhcs)是一类含有苯环有机物的总称，主要包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、三甲苯、苯乙烯、苯酚、苯胺、氯苯、硝基苯等，是人类生产生活中的常见物质，也是自然环境中常见的污染物。苯系物具有强致癌、致畸和致突变性，难以降解，并且迁移能力强，引起了众多国家的高度重视，并被列为优先控制污染物。短期高剂量暴露会对中枢神经系统有麻醉，导致眼及上呼吸道出现明显的刺激症状，如眼结膜及咽充血，以及出现头晕、头痛、恶心、呕吐、胸闷、四肢无力、意识模糊等症状，长期接触会导致神经衰弱综合征等。由于多数苯系物(如苯、甲苯等)具有较强的挥发性，在常温条件下很容易挥发到气体当中形成挥发性有机(volatile organic compounds,vocs)气体，对人体和环境产生危害，造成vocs气体污染，尤其是苯系物污染给人类社会生活带来极大危害。在废水的污染中，苯系物对废水处理的影响也很大。含苯系物的焦化废水主要来源于：煤高温裂解制煤气，冷却产生的剩余氨水废液，煤气净化过程中煤气终冷器和粗苯分离槽、精苯及其它石油化学工艺过程的排水。含苯系物废水水质成分复杂多变，且含有许多难以降解的芳香族有机物、杂环及多环化合物，处理较为困难，也容易对生化处理系统的功能菌剂造成毒性，影响其常规作用的发挥。目前，苯系物的处理方法主要有吸收法、吸附法、冷凝法、燃烧法、光催化氧化和生物降解法等，相比于其他方法，生化法因处理条件温和、应用成本低而备受关注。生物处理法多采用活性污泥法和生物膜法，但因含苯系物的废水的成分较为复杂，且具有较强的生物毒性，往往会对活性污泥体系的功能微生物产生较大的冲击，导致cod去除、总氮降解等目标处理效果达不到，从而影响出水达标。

2、如何有效、经济地实现高苯系物废水的解毒与体系cod去除与总氮的降解，成为亟待解决的技术难题，而问题的关键是找到具有较强的耐受苯系物毒性的功能微生物。近年来，已经筛选出不同种属的微生物菌株，已报道的苯系物降解细菌主要有假单胞菌属(pseudomonas)、红球菌属(rhodococcs)、固氮弧菌属(azoarcus)、产碱杆菌属(alcaligenes)、芽孢杆菌属(bacillus)、伯克氏菌属(burkholderia)等。许多好氧细菌能够降解btex化合物的一种或几种等，在苯系物废水处理方面，具有一定的成果。如中国专利申请号2021103196697，本发明公开了一种具有苯系物降解能力的阴沟肠杆菌及其在环境修复中的应用。本发明通过对从广东省广州市某垃圾填埋场垃圾渗滤液中进行筛选分离出了一种对苯系物具有良好降解能力的阴沟肠杆菌，并将此阴沟肠杆菌enterobactercloacae gdutan7，于2021年1月18日保藏于中国典型培养物保藏中心(cctcc)，地址：中国.武汉.武汉大学，保藏编号为cctcc no：m2021091；本发明所得到的阴沟肠杆菌enterobacter cloacae gdutan7对环境中苯系物降解效果较好，可将其应用于降解环境中苯系物，实现环境修复的目的。中国专利申请号2020103665676，本发明公开了一种菌剂，尤其涉及一种石油烃和苯系物处理复合菌剂及其制备方法与应用；所述复合菌剂的活性成分包括米曲霉、链孢霉、恶臭假单胞菌、产碱假单胞菌、表皮短杆菌、欧文氏菌；所述复合菌剂尤其适用于处理被石油烃和苯系物污染的土壤。本发明的复合菌剂在加入石油烃和苯系物污染土壤后，土著降解菌群可快速繁殖，快速启动修复过程；在修复过程中土著降解菌始终占据优势菌群地位，通过复合菌剂中的菌群协同配合，长期保持较高的降解效率；最终实现受污染土壤的彻底修复，石油烃和苯系物降解率高，btex和tph的清除率可达98％以上。

3、然而，这些菌株降解苯系物时，并未提及是否可耐受较高盐度。在实际的焦化废水中，盐度普遍介于1.5-5.5％，属于高盐工业废水，浓缩的焦化废水盐度更高。同时，在解除苯系物毒性、助力cod指标去除的同时，功能菌株若具有氨氮、总氮、硝态氮等但相关指标降解能力，则更有助于体系出水的达标。因此迫切需要筛选具有较强苯系物降解能力，且耐盐、脱氮等复合功能新菌株，以扩大其应用的盐度与强化助力指标范围。

技术实现思路

1、本发明所要解决的一个技术问题是针对现有技术的不足，提供一种能够在高盐条件下、高效解除苯系物废水中苯系物毒性，并生物强化促进活性污泥cod去除、总氮降解能力的耐盐功能菌食醚红球菌lh-hf0020。

2、本发明要解决的另一个技术问题是提供上述耐盐降解苯系物食醚红球菌lh-hf0020制成的生物解毒菌剂。

3、本发明要解决的再一个技术问题是提供上述耐低温降解苯系物食醚红球菌lh-hf0020及其制成的耐盐生物解毒菌剂的用途。

4、为实现上述发明目的，本发明通过下述技术方案予以实现：

5、本发明提供了一种食醚红球菌(rhodococcus aetherivorans)lh-hf0020，其保藏编号为cgmcc no.27555。所述食醚红球菌lh-hf0020保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(cgmcc)；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；保藏日期：2023年6月5日。

6、本发明所述食醚红球菌lh-hf0020在lb培养基上培养24h的菌落为橙色，不透明，圆形，边缘整齐，表面光滑湿润，直径0.5mm，镜检菌体呈g+，在透射电子显微镜6000倍下菌体呈现杆状，(1μm×3.2μm)无鞭毛。所述食醚红球菌lh-hf0020的核苷酸序列如seq idno.1所示。

7、本发明所述食醚红球菌lh-hf0020的生长盐度(以nacl计)范围为0～10％。所述食醚红球菌lh-hf0020的最适生长盐度(以nacl计)为1％。

8、本发明还公开了食醚红球菌lh-hf0020的发酵培养方法，从平板上挑取单菌落接种至100ml 10％lb培养基于30℃、180rpm条件下培养至指数期，于6000rpm转速下离心5min，收集菌体，加入15ml无菌mm培养基洗菌两次，最后加5ml的msm培养基重悬，获得种子液；将种子液接种至35ml msm培养基中，调节菌体初始od600＝0.1，并添加终浓度400-450mg/l的苯系物，摇床转速均为180rpm条件下培养48h。所述苯系物优选自苯、甲苯、乙苯、对间二甲苯、邻二甲苯中的一种或多种组成的混合物。

9、本发明所述食醚红球菌lh-hf0020具有以苯系物为唯一碳源实现自身增殖的同时可降解并利用苯系物的能力，在以苯系物为唯一碳源的msm无机盐培养基中，在温度为30℃、ph为8、接种量为10％时，初始苯系物综合浓度为1500ppm时，在盐度(以nacl计)≤3％时，食醚红球菌lh-hf0020的苯系物降解率均≥86.93％。

10、本发明还提供了一种食醚红球菌lh-hf0020的生物解毒菌剂，其特点是，该菌剂采用以下方法制备：将食醚红球菌lh-hf0020在lb培养基活化后，接种至100ml 10％lb培养基于30℃、180rpm条件下培养至指数期，于6000rpm转速下离心5min，收集菌体，加入15ml无菌mm培养基洗菌两次，最后加5ml的msm培养基重悬，获得种子液；将种子液接种至35ml msm培养基中，调节菌体初始od600＝0.1，并添加终浓度400-450mg/l的苯系物，摇床转速均为180rpm条件下培养48h，制得食醚红球菌lh-hf0020生物解毒菌剂。

11、本发明所述的食醚红球菌lh-hf0020可以在制备解除苯系物毒性的生物解毒菌剂中的应用。所述苯系物包括苯、甲苯、乙苯、对间二甲苯、邻二甲苯。在处理含苯系物废水中应用时，将所述食醚红球菌lh-hf0020制备成菌含量为1.0～1.25×108cfu/ml的稀释菌液后，以9％-11％的比例接种于焦化废水体系中。在体系苯系物浓度达1500ppm以上时，3％盐度下仍可实现≥93.51％的苯系物降解率，强化活性污泥实现≥95.99％的cod去除率，≥96.57％的总氮降解率。

12、与现有技术相比，本发明具有以下优点和技术效果：

13、1、所述食醚红球菌lh-hf0020具有以苯系物为唯一碳源实现自身增殖的同时可降解并利用苯系物的能力，3％盐度下仍可实现≥93.51％的苯系物降解率，强化活性污泥实现≥95.99％的cod去除率，≥96.57％的总氮降解率。

14、2、所述食醚红球菌lh-hf0020的生长盐度(以nacl计)范围为0～10％，最适nacl浓度为1％，具有较为广泛的盐度耐受性。

15、3、本发明所述的食醚红球菌lh-hf0020首次应用于苯系物解毒。

16、4、本发明所述的食醚红球菌lh-hf0020可同时降解苯、甲苯、乙苯、对间二甲苯、邻二甲苯，尤其是苯、甲苯和乙苯。

17、5、本发明所述的食醚红球菌lh-hf0020既具有较强的苯系物降解能力，又具有反硝化降总氮的能力，可处理污废水总苯系物、cod、总氮等多项指标的去除。

18、6、本发明所述的食醚红球菌lh-hf0020分离自焦化废水，再应用于富含苯系物的焦化废水解毒和生物强化处理，因此具有较强的原位适应效应。

19、7、本发明所述的食醚红球菌发酵液的制备方法简单、合理，且操作快捷，可在不改变构筑物的前提下，显著提升生化系统的cod去除、总氮等各级效果，具有较强的苯系物解毒能力和高盐cod去除、总氮降解效果，具有良好的工业化实施前景。