专利名称:一种生物处理稠油废水的方法
技术领域：
本发明涉及水体污染的微生物处理技术，具体地说为一种利用真菌自絮凝能力处理稠油废水的方法。
背景技术：
目前，国内油田开采大都采用注水方式，随着开采时间增加，原油含水量逐年升高，后期可高达90％以上，因此产生大量含油废水。稠油废水的处理方法主要有物理方法、化学方法和生物方法。前两种方法主要是处理高浓度含油废水，对于含油量较低的废水处理费用较高，而生物处理费用低，无二次污染，污染物可彻底降解，因此被广泛应用于含油废水的后续处理。
有机聚合物和石油烃类物质是稠油废水中的主要污染物，这些污染物分子量大、可生化性差、难以生物降解，它们常随着油田采出水的排放进入环境，对环境造成严重污染。这些污染物生物处理效率很低，多数情况下COD去除率不足30％，远远达不到设计标准和当前需要。低效率的稠油废水处理已经对企业的环保达标和资源节约形成很大压力，所以企业迫切需求一种高效率、低成本、对现有工艺无重大改变的新的稠油废水生物处理技术。
发明内容为弥补上述不足，本发明的目的在于提供一种生物处理稠油废水的方法，它利用具有自絮凝能力的互隔交链孢霉(Alternaria alternate)，在优化的环境条件下对稠油废水进行生物处理，能够在短时间内迅速、高效地降低稠油废水COD，这对稠油废水生物处理具有十分重要的意义。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为采用互隔交链孢霉(Alternaria alternate)，经活化与增殖培养后制备成菌体，然后投加到稠油废水中，在温度20～35℃、摇床转速100～200rpm环境条件下经6～96小时处理稠油废水；其中以质量百分比计，菌体接种量为1％～3％。
所述菌体在处理废水前需经过活化与增殖培养，其具体操作步骤为(1)菌种活化将互隔交链孢霉(Alternaria alternate)接种到试管斜面培养基，于25～30℃培养3～4天，至出现黑色孢子；(2)增殖培养用接种环从斜面上挑取生长良好的菌体接种到装有液体培养基的容器中，在温度设置为25～30℃、转速为120～180rpm的摇床上培养2～3天，至液体培养基内菌菌体大量繁殖；(3)菌体制备将上述繁殖后菌体离心，菌体用无菌生理盐水和/或无菌水洗涤，再离心，反复2～3次，每次8～15min，即可获得纯净的互隔交链孢霉(Alternaria alternate)菌体；离心速度为3000～5000rpm。
其中所处理稠油废水COD浓度为150～500mg/L；所述互隔交链孢霉(Alternaria alternate)的液体培养基包括下述质量百分比浓度的成分1.5％～3％葡萄糖、15％～25％马铃薯、0.05％～0.15％KH2PO4、0.025％～0.035％MgSO4，pH自然，余量为作为溶剂的水；在121℃、0.1MPa下灭菌30min；所述斜面培养基包括下述质量百分比浓度的成分1.5％～3％葡萄糖、15％～25％马铃薯、0.05％～0.15％KH2PO4、0.025％～0.035％MgSO4、1.4％～2％琼脂，pH自然，余量为作为溶剂的水；在121℃、0.1MPa下灭菌30min；以质量百分比计，所述制备成菌体投加到稠油废水中的接种量以1％～2％为佳，温度以25～30℃为佳，摇床转速以120～180rpm为佳，培养时间以9～72小时为佳。
本发明的有益效果1.稠油废水处理效果好。现有稠油废水处理方法中物化方法易造成二次污染，生物方法对可生化性差的稠油废水处理效果不佳。采用本发明进行稠油废水处理时，可实现对稠油废水中污染物的有效去除，如在稠油废水初始COD为150～500mg·L-1下，经该菌作用后COD大幅度降低，去除率在46％～66％左右。其中试验培养时间随稠油废水COD浓度不同而异，浓度高时培养时间长，浓度低时培养时间相对较短。
2.提供一条生物处理稠油废水新技术方案。本发明在充分利用原有厌氧-好氧生物处理技术的前提下，提供一种生物处理稠油废水的方法，通过微生物生长条件优化来提高稠油废水生物处理效率，是提高单位容积负荷、提高总COD去除率，降低平均处理费用的一条有效途径。
3.成本低，可实现产业化。本发明所述互隔交链孢霉(Alternariaalternate)具有极高絮凝能力，对稠油废水COD去除能力极强，其培养方法简单，生长速度快，不易变异。本发明具有稠油废水处理工业化应用前景。
图1为本发明一个实施例互隔交链孢霉(Alternaria alternate)自絮凝宏观效果图。
图2为本发明一个实施例处理结果在显微镜下微观吸附效果图。
具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
需要说明的是在实施例中所有百分比浓度均为质量百分比浓度，所有培养基中的溶剂均为水。
实施例1采用互隔交链胞霉(Alternaria alternate)，经活化与增殖培养后制备成菌体，然后投加到稠油废水中，处理稠油废水；具体如下(1)菌种活化在装有斜面培养基的试管中用接种环挑取菌体接种互隔交链孢霉(Alternaria alternate)，置于30℃培养箱中培养3天，至出现黑色孢子。斜面培养基的成分为2％葡萄糖、20％马铃薯、0.05％KH2PO4、0.025％MgSO4，2％琼脂、pH自然，余量为作为溶剂的水；在121℃、0.1MPa下灭菌30min。
(2)增殖培养用接种环从斜面上挑取生长良好的菌体接种到装有液体培养基的三角瓶中，在温度设置为28℃、转速为180rpm的摇床上培养3天，至液体培养基内菌体大量繁殖；液体培养基的成分为2％葡萄糖、20％马铃薯、0.05％KH2PO4、0.025％MgSO4，pH自然，余量为作为溶剂的水；在121℃、0.1MPa下灭菌30min。
(3)菌体制备将上述繁殖后菌体离心，菌体用0.8％无菌生理盐水和无菌水洗涤，再离心，反复2次，每次15min，即可获得纯净的互隔交链孢霉(Alternariaalternate)菌体，离心速度为3000rpm。
(4)处理参数将制备后的菌体，以1％的接种量(如2.5克)转接到盛装250ml稠油废水的500ml三角瓶中，稠油废水COD初始浓度为200mg·L-1，在转速120rpm，25℃条件下进行摇瓶试验，经6小时后静置30min。
结果表明取其上清液采用重铬酸钾氧化法测定COD，去除率η(％)＝(A-B)/A×100％；COD的去除率可达55.63％(其中A为对照COD值即200.54mg·L-1，B为降解后COD值即88.97mg·L-1，η为COD降解率即55.63％)；本实施例观察到互隔交链孢霉(Alternaria alternate)具有极强的絮凝能力，投加到稠油废水后菌体迅速扩增，由互隔交链孢霉(Alternariaalternate)和废水中原有微生物组成的絮凝体迅速吸附污染物，使得废水中变得清澈透明(图1，其中左侧三角瓶中的稠油废水为不投加菌体的对照例，右侧三角瓶中的稠油废水为投加菌体处理后的结果)。经光学显微镜观察，稠油废水中污染物被吸附到菌丝体表面(参见图2)。
实施例2与实施例1不同处在于(1)菌种活化在装有斜面培养基的试管中用接种环挑取菌体接种互隔交链孢霉(Alternaria alternate)，置于28℃培养箱中培养4天，至出现黑色孢子。斜面培养基的成分为3％葡萄糖、25％马铃薯、0.15％KH2PO4、0.035％MgSO4，1.5％琼脂、pH自然，余量为作为溶剂的水；在121℃、0.1MPa下灭菌30min。
(2)增殖培养用接种环从斜面上挑取生长良好的菌体接种到装有液体培养基的三角瓶中，在温度设置为30℃、转速为120rpm的摇床上培养2天，至液体培养基内菌体大量繁殖；液体培养基的成分为3％葡萄糖、25％马铃薯、0.15％KH2PO4、0.035％MgSO4，pH自然，余量为作为溶剂的水；在121℃、0.1MPa下灭菌30min。
(3)菌体制备上述繁殖后菌体离心，菌体用0.8％无菌生理盐水洗涤，再离心，反复3次，每次8min，即可获得纯净的互隔交链孢霉(Alternaria alternate)菌体，离心速度为5000rpm。
(4)处理参数将制备后的菌体，以2％的接种量(如2.5克)转接到盛装250ml稠油废水的500ml三角瓶中，稠油废水COD初始浓度为256.42mg·L-1，在转速180rpm，30℃条件下进行摇瓶试验，经12小时后静置30min。取其上清液采用重铬酸钾氧化法测定COD值为86.97mg·L-1。试验结果表明，按照上述处理过程，稠油废水中COD去除率为66.08％。
实施例3与实施例1不同处在于
(1)菌种活化在装有斜面培养基的试管中用接种环挑取菌体接种互隔交链孢霉(Alternaria alternate)，置于25℃培养箱中培养3天，至出现黑色孢子。斜面培养基的成分为1.5％葡萄糖、15％马铃薯、0.10％KH2PO4、0.03％MgSO4，1.4％琼脂、pH自然，余量为作为溶剂的水；在121℃、0.1MPa下灭菌30min。
(2)增殖培养用接种环从斜面上挑取生长良好的菌体接种到装有液体培养基的三角瓶中，在温度设置为25℃、转速为150rpm的摇床上培养3天，至液体培养基内菌种体大量繁殖；液体培养基的成分为1.5％葡萄糖、15％马铃薯、0.10％KH2PO4、0.03％MgSO4，pH自然，余量为作为溶剂的水；在121℃、0.1MPa下灭菌30min。
(3)菌体制备上述繁殖后菌体离心，菌体用无菌水洗涤，再离心，反复2次，每次10min，即可获得纯净的互隔交链孢霉(Alternaria alternate)菌体，离心速度为4000rpm。
(4)处理参数将制备后的菌体，以3％的接种量(如7.5克)转接到盛装250ml稠油废水的500ml三角瓶中，稠油废水COD初始浓度为500mg·L-1，在转速200rpm，35℃条件下进行摇瓶试验，经96小时后静置30min。取其上清液采用重铬酸钾氧化法测定COD值为266.97mg·L-1。试验结果表明，按照上述处理过程，稠油废水中COD去除率为46.61％。
实施例4与实施例1不同处在于对稠油废水的处理参数选择上，以3％的接种量(如7.5克)转接到盛装250ml稠油废水的500ml三角瓶中，稠油废水COD初始浓度为300mg·L-1，在转速150rpm，22℃条件下进行摇瓶试验，经30小时后静置30min。取其上清液测定COD值为144.32mg·L-1，去除率为51.89％。
权利要求
1.一种生物处理稠油废水的方法，其特征在于采用互隔交链孢霉(Alternaria alternate)，经活化与增殖培养后制备成菌体，然后投加到稠油废水中，在温度20～35℃、摇床转速100～200rpm环境条件下经6～96小时处理稠油废水；其中以质量百分比计，菌体接种量为1％～3％。
2.根据权利要求
1所述生物处理稠油废水的方法，其特征在于以质量百分比计，所述制备成菌体投加到稠油废水中的接种量为1％～2％，温度为25～30℃，摇床转速为120～180rpm，培养时间为9～72小时。
3.根据权利要求
1所述生物处理稠油废水的方法，其特征在于菌体制备步骤如下(1)菌种活化将互隔交链孢霉(Alternaria alternate)接种到试管斜面培养基，于25～30℃培养3～4天，至出现黑色孢子；(2)增殖培养用接种环从斜面上挑取生长良好的菌体接种到装有液体培养基的容器中，在温度设置为25～30℃、转速为120～180rpm的摇床上培养2～3天，至液体培养基内菌体大量繁殖；(3)菌体制备将上述繁殖后菌体离心，菌体用无菌生理盐水和/或无菌水洗涤，再离心，反复2～3次，每次8～15min，即可获得纯净的互隔交链孢霉(Alternaria alternate)菌体；离心速度为3000～5000rpm。
4.根据权利要求
1所述生物处理稠油废水的方法，其特征在于所述互隔交链孢霉(Alternaria alternate)的液体培养基包括下述质量百分比浓度的成分1.5％～3％葡萄糖、15％～25％马铃薯、0.05％～0.15％KH2PO4、0.025％～0.035％MgSO4，pH自然，余量为作为溶剂的水；常规灭菌。
5.根据权利要求
1所述生物处理稠油废水的方法，其特征在于所述斜面培养基包括下述质量百分比浓度的成分1.5％～3％葡萄糖、15％～25％马铃薯、0.05％～0.15％KH2PO4、0.025％～0.035％MgSO4、1.4％～2％琼脂，pH自然，余量为作为溶剂的水；常规灭菌。
专利摘要
本发明涉及水体污染的微生物处理技术，具体地说为一种生物处理稠油废水的方法。采用互隔交链孢霉(Alternaria alternate)，经活化与增殖培养后制备成菌体，然后投加到稠油废水中，在温度20～35℃、摇床转速100～200rpm环境条件下经6～96小时处理稠油废水；其中以质量百分比计，菌体接种量为1％～3％。本发明利用具有自絮凝能力的互隔交链孢霉，在优化的环境条件下对稠油废水进行生物处理，能够在短时间内迅速、高效地降低稠油废水COD。
文档编号C02F103/10GK1990395SQ200510136730
公开日2007年7月4日 申请日期2005年12月28日
发明者郭书海, 王鑫, 李凤梅 申请人:中国科学院沈阳应用生态研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan