一种用于处理高盐工业废水的微生物菌群的制作方法
【专利摘要】本发明针对高盐废水中盐分含量高，色度大，污染物复杂及COD高，BOD低，生化性质差的特征，进行功能菌群的筛选、复配和应用效果验证。本发明通过分离筛选和驯化得到一个活性菌群，具有耐受18％高盐废水能力，对高盐腌渍废水进行生化处理，同时根据菌群组成和比例，从中国普通微生物菌种保藏管理中心购买相关菌株，模拟驯化微生物菌群的群落组成，即霍氏肠杆菌、巨大芽孢杆菌、日本色盐杆菌、先河盐单胞菌、吲哚金黄杆菌和生孢梭菌的数量比为2:2:1:1:1:1进行复配，复配菌群在处理废水中得到更显著的降解效果，可以将高盐废水中的COD从29465mg/L降解至1935.62mg/L，COD降解率93.43％，为难处理高盐工业废水的生化处理工艺提供了有效的技术支撑。
【专利说明】-种用于处理高盐工业废水的微生物菌群
【技术领域】
[0001] 本发明属于功能微生物菌群筛选和复配【技术领域】，具体涉及一种用于处理高盐工 业废水的微生物菌群及其应用。
【背景技术】
[0002] 工业废水中盐度高，部分超过20% (w/v)，且成分复杂，大都含烷烃、芳烃、碳水化 合物、类脂化合物和含氮化合物等，还有大量溶解性无机盐，如Cl' SO4' Na+和Ca2+等。高 浓度无机盐会抑制和毒害污泥中微生物，造成微生物失去其降解能力，并破坏活性污泥的 菌群结构，甚至造成生化处理过程的崩溃，使得常规生化处理技术在治理含盐化工废水时 始终存在成本高、效率低、周期长、稳定性差、有二次污染等问题，限制了在实际工程中的应 用，同时严重污染环境。因此，处理含盐废水的新技术业已成为环保行业和科学研究的热点 和焦点，其中生物法的开拓备受关注。
[0003] 近年来，人们从环境中发现大量嗜盐微生物，它们中的很多成员表现出优越的降 解有机化合物性能，为生物法处理含盐废水提供了理论上的可能。嗜盐微生物，具有和传统 微生物相同的代谢功能，可在不同盐度环境中生长，利用多种包括烃类物质和多种有毒有 害化合物进行新陈代谢，具有利用多种电子受体，产生胞外多聚物，减低环境中化学物质毒 害等特性。采用现代生物手段将其筛选分离出来，并制作成生物菌剂应用于含盐化工废水 治理成为研究热门，但针对于高盐工业废水的生化处理菌群在国内仍局限于实验室研究， 且发酵成本高，活性不稳定，效率低，没有形成产业化规模，处于市场空白阶段。因此需要进 一步筛选活性菌群，研发高盐废水处理工艺来解决上述问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种耐高盐的微生物菌群，及其在高盐废水中的应用，从而 弥补现有技术的不足。
[0005] 本发明的微生物菌群，包含有肠杆菌、芽孢杆菌、色盐杆菌、盐单胞菌、金黄杆菌和 生孢梭菌。
[0006] 上述功能菌群中细胞的浓度彡109CFU/mL。
[0007] 作为实施例中的优选，上述功能菌群中肠杆菌、芽孢杆菌、色盐杆菌、盐单胞菌、金 黄杆菌和梭菌的数量比优选为2:2:1:1:1:1。
[0008] 所述的肠杆菌优选为霍氏肠杆菌（Enterobacter hormaechei)。
[0009] 所述的芽孢杆菌优选为巨大芽孢杆菌（Bacillusmegaterium)。
[0010] 所述的色盐杆菌优选为日本色盐杆菌（Chromohalobacterjaponicas)。
[0011] 所述的盐单胞菌优选为先河盐单胞菌（Halomonasxianhensis)。
[0012] 所述的金黄杆菌优选为卩引哚金黄杆菌（Chryseobacteriumindoltheticum)。
[0013] 所述的梭菌优选为生孢梭菌（Clostridiumsporogenes)。
[0014] 本发明中的活性微生物菌群，用于处理高盐工业废水。
[0015] 上述微生物菌群具有耐受18% (w/v)的高盐废水能力，可以将高盐废水中的COD 从29465mg/L降解至1935. 62mg/L，降低了废水的色度，同时高盐废水中的有毒有害物质对 活性微生物菌群没有明显的抑制作用，菌群生长速率较快，活性稳定，适应性强，生产成本 低廉，减轻了环境毒害，这对提高我国高盐废水的生物降解效率和完善处理工艺方面都具 有较强的开发潜力。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1 :驯化耐盐菌群处理高盐废水的效果图，
[0017] 图2 :复配菌群处理高含盐高COD废水效果图。
【具体实施方式】
[0018] 本发明针对超高盐含量的腌渍废水（含盐量超过18% )进行菌群处理效率的研 究和工艺应用研究，筛选得到的可用于修复上述工业废水的耐盐碱微生物菌群，经过效果 验证和应用试验，最终化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，C0D)减低至1935. 62mg/L左 右。下面结合实例对本发明实施过程做详细描述。
[0019] 实施例1 :处理高盐污水的群落结构鉴定
[0020] 从咸菜厂废水池中提取的泥浆和水样，装入无菌取样袋带回实验室，显微镜检 观察发现样品微生物细胞较多，适合耐盐菌的分离筛选。将土样或水样投放入好氧曝气 反应池中连续培养，与预先制备好的无机盐培养基混匀，长时间曝气处理，含氧量保持在 8-12mg/L，30°C培养，盐浓度15% (以NaCl计）。无机盐培养基组成如下（w/v):硝酸钾 0.3%，磷酸二氢钾0. 1%，磷酸二氢铵0. 1%，硫酸铵0. 1%，pH 7. 5,菌群筛选体系中的碳 源来自于污水本身含有的有机物质，根据检测结果，当培养体系中的COD降低至1000mg/L 时，添加0.1 % (w/v)葡萄糖作为补充碳源。曝气池中设置样品循环装置，2. 5L/min，折合 IOh可以循环一次水样以利于水体回流和混匀，连续曝气池培养超过30d后，得到一个活性 稳定，可以耐受最高18% (w/v)盐浓度的活性微生物复合菌群（如下所述），活菌数量维持 在IO9个/mL以上。在腌渍废水的处理过程中，水样起始COD为29465mg/L，生化处理采用 逐步提高废水比例的方法，使功能菌群逐步适应高盐环境。第一代驯化体系添加1/4的废 水，补充3/4的无机盐培养液，接种菌群，接种量20% (v/v)。30°C摇床180rpm振荡培养。 2d后COD降解率为61. 03%，继续培养COD保持稳定不再下降。转接至第二代驯化培养基 中，微生物处理第二代，提高废水比例。50 %体积的废水水样加入50 %体积无机盐培养液， 接种量20%。30°C摇床培养。4d后检测COD从初始的8554. 16mg/L降低至2793. 99mg/L， 降解率为67. 34%，如此往复，到第四代驯化体系中，培养基全部为腌渍废水，活性菌群对废 水的生化处理效果如图1所示。腌渍废水中COD降至2700mg/L左右且保持活性稳定，COD 去除率91 %，此时生化处理体系中的盐度为8. 7-9%，说明得到了一组复合微生物菌群，其 在降低体系中的COD方面具有显著效果，对盐度也有很强的耐受活性和去除效果。
[0021] 利用16S rDNA克隆文库的方法，对上述活性微生物群落结构进行分析，发现 菌群中主要存在以下成员：肠杆菌（Enterobacter)、芽孢杆菌（Bacillus)、色盐杆菌 (Chromohalobacter)、盐单胞菌（Halomonas)、金黄杆菌（Chryseobacterium)、梭状芽抱 杆菌（Clostridium)、假单胞菌（Pseudomonas)和乳杆菌（Lactobacillus)，总数达 78% 以上。其中肠杆菌（Enterobacter)和芽孢杆菌（Bacillus)比例最高，分别达到19%, 其次是色盐杆菌（Chromohalobacter),比例为8%,盐单胞菌（Halomonas)和金黄杆菌 (Chryseobacterium)分别占 7%，梭状芽抱杆菌（Clostridium)、假单胞菌（Pseudomonas) 和乳杆菌（Lactobacillus)分别占6%。活性微生物群落中，肠杆菌（Enterobacter)、芽孢 杆菌（Bacillus)和乳杆菌（Lactobacillus)都是蔬菜腌渍过程中广泛存在的微生物。色 盐杆菌（Chromohalobacter)中度嗜盐，在深海底泥、废弃钻井泥楽以及蔬菜盐渍过程中大 量存在。金黄杆菌（Chryseobacterium)存在焦化废水处理的功能菌群中，同时可以降解甲 基叔丁基醚、苯胺、乙酰甲胺磷等有机物。梭状芽孢杆菌（Clostridium)存在于酱油发酵过 程中和污水处理驯化菌群中，盐单胞菌（Halomonas)和假单胞菌（Pseudomonas)是两类庞 大的生物类群，功能和存在范围都十分广泛，在芳烃降解、耐盐、产表面活性物质等方面均 有报道，在废水降解菌群中，具有降解酚、喹啉、咔唑等有机物的功能。
[0022] 实施例2 :单菌复配菌群及活性验证
[0023] 按照实施例1中筛选得到的活性功能菌群，从中国普通微生物菌种保藏管理中 心（CGMCC)购买相关菌株。单菌分别用LB培养基活化，同样用LB固体培养基做菌种 拮抗实验，排除被拮抗的菌株，确保复配菌群能够正常生长。分别选用分离自发酵床垫 料中的霍氏肠杆菌（Enterobacterhormaechei, CGMCC 1. 10608)，用于处理有机垃圾的 巨大芽孢杆菌0^(3；[11118111683七61'；[11111，061(^ 1.2764)，分离自养殖池塘水的日本色盐杆 菌（011'011101131(^3(^61'」3。011；^38，06]\0^ 1.9037)，分离自石油污染土壤的先河盐单胞菌 (Halomonasxianhensis，CGMCC 1. 6848)，分离自海泥的卩引哚金黄杆菌（Chryseobacteriumi ndoltheticum, CGMCC 1. 10984)以及梭菌属菌株生抱梭菌（Clostridiumsporogenes, CGMCC 1. 2157)，活化后调节细胞浓度，模拟实施例1中微生物群落的组成比例，按照数量比为 2:2:1:1:1:1复配，复配得到的微生物菌群按照实施例1所述活性检测方法，分析群落对高 盐废水中的COD的去除效率，4d后腌渍废水中COD降至1935. 62mg，且保持活性稳定，COD去 除率93. 43%。配制的复合菌群验证了实施例1中功能菌群的活性，同时说明单菌复配得到 的菌群效率优于筛选的菌群。
[0024] 实施例3复配活性菌群在腌渍废水中的应用
[0025] 咸菜在腌制过程中加入大量食盐，造成腌制过程中产生的废水盐度高，一般在 15-20%之间，同时亚硝酸盐、氨、氮、磷物质也高。这类高盐高氮磷的废水若是与生活污水 混合排放到污水管网中严重影响污水处理系统的稳定运行。选用的腌渍废水水质浑浊，呈 深棕色，具有很高的色度，COD高达29465mg/L，盐度18%。水质参数如表1所示。
[0026] 表1 :腌渍废水水质检测
[0027]
【权利要求】
1. 一种微生物菌群，其特征在于，所述的微生物菌群包含有肠杆菌、芽孢杆菌、色盐杆 菌、盐单胞菌、金黄杆菌和生孢梭菌。
2. 如权利要求1所述的微生物菌群，其特征在于，所述的菌群中细菌的数量> 109CFU/ mL〇
3. 如权利要求1所述的微生物菌群，其特征在于，所述的菌群中肠杆菌、芽孢杆菌、色 盐杆菌、盐单胞菌、金黄杆菌和梭菌的数量比为2:2:1:1:1: 1。
4. 如权利要求1所述的微生物菌群，其特征在于，所述的肠杆菌为霍氏肠杆菌 (Enterobacter hormaechei)〇
5. 如权利要求1所述的微生物菌群，其特征在于，所述的芽孢杆菌为巨大芽孢杆菌 (Bacillusmegaterium)〇
6. 如权利要求1所述的微生物菌群，其特征在于，所述的色盐杆菌为日本色盐杆菌 (Chromohalobacterjaponicas)〇
7. 如权利要求1所述的微生物菌群，其特征在于，所述的盐单胞菌优选为先河盐单胞 菌（Halomonasxianhensis)〇
8. 如权利要求1所述的微生物菌群，其特征在于，所述的金黄杆菌为吲哚金黄杆菌（Ch ryseobacteriumindoltheticum)〇
9. 如权利要求1所述的微生物菌群，其特征在于，所述的梭菌为生孢梭菌 (Clostridiumsporogenes)〇
10. 权利要求1所述的微生物菌群在处理高盐工业废水中的应用。
【文档编号】C12R1/01GK104388343SQ201410608052
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】马皛梅, 黄志勇, 蔡明昱, 侍浏阳, 万桂龙, 王兴彪 申请人:中国科学院天津工业生物技术研究所