申请日2016.03.28
公开(公告)日2016.06.22
IPC分类号C12N11/14; C12N11/10; C12N11/04; C02F3/34; C12R1/38; C12R1/01
摘要
本发明涉及一种用于船舶修造污水处理的固定化微生物菌剂，其特征在于，包括嗜盐石油烃降解菌体和固定化材料，该固定化材料包括海藻酸钠、CaCl2、贻贝壳粉以及浓度为2～5wt%的柠檬酸，其中贻贝壳粉与柠檬酸的质量比为1:1～3，贻贝壳粉与海藻酸钠及CaCl2的质量比为1:0.8～1:0.7～0.8。本发明中的固定化微生物菌剂制备方法简便，操作易控，制成的固定化小于易于保存和再利用，对船舶修造废水中油类污染物的降解率可达82～94%，与游离的微生物相比，其降解率提高了39～47%，且对环境的耐受性增强。
摘要附图
权利要求书
1.一种用于船舶修造污水处理的固定化微生物菌剂，其特征在于，包括嗜盐石油烃降解菌体和固定化材料，该固定化材料包括海藻酸钠、CaCl2、贻贝壳粉以及浓度为2～5wt%的柠檬酸，其中贻贝壳粉与柠檬酸的质量比为1:1～3，贻贝壳粉与海藻酸钠及CaCl2的质量比为1:0.8～1:0.7～0.8。
2.如权利要求1所述的固定化微生物菌剂，其特征在于，所述固定化微生物菌剂呈微球状，其中嗜盐石油烃降解菌体的浓度为5×107～2×108cell/g。
3.如权利要求2所述的固定化微生物菌剂，其特征在于，所述嗜盐石油烃降解菌体由假单胞菌属Pseudomonas、脂肪杆菌属Pimelobacter、海球菌属Marinococcus、微杆菌属Microbacterium以及动性球菌属Planococcus组成，质量比为3～5:1～3:2～3:1～2:1～2。
4.如权利要求3所述的固定化微生物菌剂，其特征在于，所述假单胞菌属为B-1，所述脂肪杆菌属、海球菌属、微杆菌属及动性球菌属的细菌分别为N1、N2、N3以及N4，且均通过以下步骤获得：将含菌源水样接入富集培养基中25℃活化，将活化后的菌液注入原油培养基中，25℃、180～200r/min培养驯化，最后用油平板进行反复分离、纯化得到N1～N4系列和B-1系列;
其中，N1～N4系列以含菌源的海水为水样，以蒸馏水1L计，上述N1～N4系列的富集培养基为：牛肉膏3～4g，蛋白胨9～10g，NaCl4.5～5g，pH为7.2～7.4;
以蒸馏水1L计，上述N1～N4系列的原油培养基为：原油1.5～2g，Na2HPO43～4g，KH2PO43～4g，(NH4)2SO44～5g，NaCl4～5g，MgSO4·7H2O0.5～0.7g，CaCl20.02～0.03g，pH为7.2～7.4;
B-1系列以含菌源的含油污水为水样，以蒸馏水1L计，上述B-1系列的富集培养基为：葡萄糖18～20g，酵母粉1～1.2g，KH2PO43～4g，NaCl4.5～5g，尿素2～3g，pH为7.2～7.4;
以蒸馏水1L计，上述B-1系列的原油培养基为：原油1.5～2g，Na2HPO43～4g，KH2PO43～4g，(NH4)2SO44～5g，NaCl4～5g，MgSO4·7H2O0.5～0.7g，CaCl20.02～0.03g，pH为7.2～7.4。
5.如权利要求3所述的固定化微生物菌剂，其特征在于，所述假单胞菌属为铜绿假单胞菌Aeruginasa或红苍白假单胞菌Rubrisubalbicans中的至少一种，所述脂肪杆菌为简单脂肪杆菌Pimerobactersimplex，所述海球菌属为嗜盐海球菌Marinococcushalophilus，所述微杆菌属为嗜氨微杆菌ATCC15354MicrobacteriumammoniaphilumATCC15354或娥微杆菌Microbacteriumimperiale中的至少一种，所述动性球菌属为柠檬色动性球菌Planococcuscitreus。
6.一种如权利要求1～5中任一权利要求所述的固定化微生物菌剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将培养后的嗜盐石油烃降解菌体菌液于3000rpm下离心4～5min，去除上层清液，收集底部浓缩菌液，用无菌水将其调节至OD600为1，即得嗜盐石油烃降解菌体浓缩液;
(2)贻贝壳清洗后干燥粉碎，过40～80目筛，将过筛后的贻贝壳粉加入到浓度为2～5wt%的柠檬酸溶液中，搅拌均匀后室温下静置1～2h，其中贻贝壳粉与柠檬酸溶液的质体比为1:1～3;
(3)将上述混合溶液放入马弗炉中进行活化，活化后取出冷却，并将活化后的样品再次粉碎或过120～150目筛，得改性贻贝壳粉;
(4)将该改性贻贝壳粉与嗜盐石油烃降解菌体浓缩液按质量比1:2～5进行混合吸附，当吸附饱和时，得吸附细菌的改性贻贝壳粉;
(5)向上述吸附细菌的改性贻贝壳粉中加入浓度为5～6%的海藻酸钠溶液，混合后用成球设备注入3.5～4.0%CaCl2溶液中分散成球，交联6～18h，得固定化微生物菌剂，该固定化微生物菌剂中嗜盐石油烃降解菌体的含量为5×107～2×108cell/g。
7.一种如权利要求1～5中任一权利要求所述的固定化微生物菌剂的应用，其特征在于，所述固定化微生物菌剂在船舶修造污水处理中的应用，且100ml待处理污水中加入其体积2～4%的固定化微生物菌剂。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述船舶修造污水的盐度为10～12.2‰。
9.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述船舶修造污水的处理温度为25～35℃，pH为7～7.5。
说明书
一种用于船舶修造污水处理的固定化微生物菌剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种用于船舶修造污水处理的固定化微生物菌剂及其制备方法和应用。
背景技术
世界港口业、海运业的迅猛发展，促进了船舶修造业的进一步繁荣，随着世界船舶修理产业的东移，给中国船舶工业的发展提供了良好的发展机遇。在船舶修造业等海洋经济和临港产业发展的同时，船舶洗舱及修理过程将产生大量的修造污水，修造污水包括含油废水和生活污水，其中含油废水又包括机舱含油废水、压舱水、坞底含油废水等。修造污水严重影响当地海洋生态环境安全，区域修造污水合理处理、综合利用已成为发展海洋经济和临港产业、保护海洋生态环境的重大环保问题。
对船舶修造产生的含盐及含有油污的废水进行生物处理是目前修造污水处理的发展方向，修造污水生物处理中除了通过污泥驯化获得能够耐受一定盐度范围的活性污泥从而进行生物处理外，从周围高盐环境中富集培养筛选嗜盐石油烃降解菌或者从现有的菌种中选取适合的菌种并用于船舶修造废水的生物处理，也是一种快速有效的方法。
该方法可为船舶修造业海盐油污水的高效处理提供了较好的菌种资源，但是在菌种使用过程中传统使用方式都是液态微生物制剂，而液态微生物制剂在水流流动状态下存在容易被洗出反应器而造成时效短等问题。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术而提供一种用于船舶修造污水处理的固定化微生物菌剂。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种上述固定化微生物菌剂的制备方法。
本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种上述固定化微生物菌剂在在船舶修造污水处理中的应用。
本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种用于船舶修造污水处理的固定化微生物菌剂，其特征在于，包括嗜盐石油烃降解菌体和固定化材料，该固定化材料包括海藻酸钠、CaCl2、贻贝壳粉以及浓度为2～5wt%的柠檬酸，其中贻贝壳粉与柠檬酸的质量比为1:1～3，贻贝壳粉与海藻酸钠及CaCl2的质量比为1:0.8～1:0.7～0.8。
作为优选，所述固定化微生物菌剂呈微球状，其中嗜盐石油烃降解菌体的浓度为5×107～2×108cell/g。
作为优选，所述嗜盐石油烃降解菌体由假单胞菌属Pseudomonas、脂肪杆菌属Pimelobacter、海球菌属Marinococcus、微杆菌属Microbacterium以及动性球菌属Planococcus组成，质量比为3～5:1～3:2～3:1～2:1～2。
进一步，本发明中所述假单胞菌属为B-1，所述脂肪杆菌属、海球菌属、微杆菌属及动性球菌属的细菌分别为N1、N2、N3以及N4，且均通过以下步骤获得：将含菌源水样接入富集培养基中25℃活化，将活化后的菌液注入原油培养基中，25℃、180～200r/min培养驯化，最后用油平板进行反复分离、纯化得到N1～N4系列和B-1系列;
其中，N1～N4系列以含菌源的海水为水样，以蒸馏水1000mL计，上述富集培养基为：葡萄糖18～20g，酵母粉1～1.2g，KH2PO43～4g，NaCl4.5～5g，尿素2～3g，pH为7.2～7.4;
B-1系列以含菌源的含油污水为水样，以蒸馏水1000mL计，上述原油培养基为：原油1.5～2g，Na2HPO43～4g，KH2PO43～4g，(NH4)2SO44～5g，NaCl4～5g，MgSO4·7H2O0.5～0.7g，CaCl20.02～0.03g，pH为7.2～7.4。
进一步，本发明中所述假单胞菌属为铜绿假单胞菌Aeruginasa或红苍白假单胞菌Rubrisubalbicans中的至少一种，所述脂肪杆菌为简单脂肪杆菌Pimerobactersimplex，所述海球菌属为嗜盐海球菌Marinococcushalophilus，所述微杆菌属为嗜氨微杆菌ATCC15354MicrobacteriumammoniaphilumATCC15354或娥微杆菌Microbacteriumimperiale中的至少一种，所述动性球菌属为柠檬色动性球菌Planococcuscitreus。
本发明解决第二个技术问题所采用的技术方案为：上述固定化微生物菌剂的制备方法包括以下步骤：(1)将培养后的嗜盐石油烃降解菌体菌液于3000rpm下离心4～5min，去除上层清液，收集底部浓缩菌液，用无菌水将其调节至OD600为1，即得嗜盐石油烃降解菌体浓缩液;
(2)贻贝壳清洗后干燥粉碎，过40～80目筛，将过筛后的贻贝壳粉加入到浓度为2～5wt%的柠檬酸溶液中，搅拌均匀后室温下静置1～2h，其中贻贝壳粉与柠檬酸溶液的质体比为1:1～3;
(3)将上述混合溶液放入马弗炉中进行活化，活化后取出冷却，并将活化后的样品再次粉碎或过120～150目筛，得改性贻贝壳粉;
(4)将该改性贻贝壳粉与嗜盐石油烃降解菌体浓缩液按质量比1:2～5进行混合吸附，当吸附饱和时，得吸附细菌的改性贻贝壳粉;
(5)向上述吸附细菌的改性贻贝壳粉中加入浓度为5～6%的海藻酸钠溶液，混合后用成球设备注入3.5～4.0%CaCl2溶液中分散成球，交联6～18h，得固定化微生物菌剂，该固定化微生物菌剂中嗜盐石油烃降解菌体的含量为5×107～2×108cell/g。
本发明解决第三个技术问题所采用的技术方案为：所述固定化微生物菌剂在船舶修造污水处理中的应用，且100ml待处理污水中加入其体积2～4%的固定化微生物菌剂。
为使该固定化微生物菌剂对船舶修造污水处理的处理效果较好，作为优选，待处理所述船舶修造污水的盐度为10～12.2‰。
进一步，所述船舶修造污水的处理温度为25～35℃，pH为7～7.5。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的固定化材料中海藻酸钠的生物兼容性好、无毒、容易固定，添加的贻贝壳粉，该材料来源广，价格低廉，添加有贻贝壳粉的固定化材料能提供固定化微生物菌剂的机械强度，并提高其传质性，使营养物质能更容易被菌体摄取，极大的提高了微生物的活性剂降解效率。此外，该固定化微生物菌剂制备方法简便，操作易控，制成的固定化小于易于保存和再利用，对船舶修造废水中油类污染物的降解率可达82～94%，与游离的微生物相比，其降解率提高了39～47%，且对环境的耐受性增强。