申请日2014.03.28
公开(公告)日2014.06.18
IPC分类号C12N1/20; C02F3/30; C12R1/07; C12R1/01; C12R1/13; C02F3/34
摘要
本发明公开了一种嗜盐菌菌剂及其制备、含该菌剂的生物处理系统及该菌剂在处理三嗪类废水中的应用，本发明从含阿特拉津的高盐污水、污泥和周边土壤中分离并筛选了4株三嗪类化合物的降解菌，包括盐水球菌(Salinicoccusroseus)BJ-1、碘短杆菌(Brevibacteriumiodinum)BJ-2、BacillusnitritophilusBJ-3、嗜碱盐单胞菌(Halomonasalkaliphila)BJ-4，并按一定比例配成菌剂。本发明的菌剂对含三嗪类废水有较强的降解能力且能适应高盐环境，在含盐量1%-15%、阿特拉津浓度500mg/l以下都有非常好的降解效果，降解三嗪类化合物的性能相比传统的活性污泥法具有明显优势，对废水中三嗪类化合物的降解效果可达到98%以上。
权利要求书
1.一种嗜盐菌菌剂，其特征是：包括玫瑰色盐水球菌(Salinicoccus roseus)BJ-1 CGMCC NO.8624、碘短杆菌(Brevibacterium iodinum)BJ-2 CGMCC NO.8625、 Bacillus nitritophilus BJ-3 CGMCC NO.8626和嗜碱盐单胞菌(Halomonas alkaliphila)BJ-4 CGMCC NO.8627。
2.根据权利要求1所述的嗜盐菌菌剂，其特征是：由下列重量份的组分组成：
玫瑰色盐水球菌(Salinicoccus roseus)BJ-1 CGMCC NO.8624 6-10份;
碘短杆菌(Brevibacterium iodinum)BJ-2 CGMCC NO.8625 4-10份;
Bacillus nitritophilus BJ-3 CGMCC NO.8626 4-8份;
嗜碱盐单胞菌(Halomonas alkaliphila)BJ-4 CGMCC NO.8627 6-10份。
3.一种权利要求1或2 所述的嗜盐菌菌剂的制备方法，其特征是：将各菌种分别按5-10%的接种量接入到培养基中，在温度15-35℃、溶解氧2-4mg/L的条件下对菌种进行扩大培养48-96h，培养后将各培养基离心分离得湿菌体，将所得湿菌体按配比混合均匀即得嗜盐菌菌剂;所用培养基为葡糖糖9-11g/L，尿素2.0-2.4g/L，磷酸二氢钾0.86-0.90g/L，氯化钠1-15wt%，PH为6.8-7.5。
4.一种生物处理系统，包括厌氧池、好氧池和好氧生物滤池，其特征是：所述厌氧池、好氧池和好氧生物滤池依次连接，厌氧池、好氧池和好氧生物滤池中均固定有权利要求1或2所述的嗜盐菌菌剂，嗜盐菌菌剂的固定量均为1-4g/L废水。
5.根据权利要求4所述的生物处理系统，其特征是：固定嗜盐菌菌剂所用的载体为陶粒、聚乙烯填料、火山石、聚氨酯悬浮填料、颗粒活性炭、高温竹炭、炉渣或焦炭，优选为颗粒活性炭。
6.根据权利要求5所述的生物处理系统，其特征是：固定嗜盐菌所用的时间为48-72h。
7.一种三嗪类高盐废水的处理方法，其特征是包括以下步骤：
(1)将含三嗪类化合物的废水加入调配池，调节废水中的COD、N和P的含量，同时将废水中盐含量调节为1-15wt%;
(2)废水进入权利要求4或5所述的生物处理系统进行生物降解，处理后废水中COD﹤400mg/L，三嗪类化合物﹤1mg/L;
(3)生物处理后废水进一步采用磁性大孔离子交换树脂进行吸附，吸附后废水中TOC﹤10mg/L，三嗪类化合物﹤0.5mg/L;
(4)步骤(3)后的废水进入氯碱精制工艺或进入盐场晾晒后回收固体盐。
8.根据权利要求7所述的处理方法，其特征是：生物处理系统中，厌氧池废水处理条件为：pH 7.5-8.5、温度15-35℃、水力停留时间16-24h;好氧池废水处理条件为：pH 7.0-8.0、温度15-35℃、水力停留时间20-48h、溶氧2-4mg/L;好氧生物滤池废水处理条件为：pH 8.0-9.0、温度15-35℃、水力停留时间16-24h、溶氧1-4mg/L。
9.根据权利要求7所述的处理方法，其特征是：步骤(1)中，加入尿素调节废水中N含量，加入KH2PO4调节废水中P含量，使废水中COD:N:P的浓度比为300:5:1;步骤(3)中，进行吸附时，废水pH 6-9，流速为15-50mL/min，吸附温度为15-35℃。
10.根据权利要求7所述的处理方法，其特征是：所述三嗪类化合物包括但不限于莠去津、特丁津、特丁净、氰草津、氰草净、莠灭净、扑灭津、扑草净、西玛津、西草净、嗪草酮或环嗪酮，优选为莠去津;步骤(1)中，含三嗪类化合物的废水中三嗪类化合物含量在500mg/L以下，COD在15000mg/L以下。
说明书
嗜盐菌菌剂及其制备、含该菌剂的生物处理系统及该菌剂在处理三嗪类废水中的应用
技术领域
本发明涉及一种嗜盐菌剂、该菌剂的制备方法、含有该菌剂的生物处理系统，以及以该菌剂在处理含三嗪类化合物尤其是阿特拉津的高盐废水中的应用，属于微生物及废水处理技术领域。
背景技术
阿特拉津(Atrazine)，又名莠去津，化学名为为氯乙异丙嗪(2-氯-4-乙氨基-6-异丙氨基-1, 3, 5-三嗪),是一种广泛使用的三嗪类除草剂，属于弱极性化合物，1952年由瑞士汽巴-嘉基 Ciba-Geigy化学公司开发成功。阿特拉津以叶绿体类囊体膜上一个分子质量为 32 kD 的蛋白质(QB)为作用靶标, 被广泛用于玉米、高粱、菠萝等农田, 来防除绝大多数阔叶杂草和少部分禾本科杂草，其在土壤中半衰期较长 ,甚至残留于部分地区的地下水和地表水中。研究表明, 阿特拉津是一种内分泌干扰剂, 它能干扰激素的调节功能, 引起人和两栖动物的生殖缺陷, 诱发肿瘤和癌症, 其生态毒理风险不容忽视，因此对含阿特拉津废水的处理极为迫切。
目前研究较多的用于降解水中阿特拉津的方法主要有电解氧化法、Fenton 法、γ-辐照法、 超声化学法、臭氧氧化法、吸附法、光催化法、微生物降解法、萃取法及联用工艺等。微生物降解法由于具有高效、节能、无二次污染等优点，被认为是最具发展前景的一种处理阿特拉津废水的方法。
据文献和专利报道，降解阿特拉津的微生物主要包括细菌、真菌、放线菌和藻类，其中细菌由于有较强的适应性和生化性，在其降解微生物中起着举足轻重的作用。目前文献报道的降解阿特拉津的细菌主要有诺卡氏菌属(Nocardia)、 红球菌属(Rhodococcus)、不动杆菌属(Acinetobacter)、 土壤杆菌属(Agrobacterium)和假单胞菌属(Pseudomonas)和根瘤细菌(Rhizobium)等。但是农药厂的阿特拉津废水成分较复杂且含有较高浓度的盐(氯化钠含量6%以上)，而一般的微生物都无法在高盐环境下生存，因此常规的非嗜盐菌株和单一的嗜盐微生物菌株都不能很好地应用于阿特拉津废水的生物处理。因此目前急需一种能用于高盐环境的、多菌混合的嗜盐菌菌剂来处理阿特拉津废水。
发明内容
为了使生化法在高盐环境的三嗪类废水中能够有更好的应用前景，本发明提供了一种适合高盐环境、能够高效降解废水中三嗪类化合物的嗜盐菌菌剂及其制备方法。
本发明还提供了含有该嗜盐菌菌剂的生物处理系统以及采用该生物处理系统处理含三嗪类的高盐废水的方法。通过本发明的方法可以在高盐环境下生物降解废水中的三嗪类化合物，经生物处理系统处理后的废水COD低于400mg/L，进一步采用磁性大孔离子交换树脂进行吸附，吸附后废水TOC低于10mg/L，三嗪类化合物排放浓度低于0.5mg/L，最终处理的废水通过氯碱一次精制和二次精制可满足氯碱盐水需要，或者通过盐场晾晒之后回收固体盐，实现废物循环利用，满足国家节能减排要求，真正实现废水零排放。
下面对本发明进行详细阐述：
本发明的嗜盐菌菌剂中包括4种菌种，它们分别是：玫瑰色盐水球菌(Salinicoccus roseus)BJ-1，已经于2013年12月23日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏号为CGMCC NO.8624;碘短杆菌(Brevibacterium iodinum)BJ-2，已经于2013年12月23日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏号为CGMCC NO.8625;Bacillus nitritophilus BJ-3，已经于2013年12月23日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏号为CGMCC NO.8626;嗜碱盐单胞菌(Halomonas alkaliphila)BJ-4，已经于2013年12月23日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏号为CGMCC NO.8627。
本发明以阿特拉津废水的工厂废水池、排污口、以及下水道等可能接触阿特拉津废水的污水或污泥作为菌源，通过在高盐环境下筛选得到耐盐菌种，然后对耐盐菌种进行阿特拉津耐受性驯化，最终得到了本发明上述4种高效降解阿特拉津的菌种。将这4种菌种分别进行扩大培养，按一定比例混合即可得到降解含阿特拉津高盐废水效果好的嗜盐菌菌剂。由于三嗪类化合物均含稳定的三嗪环，结构类似，因此本发明菌剂也可以用于降解除阿特拉津以外的其他三嗪类化合物。
本发明的具体技术方案如下：
一种嗜盐菌菌剂，其特征是：包括玫瑰色盐水球菌(Salinicoccus roseus)BJ-1 CGMCC NO.8624、碘短杆菌(Brevibacterium iodinum)BJ-2 CGMCC NO.8625、 Bacillus nitritophilus BJ-3 CGMCC NO.8626和嗜碱盐单胞菌(Halomonas alkaliphila)BJ-4 CGMCC NO.8627。
上述嗜盐菌菌剂，由下列重量份的组分组成：
玫瑰色盐水球菌(Salinicoccus roseus)BJ-1 CGMCC NO.8624 6-10份;
碘短杆菌(Brevibacterium iodinum)BJ-2 CGMCC NO.8625 4-10份;
Bacillus nitritophilus BJ-3 CGMCC NO.8626 4-8份;
嗜碱盐单胞菌(Halomonas alkaliphila)BJ-4 CGMCC NO.8627 6-10份。
上述嗜盐菌菌剂的制备方法为：将各菌种分别按5-10%的接种量接入到培养基中，在温度15-35℃、溶解氧2-4mg/L的条件下对菌种进行扩大培养48-96h，培养后将各培养基离心分离得湿菌体，将所得湿菌体按配比混合均匀即得本发明嗜盐菌菌剂;所用培养基为葡糖糖9-11g/L，尿素2.0-2.4g/L，磷酸二氢钾0.86-0.90g/L，氯化钠1-15wt%，PH为6.8-7.5。
本发明提供了一种生物处理系统，包括厌氧池+好氧池+好氧生物滤池，其特征是：所述厌氧池、好氧池和好氧生物滤池依次连接，厌氧池、好氧池和好氧生物滤池中均固定有本发明的嗜盐菌菌剂，嗜盐菌菌剂的固定量均为1-4g/L废水。
上述生物处理系统中，固定嗜盐菌菌剂所用的载体为陶粒、聚乙烯填料、火山石、聚氨酯悬浮填料、颗粒活性炭、高温竹炭、炉渣、焦炭，优选为颗粒活性炭。
上述生物处理系统中，固定时间一般为48-72h。
本发明还提供了一种三嗪类高盐废水的处理方法，其特征是包括以下步骤：
(1)将含三嗪类化合物的废水加入调配池，调节废水中的COD、N和P的含量，同时将废水中盐含量调节为1-15wt%;
(2)废水进入固定有本发明嗜盐菌菌剂的生物处理系统进行生物降解，处理后废水中COD﹤400mg/L，三嗪类化合物﹤1mg/L;
(3)生物处理后废水进一步采用磁性大孔离子交换树脂进行吸附，吸附后废水中TOC﹤10mg/L，三嗪类化合物﹤0.5mg/L;
(4)步骤(3)后的废水进入氯碱精制工艺或进入盐场晾晒后回收固体盐。
上述处理方法可以处理三嗪类化合物含量在500mg/L以下、COD在15000mg/L以下的三嗪类高盐废水。
上述处理方法中，所述三嗪类化合物包括但不限于莠去津、特丁津、特丁净、氰草津、氰草净、莠灭净、扑灭津、扑草净、西玛津、西草净、嗪草酮或环嗪酮，优选为莠去津。
上述步骤(1)中，加入尿素调节废水中N含量，加入KH2PO4调节废水中P含量，使废水中COD:N:P的浓度比为300:5:1。
上述步骤(2)中，生物处理系统中，厌氧池废水处理条件为：pH 7.5-8.5、温度15-35℃、水力停留时间16-24h;好氧池废水处理条件为：pH 7.0-8.0、温度15-35℃、水力停留时间20-48h、溶氧2-4mg/L;好氧生物滤池废水处理条件为：pH 8.0-9.0、温度15-35℃、水力停留时间16-24h、溶氧1-4mg/L。
上述步骤(3)中，生物处理后进行吸附时废水pH6-9，流速为15-50mL/min，吸附温度为15-35℃。
本发明的优点：
(1)本发明分离驯化得到了4种耐盐菌种，这四种菌种按一定比例混合可以制成高效降解三嗪类尤其是阿特拉津的嗜盐菌剂，该菌剂可在含盐1-15%、三嗪类化合物浓度为500mg/L以下的废水中生长，并以三嗪类化合物和废水中其他有机物为营养源，其降解三嗪类化合物和其他有机物的性能比传统的物化法+生物法处理高盐三嗪类化合物废水更有优势。本发明具有工艺流程短、操作简单，易于控制以及运行费用低等优点。
(2)本发明处理盐分为1-15%、三嗪类化合物浓度为500mg/L以下的含三嗪类化合物废水达标排放所需最佳投菌量范围为1-4g/L，一次投入之后以后不需重复投加。
(3)本发明利用嗜盐菌处理含盐量为1-15%的含500mg/L以下三嗪类化合物的高盐废水，通过固定有嗜盐菌剂的生化系统处理后，可以达到COD﹤400mg/L，三嗪类化合物﹤1mg/L，然后通过磁性大孔树脂深度吸附，最终出水TOC﹤10mg/L，并进入氯碱精制工艺或晒盐回收固体盐，此工艺不但对三嗪类化合物废水进行了无害化处理，而且还能回收或利用废水中的盐，实现了废水资源的循环利用。
(4)本发明与传统处理高盐废水的方法(蒸馏、焚烧等技术手段)相比，运行费用大大降低，且不会产生二次污染;
(5)本发明可以直接通过生化系统处理含盐在1-15%，含500mg/L以下三嗪类化合物的废水，从而避免了传统生化方法只能处理200mg/L以下三嗪类化合物和低于1%含盐量的废水的弊端;
(6)本发明对水中三嗪类化合物降解效果可达到98%以上，可为生产三嗪类物质的农药及化工厂的高盐废水的处理提供技术保障。
微生物保藏信息
玫瑰色盐水球菌(Salinicoccus roseus)BJ-1，已经于2013年12月23日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏号为CGMCC NO.8624。
碘短杆菌(Brevibacterium iodinum)BJ-2，已经于2013年12月23日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏号为CGMCC NO.8625。
Bacillus nitritophilus BJ-3，已经于2013年12月23日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏号为CGMCC NO.8626。
嗜碱盐单胞菌(Halomonas alkaliphila)BJ-4，已经于2013年12月23日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏号为CGMCC NO.8627。