申请日2011.08.02
公开(公告)日2012.02.01
IPC分类号C12N1/00; C12N1/20; C12N1/14; C02F3/34; C12R1/77; C12R1/06; C12R1/07; C12R1/01; C12R1/38
申请(专利权)人武汉钢铁(集团)公司;武汉科技大学;
摘要
本发明具体涉及一种处理焦化废水的微生物复合功能菌剂及其制备方法。其技术方案是：该微生物复合功能菌剂中各组分微生物及其含量是：正十六烷降解菌为15～20wt%，苯酚降解菌为20～30wt%，吡啶降解菌为10～15wt%，喹啉降解菌为8～12wt%，咔唑降解菌为5～10wt%，萘降解菌为15～20wt%，蒽降解菌为8～12wt%。本发明通过向原有的生化处理装置投加人工选育的功能菌株所组成的复合功能菌剂，大幅度提高了焦化废水中难降解有机物的去除能力，使焦化生化出水中COD和NH3-N均达到国家一级排放标准。本发明的微生物复合功能菌剂环境适应能力强，协同性好，在生物强化焦化废水中具有广阔的应用前景。
权利要求书
1.一种处理焦化废水的微生物复合功能菌剂，其特征在于该微生物复合功能菌剂中各组 分微生物及其含量是：正十六烷降解菌为15～20wt%，苯酚降解菌为20～30wt%，吡啶降解 菌为10～15wt%，喹啉降解菌为8～12wt%，咔唑降解菌为5～10wt%，萘降解菌为15～20wt %，蒽降解菌为8～12wt%;
所述的正十六烷降解菌、苯酚降解菌、吡啶降解菌、喹啉降解菌、咔唑降解菌、萘降解 菌、蒽降解菌依次分属假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、节杆菌属(Arthrpbacter.sp)、芽孢杆 菌属(Bacillus sp.)、阴沟肠杆菌属(Enterobacter sp.)、假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、寡 养单胞菌属(Stenotrophomonas sp.)、尖镰胞菌属(Fusarium oxysporum)。
2.如权利要求1所述的一种处理焦化废水的微生物复合功能菌剂的制备方法，其特征在 于将各组分分别培养，再按各组分的质量百分含量混合制成微生物复合功能菌剂，该菌剂按 下述步骤制备：
(1)一级种子液的制备：用接种环从试管斜面上挑取正十六烷降解菌菌种、苯酚降解菌 菌种、吡啶降解菌菌种、喹啉降解菌菌种、咔唑降解菌菌种、萘降解菌菌种和蒽降解菌菌种 分别接种到各自装有无菌LB液体培养基的锥形瓶中;再分别向各锥形瓶中对应加入 500～800mg/L的正十六烷、600～800mg/L的苯酚、300～500mg/L的吡啶、300～500mg/L的喹 啉、100～200mg/L的咔唑、300～400mg/L的萘和100～200mg/L的蒽，调节培养基的pH值至 7.0～7.2，然后在30℃和150r/min的摇床培养12～18h，制得各菌种的一级种子液;
(2)二级种子液发酵培养：将步骤①所制得的各菌种一级种子液分别按各发酵罐体积 10～15%的接种量接入各发酵罐，各发酵罐所用无菌LB液体培养基同步骤(1)，再分别向各 发酵罐中对应加入500～800mg/L的正十六烷、600～800mg/L的苯酚、300～500mg/L的吡啶、 300～500mg/L的喹啉、100～200mg/L的咔唑、300～400mg/L的萘和100～200mg/L的蒽;发酵 罐状态为25～35℃，150～200rpm，通入无菌空气，通气量为发酵罐体积的0.8～1倍/min，压 力为0.1～0.15MPa，发酵30～36h，制得各菌种的二级种子液;
(3)将步骤②所制得的各菌种的二级种子液分别于4℃和5000r/min条件下离心10 min，倾去上清液，再分别用无菌生理盐水洗涤，然后分别在同样条件下离心，反复2～3次; 再按照正十六烷降解菌为15～20wt%，苯酚降解菌为20～30wt%，吡啶降解菌为10～15wt%， 喹啉降解菌为8～12wt%，咔唑降解菌为5～10wt%，萘降解菌为15～20wt%，蒽降解菌为8～12wt% 进行混合，制得处理焦化废水的微生物复合功能菌剂。
3.根据权利要求2所述的一种处理焦化废水的微生物复合功能菌剂的制备方法，其特征 在于所述的所述的无菌LB液体培养基是：蛋白胨1wt%，酵母抽提物0.5wt%，氯化钠1wt%， pH=7.0～7.2，121℃灭菌20～30min。
4.根据权利要求2所述的一种处理焦化废水的微生物复合功能菌剂的制备方法，其特征 在于所述的无菌空气是指经0.45μm微孔滤膜过滤的空气。
说明书
一种处理焦化废水的微生物复合功能菌剂及其制备方法
技术领域
本发明属于处理废水的微生物复合功能菌剂技术领域。具体涉及一种处理焦化废水的微 生物复合功能菌剂及其制备方法。
背景技术
焦化废水是在煤制焦炭、煤气净化和焦化产品回收过程中产生的大量的以酚类为主的高 浓度的有机废水。除酚类之外，焦化废水含有硫化物、氰化物、硫氰化物、氨等无机毒物和 大量的芳香族、杂环及多环等难降解有机物。普通微生物对焦化废水中的焦油类烷烃，吡啶、 喹啉、咔唑等氮杂环类化合物以及萘、蒽等多环芳烃类化合物的去除效率较低，致使生化后 仍部分残留在排水中，这些物质易在环境中扩散和长期存在，对生态环境和人类健康造成极 大威胁。处理焦化废水目前应用较多的是A/O、A-A/O、A/O-O工艺。上述各工艺对废水中 的酚、氰及氨氮具有较好的降解效果，但由于普通微生物对焦化废水中的芳香族、杂环及多 环化合物降解效果较差，导致处理出水COD仍然偏高，是造成二级出水COD不能达标的主 要原因。近年来，高效菌技术(生物强化技术)得到了迅速的发展，成为当今难降解有机废 水的研究热点和发展趋势。生物强化技术就是为了提高废水处理系统的处理能力，而向该系 统投加从自然界筛选的功能菌株或通过基因组合技术产生的高效菌株，以去除某一种或某一 类有害物质的方法。
近几年对焦化废水的生物强化处理虽有所应用，但还存在很多问题，如公开的利用副球 菌降解含氮杂环化合物废水(ZL 200710303975.1)(如焦化废水)的专利技术，该菌株主要 是对吡啶具有良好的降解效果，但对提高废水中COD的去除率效果有限;另如一种利用微生 物处理焦化废水的方法(ZL 200410005197.4)的专利技术，其中利用的微生物涵盖了47属 105种微生物，微生物种类过于繁多，其中部分微生物对焦化废水的强化效果并不显著，而 且菌剂制备成本过高。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种处理效果好、能使排水COD达标的处理 焦化废水的微生物复合功能菌剂及其制备方法。
为实现上述技术方案，本发明是通过下列技术措施实现的：该微生物复合功能菌剂中各 组分微生物及其含量是：正十六烷降解菌为15～20wt%，苯酚降解菌为20～30wt%，吡啶降 解菌为10～15wt%，喹啉降解菌为8～12wt%，咔唑降解菌为5～10wt%，萘降解菌为15～20 wt%，蒽降解菌为8～12wt%。
所述的正十六烷降解菌、苯酚降解菌、吡啶降解菌、喹啉降解菌、咔唑降解菌、萘降解 菌、蒽降解菌依次分属假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、节杆菌属(Arthrpbacter.sp)、芽孢杆 菌属(Bacillus sp.)、阴沟肠杆菌属(Enterobacter sp.)、假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、寡 养单胞菌属(Stenotrophomonas sp.)、尖镰胞菌属(Fusarium oxysporum)。
处理焦化废水的微生物复合功能菌剂的制备方法是将各组分分别培养，再按各组分的质 量百分含量混合制成微生物复合功能菌剂，该菌剂按下述步骤制备：
(1)一级种子液的制备：用接种环从试管斜面上挑取正十六烷降解菌菌种、苯酚降解菌 菌种、吡啶降解菌菌种、喹啉降解菌菌种、咔唑降解菌菌种、萘降解菌菌种和蒽降解菌菌种 分别接种到各自装有无菌LB液体培养基的锥形瓶中;再分别向各锥形瓶中对应加入 500～800mg/L的正十六烷、600～800mg/L的苯酚、300～500mg/L的吡啶、300～500mg/L的喹 啉、100～200mg/L的咔唑、300～400mg/L的萘和100～200mg/L的蒽，调节培养基的pH值至 7.0～7.2，然后在30℃和150r/min的摇床培养12～18h，制得各菌种的一级种子液。
(2)二级种子液发酵培养：将步骤①所制得的各菌种一级种子液分别按各发酵罐体积 10～15%的接种量接入各发酵罐，各发酵罐所用无菌LB液体培养基同步骤(1)，再分别向各 发酵罐中对应加入500～800mg/L的正十六烷、600～800mg/L的苯酚、300～500mg/L的吡啶、 300～500mg/L的喹啉、100～200mg/L的咔唑、300～400mg/L的萘和100～200mg/L的蒽;发酵 罐状态为25～35℃，150～200rpm，通入无菌空气，通气量为发酵罐体积的0.8～1倍/min，压 力为0.1～0.15MPa，发酵30～36h，制得各菌种的二级种子液。
(3)将步骤②所制得的各菌种的二级种子液分别于4℃和5000r/min条件下离心10 min，倾去上清液，再分别用无菌生理盐水洗涤，然后分别在同样条件下离心，反复23次; 再按照正十六烷降解菌为15～20wt%，苯酚降解菌为20～30wt%，吡啶降解菌为10～15wt%， 喹啉降解菌为8～12wt%，咔唑降解菌为5～10wt%，萘降解菌为15～20wt%，蒽降解菌为8～12wt% 进行混合，制得处理焦化废水的微生物复合功能菌剂;所制得的菌剂中各微生物组分之和为 100%。
所述的无菌LB液体培养基是：蛋白胨1wt%，酵母抽提物0.5wt%，氯化钠1wt%， pH=7.0～7.2，121℃灭菌20～30min;所述的无菌空气是指经0.45μm微孔滤膜过滤的空气。
由于采用上述技术方案，本发明所制备的微生物复合功能菌剂对焦化废水中的难降解有 机物具有高效降解能力，并通过不同菌剂间的协同作用，保证焦化废水处理后能达到国家一 级排放标准：
(1)本发明制备的处理焦化废水的微生物复合功能菌剂中含有正十六烷降解菌，该菌剂 对焦油类降解效果较好，消除了焦油类污染物对微生物的抑制作用。
(2)本发明制备的处理焦化废水的微生物复合功能菌剂是由烷烃类、酚类、氮杂环类和 多环芳烃类功能菌组成，该菌剂中的微生物可有效降解焦化废水中难生化有机物，且该菌剂 的组分可根据废水中的有机物种类和比例灵活调节，从而提高装置对废水中难降解有机物的 去除效果，保证该菌剂对废水处理的高效性。
(3)本发明中各组分微生物是直接从焦化废水生物处理装置中活性污泥及焦化厂内受污 染土壤中选育得到，菌剂对焦化废水适应性强，缩短了菌剂对焦化废水的适应期，菌剂投加 后能很快成为优势菌群。
本发明基于普通微生物难以降解中长链烷烃、芳香族、杂环及多环有机物的现状，通过 无机盐培养基筛选出相应功能菌，然后优化组配菌株制成混合菌群，扩大培养后投加至生物 处理系统，提高了微生物降解焦化废水的能力，达到国家一级排放标准(COD<100mg/L， NH3-N<15mg/L)。