專(zhuān)利名稱(chēng)：一種促進(jìn)降解菌定植于生物膜用于對(duì)污染水體的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水處理技木，特別涉及一種促進(jìn)降解菌定植于生物膜用于對(duì)污染水體的處理方法。
背景技術(shù)：
向廢水生化處理系統(tǒng)投加特效降解菌的生物強(qiáng)化(bioaugmentation)技術(shù),是去除環(huán)境中有毒難降解有機(jī)物有效、簡(jiǎn)便且沒(méi)有二次污染的方法。多年來(lái)能降解不同復(fù)雜有機(jī)物的微生物資源不斷被發(fā)現(xiàn)，如中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN 101343616 B公開(kāi)了ー株高壞多環(huán)芳烴降解菌及其應(yīng)用、CN 101638630 B公開(kāi)了苯こ烯降解菌MJ001及其分離，雖然這些寶貴的降解菌資源已為生物強(qiáng)化處理帶了了希望，但仍然存在著投加的降解菌流失或不易定植的問(wèn)題。
凝集是兩個(gè)細(xì)菌之間通過(guò)細(xì)胞表面特異的多糖與蛋白質(zhì)凝集素分子進(jìn)行的相互吸附，同種細(xì)菌間的自凝集和不同種屬細(xì)菌之間的共凝集在生物膜的形成中發(fā)揮著重要的作用，以生物膜形式存在的細(xì)菌能更好的停留于水處理系統(tǒng)中。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(CN 101255403 B )公開(kāi)的“一株吡啶降解菌及其應(yīng)用”，利用了吡啶降解菌同時(shí)具有自絮凝(凝集)作用，提高了系統(tǒng)的耐沖擊性。Diana等報(bào)道了沒(méi)有降解能力但能與壬基酹降解菌發(fā)生共凝集作用的一株芽孢桿菌(ガaciパ 5· sp. VA160)促進(jìn)了壬基酚的降解效率([J] Research in Microbiology, 2004，155 (9) : 761-769)。大多數(shù)細(xì)菌一般僅可與其它少數(shù)幾種細(xì)菌發(fā)生共凝集。從口腔生物膜中發(fā)現(xiàn)能與多種菌發(fā)生廣泛共凝集能力的架橋細(xì)菌一具核梭桿菌iFusobacteriumnucleatum)后([J] FEMS Microbiology Letters, 2000, 182 (I) :57_62)，1997 年 Buswell 等從人工培養(yǎng)的水體生物膜中分離到19株細(xì)菌,研究發(fā)現(xiàn)藤黃微球菌(Micrococcus Iuteus)能與其中的11株細(xì)菌發(fā)生明顯共凝集，扮演了架橋細(xì)菌的角色([J] Journal of AppliedMicrobiology 1997，83，477 - 484) ；2002年Rickard等人從淡水生物膜中分離到19株細(xì)菌，發(fā)現(xiàn)ガnatatoria 2. I能與其它18個(gè)種屬的菌株發(fā)生特異性凝集([J]Applied and Environmental Microbiology,2002,68 (7) :3644-3650) ;2008 年 Sim5es 等人發(fā)現(xiàn)來(lái)源于飲用水環(huán)境的calcoacticus不僅具有自凝集能力，還能與其它5個(gè)分離株中的4個(gè)發(fā)生共凝集,沒(méi)有A. calcoacticus則不發(fā)生共凝集([J] Appliedand Environmental Microbiology, 2008, 74 (4) :1259 - 1263)。這些有廣泛共凝集能力的架橋細(xì)菌分屬于多個(gè)菌屬，目前的研究發(fā)現(xiàn)其在進(jìn)化系統(tǒng)中的分布還是比較分散的。在本發(fā)明作出之前，在文獻(xiàn)“廢水處理系統(tǒng)生物膜中細(xì)菌的共凝集研究”([J]安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010,38( 11) : 5752- 5754)中，公開(kāi)了 2種能與多株細(xì)菌發(fā)生共凝集作用的架橋細(xì)菌，并且證明篩選出的有廣泛共凝集能力的2株細(xì)菌具有將多株細(xì)菌固定于生物膜的功能。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(CN 1076323 C)公開(kāi)的“廢水處理方法”，采用在污泥活化工序中，加入含有腐殖物、溶出性硅石、溶出性硅石前驅(qū)物中的至少一種填充材料的溶出成分，進(jìn)行接觸混合的技術(shù)方案，可以提高活性污泥的凝集吸附カ及絮凝物的形成能力。
現(xiàn)有技術(shù)在對(duì)架橋細(xì)菌的篩選后所達(dá)到的效果是自凝集或只能與ー種降解菌發(fā)生共凝集，從而提高系統(tǒng)的耐沖擊性或一種污染物的降解效率。而有廣泛共凝集能力的細(xì)菌與多種降解菌組合，并通過(guò)凝集條件的改進(jìn)進(jìn)一步提高凝集活性，并且用于生物強(qiáng)化的技術(shù)還未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種能促進(jìn)多種降解菌定植于生物膜，減少降解菌的流失，維持穩(wěn)定，有效提高對(duì)污染水體治理效果的方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是ー種促進(jìn)降解菌定植于生物膜用于對(duì)污染水體的處理方法，從生物膜法廢水處理池或河道、湖塘水體中采集生物膜樣品，篩選具有廣泛共凝集能力的架橋細(xì)菌，再進(jìn)行如下步驟
(1)將架橋細(xì)菌和降解菌分別在各自的培養(yǎng)基液中培養(yǎng)20 30小吋，離心分離后收集 菌體；
(2)用含有促進(jìn)共凝集的液體制成OD66tl=I的菌懸液，所述含有促進(jìn)共凝集的液體為在濃度為O. I O. 2 mo I/L的磷酸緩沖液中含有I 3 mmol的CaCl2 ·2Η20和I 3 mmol的 MgSO4 · 7H20, pH = 7. O 7. 5 ;
(3)按體積比I 3:1將架橋細(xì)菌與降解菌的菌懸液混合，靜置3小時(shí)后，投加到含有毒難降解有機(jī)物的生物膜法廢水處理池中，或受有毒難降解有機(jī)物污染的水域中，投菌量為 I 10% V/Vo架橋細(xì)菌的培養(yǎng)基液為在每IL水中，包括蛋白胨5 10 g，酵母粉2 5 g，(NH4)2NO3 I. O I. 5 g’NaCl O. I O. 5 g,MgSO4 ·7Η20 O. I O. 2 g; CaCl2 ·2Η20 O. 05
O.2 g, FeCl3 · 6H20 O. 01 O. 05 g, K2HPO4 O. 5 I. O g，調(diào)節(jié) pH =7. 2 7. 4。降解細(xì)菌的培養(yǎng)基液為在每IL水中，包括蛋白胨O I. O g，葡萄糖O I. O g，有毒難降解有機(jī)物 O. I I g, (NH4)2NO3 I. O I. 5 g，NaCl O. I O. 5g, MgSO4 ·7Η20 O. I
O.2 g; CaCl2 ·2Η20 O. 05 O. 2 g,FeCl3 ·6Η20 O. 01 O. 05g,K2HPO4 O. 5 I g，調(diào)節(jié) pH7. 2 7· 4。所述的有毒難降解有機(jī)物包括苯、甲苯、苯酚、硝基苯、苯胺、氯苯和吡啶。在受有毒難降解有機(jī)物污染的水域中，放置有供生物膜附著生長(zhǎng)的填料，所述的填料固定于箱式框架或網(wǎng)袋內(nèi)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是針對(duì)廢水或污染水體中常常含有多種難降解有機(jī)物的現(xiàn)象，采用具有廣泛共凝集能力的細(xì)菌與多種高效降解菌混合，通過(guò)細(xì)菌培養(yǎng)條件和共凝集條件的改進(jìn)，進(jìn)ー步增強(qiáng)各種功能菌間的共凝集作用，促使多種降解菌固定于生物膜，減少降解菌的流失，維持穩(wěn)定的降解效果。


圖I是在本實(shí)施例提供的菌懸液和普通磷酸緩沖液中G5與A3的共凝集率對(duì)比曲線 圖2是本發(fā)明實(shí)施例I提供的凝集體菌懸液和對(duì)比例接種于反應(yīng)器后出水中3，5- ニ硝基苯甲酸含量的對(duì)比曲線圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例2提供的凝集體的掃描電鏡照片；
圖4是本發(fā)明實(shí)施例2提供的凝集體菌懸液和對(duì)比例投入到水體中后水池出水中苯酚含量的對(duì)比曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)ー步的闡述。實(shí)施例I
(O共凝集菌(架橋細(xì)菌)的培養(yǎng)取事先分離篩選到的有廣泛共凝集能力的架橋細(xì)^Bacillus cereus G5，分離篩選方法參見(jiàn)文獻(xiàn)“廢水處理系統(tǒng)生物膜中細(xì)菌的共凝集研究”([J]安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38( 11) : 5752- 5754)，經(jīng)活化培養(yǎng)后接種到架橋細(xì)菌培養(yǎng) 液，30°C，150轉(zhuǎn)/分鐘培養(yǎng)20小時(shí)，離心收集菌體。架橋細(xì)菌培養(yǎng)液的配方為在每IL自來(lái)水中包括蛋白胨 5 g，酵母粉 5 g，(NH4)2NO3 I. 5 g，NaCl O. I g，MgSO4 · 7H20 0. 2 g;CaCl2 · 2H20 0. 05 g, FeCl3 · 6H20 0. 01 g, K2HPO4 0. 5 g，調(diào)節(jié) pH =7. 2。(2)降解菌的培養(yǎng)降解菌可選擇使用已報(bào)道或通過(guò)篩選獲得的多種降解菌，如睪丸酮叢毛單胞菌A3，在本實(shí)施例中，取事先分離篩選到的具有3，5-ニ硝基苯甲酸細(xì)菌Comamonas testosterone A3,具體方法參見(jiàn)文獻(xiàn)“3，5- ニ硝基苯甲酸降解菌A3的分離及降解特性”([J]中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2007，27(1) :106 110)。經(jīng)活化培養(yǎng)后接種到降解菌培養(yǎng)液中，A3降降解菌培養(yǎng)液的配方為在每IL自來(lái)水中包括蛋白胨O. 5 g，3，5-ニ硝基苯甲酸 O. I g, (NH4)2NO3 I. 5 g, NaCl O. I g, MgSO4 · 7H20 O. 2 g ；CaCl2 · 2H20 O. 05 g,FeCl3 ·6Η20 0.01 g，K2HPO4 I g，調(diào)節(jié)pH 7.2。細(xì)菌培養(yǎng)液溫度為30°C，150轉(zhuǎn)/分鐘培養(yǎng)20小時(shí)，離心收集菌體。(3)凝集體的制備將離心收集的上述2種菌體分別重懸于含2 mmol CaCl2 ·2Η20和2 mmol MgSO4 ·7Η20的O. I mol/L的磷酸緩沖液(pH 7.0)中，調(diào)節(jié)菌體濃度為OD66tl=I,按I: I體積將上述2種菌懸液混合，靜置3小時(shí)后，得到G5A3凝集體菌懸液。參見(jiàn)附圖I，它是本實(shí)施例提供的在G5A3凝集體菌懸液和普通磷酸緩沖液中的G5與A3的共凝集率對(duì)比曲線圖；由圖I可以看出，在本實(shí)施例提供的含鈣、鎂離子的菌懸液中，G5與A3的共凝集效果明顯高于不含鈣、鎂離子的普通磷酸緩沖液。(4)在3個(gè)有效容積為5L的反應(yīng)器中分別加入4個(gè)懸浮球填料。按接種量為5%(V/V)，在3反應(yīng)器中分別投加本實(shí)施例提供的G5A3凝集體菌懸液，對(duì)比例A3菌懸液和城市生活污水處理廠曝氣池含活性污泥的菌懸液。3個(gè)反應(yīng)器接種后悶曝24h，第二天開(kāi)始每天更換人工合成的廢水I L，反應(yīng)器運(yùn)行溫度28±2°C。人工合成廢水的配方為蛋白胨0.2g，3, 5-ニ硝基苯甲酸O. 2 g, (NH4)2NO3 I. 5 g，NaCl O. I g,MgSO4 ·7Η20 O. 2 g; CaCl2CH2OO. 05 g, FeCl3 · 6H20 O. 01 g, K2HPO4 I g,自來(lái)水 1L，調(diào)節(jié) pH 7. 2 · 4。參見(jiàn)附圖2，它是本實(shí)施例提供的G5A3凝集體菌懸液和A3菌懸液、含活性污泥的菌懸液接種于反應(yīng)器后，出水中的3，5-ニ硝基苯甲酸含量的對(duì)比曲線圖。由圖2可以看出，投加G5與A3凝集體的反應(yīng)器比只投加降解菌A3的反應(yīng)器對(duì)3，5- ニ硝基苯甲酸的降解速度更快，而只接種生活污水處理廠活性污泥的反應(yīng)器對(duì)3，5- ニ硝基苯甲酸的降解最慢。實(shí)施例2
(I)共凝集菌的培養(yǎng)按實(shí)施例I技術(shù)方案分離篩選到具有廣泛共凝集能力的架橋細(xì)菌Bacillus megaterium TI，經(jīng)活化培養(yǎng)后接種到架橋細(xì)菌培養(yǎng)液，30°C，150轉(zhuǎn)/分鐘培養(yǎng)20小時(shí)，離心收集菌體。架橋細(xì)菌培養(yǎng)液的配方包括蛋白胨5 g，酵母粉2 g，(NH4)2NO3
I.5 g, NaCl O. I g, MgSO4 · 7H20 O. 2 g ；CaCl2 · 2H20 O. 05 g, FeCl3 · 6H20 0. 01 g, K2HPO4
0.5 g,自來(lái)水1L，調(diào)節(jié)pH =7. 4。(2)降解菌的培養(yǎng)取苯酹降解細(xì)菌AeWtZofflmas sp. FY_6,具體方法參見(jiàn)文獻(xiàn)“苯酚降解菌株FY-6的初步鑒定及苯酚降解特性的研究”([J]科技通報(bào)，2009，25 (4)441-444)，經(jīng)活化培養(yǎng)后接種到降解菌培養(yǎng)液中，降解菌培養(yǎng)液的配方為細(xì)菌培養(yǎng)液，30°C，150轉(zhuǎn)/分鐘培養(yǎng)20小時(shí)，離心收集菌體。降解菌培養(yǎng)液的配方為蛋白胨O. 5 g，苯酚O. 2 g, (NH4)2NO3 I. 5 g，NaCl O. I g,MgSO4 ·7Η20 O. 2 g ;CaCl2 ·2Η20 O. 05 g,FeCl3 ·6Η20
O.01 g，K2HPO4 I g,自來(lái)水 1L，調(diào)節(jié) pH =7.4。
(3)凝集體的制備將離心收集的上述2種菌體分別重懸于含2 mmol CaCl2 ·2Η20和2 mmol MgSO4 ·7Η20的O. I mol/L的磷酸緩沖液(pH 7. O)中，調(diào)節(jié)菌體濃度為0D660=1，按I :1體積將2種菌懸液混合3小時(shí)，2種菌凝集體的掃描電鏡照片見(jiàn)圖3，由圖3可以看出，共凝集菌ガ.megaterium Tl (大桿菌)與降解菌P (小桿菌)緊密的凝集在一起，形成了較大塊的凝集體。(4)在O. 5 m3的水池中引入河水并在河水中加入苯酹,使苯酹濃度達(dá)到250mg/L,池水深O. Sm，將直徑8cm的懸浮球填料裝入長(zhǎng)方形網(wǎng)袋，扎緊網(wǎng)袋ロ，使懸浮球填料在網(wǎng)袋內(nèi)堆疊5 10層，同時(shí)在網(wǎng)袋上系幾根掛了磚石的尼龍繩，使網(wǎng)袋位于水面下20cm左右的位置，將本實(shí)施例步驟(3)制得的廣泛共凝集菌與降解菌的凝集體液按2%d的比例投加到已放置生物膜填料的水池內(nèi)，使共凝集體在沉降的過(guò)程中附著到層層堆疊的懸浮球填料上，2天后將池子中的水全部排空(待附著在填料表面的凝集體形成微小菌落)，重新?lián)Q上添加苯酹至250mg/L的河水(以此為O天)，I天后姆天更換添加苯酹至250mg/L的河水50L,運(yùn)行過(guò)程中每隔12小時(shí)開(kāi)啟I次水循環(huán)泵，毎次I小時(shí)，水溫為24 28°C，第5天時(shí)水池出水中苯酚含量為50mg/L，以相同處理方式但不投加共凝集體的水池和只投加降解菌P的水池為對(duì)比例，出水中苯酚含量見(jiàn)圖4。由圖4可以看出，沒(méi)有投加降解菌的水池中，苯酚降解情況最差，排空池水后，運(yùn)行到第3天時(shí)苯酚濃度較高為241. 3mg/L ;只投加降解菌的水池中，苯酚的降解情況比沒(méi)投加降解菌的水池略好ー些，第3天時(shí)苯酚濃度較高為203. 2mg/L，說(shuō)明大多數(shù)降解菌在排空池水的時(shí)候流失掉了 ；在投加架橋細(xì)菌Tl與降解菌的凝集體的水池中，苯酚的降解效果最好，第3天出水中苯酚含量為94. 3mg/L，說(shuō)明在排空池水吋，由于共凝集菌促使降解菌已定植于填料表面，降解菌沒(méi)有隨著排空池水流失掉，在以后的24天里，出水中的苯酚含量始終保存在較低的濃度，說(shuō)明降解菌一直存在于水池中。實(shí)施例3
(I)按常規(guī)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，將事先培養(yǎng)獲得的具有廣泛共凝集能力的細(xì)菌和降解菌劃線接種至LB試管斜面，30°C培養(yǎng)24小吋。(2)挑取試管上的菌體接種到裝有IOOmL LB液體培養(yǎng)基的250 mL的三角瓶中，30°C，150轉(zhuǎn)/分鐘振蕩培養(yǎng)24小時(shí)。(3)按10%接種量將三角瓶?jī)?nèi)的菌種分別接種到裝有300 mL LB液體培養(yǎng)基的1000 mL的三角瓶中，30°C，150轉(zhuǎn)/分鐘振蕩培養(yǎng)24小時(shí)。(4)收集2種菌體的菌懸液，6000轉(zhuǎn)/分鐘離心，分別用含2 mmol CaCl2 ·2Η20和2 mmol MgSO4 · 7H20mol/L的0. I磷酸緩沖液(pH 7. O)制成OD66tl=I的菌懸液,兩種菌懸液按I: I比例混合，靜置3小吋，使廣泛共凝集菌與降解菌的進(jìn)行共凝集，形成共凝集體。(5)按實(shí)施例I或2的技術(shù)方案將共凝集體投加到含有毒難降解有機(jī)物的生物膜法廢水處理池中，或受有毒難降解有機(jī)物污染的水域中，對(duì)廢水或污染水體進(jìn)行生物治理。 ·
權(quán)利要求
1.一種促進(jìn)降解菌定植于生物膜用于對(duì)污染水體的處理方法，從生物膜法廢水處理池或河道、湖塘水體中采集生物膜樣品，篩選具有廣泛共凝集能力的架橋細(xì)菌，其特征在于再進(jìn)行如下步驟 (1)將架橋細(xì)菌和降解菌分別在各自的培養(yǎng)基液中培養(yǎng)20 30小吋，離心分離后收集菌體； (2)用含有促進(jìn)共凝集的液體制成OD66tl=I的菌懸液，所述含有促進(jìn)共凝集的液體為在濃度為O. I O. 2 mo I/L的磷酸緩沖液中含有I 3 mmol的CaCl2 ·2Η20和I 3 mmol的 MgSO4 · 7H20, pH = 7. O 7. 5 ; (3)按體積比I 3:1將架橋細(xì)菌與降解菌的菌懸液混合，靜置3小時(shí)后，投加到含有毒難降解有機(jī)物的生物膜法廢水處理池中，或受有毒難降解有機(jī)物污染的水域中，投菌量為 I 10% V/Vo
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種促進(jìn)降解菌定植于生物膜用于對(duì)污染水體的處理方法，其特征在于架橋細(xì)菌的培養(yǎng)基液為在每IL水中，包括蛋白胨5 10 g，酵母粉2 5 g, (NH4)2NO3 I. O I. 5 g, NaCl O. I O. 5 g, MgSO4 · 7H20 O. I O. 2 g; CaCl2 · 2H20.0.05 O. 2 g, FeCl3 · 6H20 O. 01 O. 05 g, K2HPO4 O. 5 I. O g，調(diào)節(jié) pH =7. 2 7. 4。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種促進(jìn)降解菌定植于生物膜用于對(duì)污染水體的處理方法，其特征在于降解細(xì)菌的培養(yǎng)基液為在每IL水中，包括蛋白胨O I. O g，葡萄糖O .1.O g，有毒難降解有機(jī)物 O. I I g，(NH4)2NO3 I. O I. 5 g，NaCl O. I O. 5g，MgS04 ·7Η20.O. I O. 2 g; CaCl2 · 2H20 O. 05 O. 2 g, FeCl3 · 6H20 O. 01 O. 05g, K2HPO4 O. 5 I g,調(diào)節(jié)pH 7. I . 4。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種促進(jìn)降解菌定植于生物膜用于對(duì)污染水體的處理方法，其特征在于所述的有毒難降解有機(jī)物包括苯、甲苯、苯酚、硝基苯、苯胺、氯苯和吡啶。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種促進(jìn)降解菌定植于生物膜用于對(duì)污染水體的處理方法，其特征在干在受有毒難降解有機(jī)物污染的水域中，放置有供生物膜附著生長(zhǎng)的填料，所述的填料固定于箱式框架或網(wǎng)袋內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種促進(jìn)降解菌定植于生物膜用于對(duì)污染水體的處理方法。篩選具有廣泛共凝集能力的架橋細(xì)菌和降解菌，分別收集菌體，用含有CaCl2·2H2O和MgSO4·7H2O促進(jìn)共凝集的液體制成OD660=1的菌懸液，將架橋細(xì)菌與降解菌的菌懸液混合后，投加到含有毒難降解有機(jī)物的生物膜法廢水處理池中，或受有毒難降解有機(jī)物污染的水域中。本發(fā)明針對(duì)廢水或污染水體中常常含有多種難降解有機(jī)物的現(xiàn)象，采用具有廣泛共凝集能力的細(xì)菌與多種高效降解菌混合，通過(guò)細(xì)菌培養(yǎng)條件和共凝集條件的改進(jìn)，進(jìn)一步增強(qiáng)各種功能菌間的共凝集作用，促使多種降解菌固定于生物膜，減少降解菌的流失，維持穩(wěn)定，有效提高了對(duì)污染水體的治理效果。
文檔編號(hào)C02F3/34GK102826661SQ20121034631
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者李蒙英 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)