一株高效甲醛降解菌及其用途和使用方法
2023-09-16 06:33:55 2
專利名稱：一株高效甲醛降解菌及其用途和使用方法
技術領域：
本發明屬於環境保護技術領域，具體涉及一株能快速降解甲醛的高效降解菌及其在高濃度甲醛廢水生物處理與甲醛突發汙染事故應急處理中的應用。
背景技術：
甲醛是一種重要的化工原料，在塑料、紡織、合成纖維、染料等行業中使用廣泛，是相關工業排放廢水中的主要有害汙染物和最常見的水體汙染物。目前甲醛廢水的處理主要有i^enton法、光催化氧化法、溼式氧化處理等高級氧化技術，二氧化氯法、蒸汽吹脫、氧化-吸附等物化處理方法以及生物處理法等，其中物理化學處理法存在著處理費用高、操作複雜和存在二次汙染等缺點，生物處理法中高濃度的甲醛對微生物具有很強的抑制作用，也存在著處理濃度低、抗衝擊性能弱等弊端。而通過投加高效優勢菌進行降解的生物強化技術在解決這些弊端方面存在著極大的優勢，目前已經在許多菌屬中發現了能夠降解甲醛的微生物，如str9甲醛降解菌，在培養36h內對2. 18 mg/L甲醛的去除率為71. 64% ；甲醛降解真菌BDF001能在內完全降解350mg/L的甲醛，每克幹菌絲每小時降解14. 3 mg的甲醛，BDF001和BDF002最高耐受濃度分別為6000 mg/L和3500 mg/L ；菌株OSS對3700 mg/ L甲醛廢水的降解需要Mh，而對於含5920 mg/L濃度的甲醛廢水，72 h內的去除率為70%， 無法降解完全(楊鬱，金志華，李寧慧，金飛玲，黃翔和.一株利用微生物降解甲醛的方法 [P],中國專利200910099963. 0，2009-06-29 ;Ayako S, Ryuzoh I，Eiichi Τ, Taketoshi Y, Takashi 0, Hidehito N. A Novel formaldehyde-degrading fungus, trichoderma virens: isolation and some properties[J]. The institute of electronics, information and communication engineers, 2005, 105 (465): 7 13 ；Mirdamadi S, Rajabi A, Khalilzadeh P, Norozian D, Akbarzade A, Mohseni FA. Isolation of bacteria able to metabolize high concentrations of formaldehyde[J]. World Journal of Microbiology & Biotechnology, 2005，21 (6 7) : 1299 1301 )。綜合目前相關研究成果與進展，現有的菌種存在著耐受濃度低、處理速度慢、抗衝擊性能差等缺點。因此，優良菌種是高濃度甲醛廢水生物處理的關鍵。此外，甲醛在生產和使用過程中由於工藝和操作原因到自豪汙染事故頻發，據不完全統計，2009年1到9月間全國發生的甲醛洩漏和爆炸事故就高達10餘起，短時間內即產生大量高濃度的甲醛廢液，處理不當就會嚴重汙染周邊環境。國家明確規定(安監總危化 [2006] 10號)化工企業必須設有事故池或緩衝池等事故狀態下「清淨下水」的收集、處置措施。然而，高濃度甲醛廢液得到有效隔離與攔截後，仍需進行快速安全的處理處置，目前應急處理大多採用活性炭吸附或物化處理等方法，但存在處理濃度低、處理速度慢、二次汙染等問題。因此，如何利用汙染事故發生地工廠廢水處理站與工業園區汙水處理廠巨大的汙染淨化處理容量與能力，強化快速應急處理汙染事故產生的高濃度甲醛廢液，以達到「空間換時間」的目的，成為汙染事故應急處理技術研發的重點。其中，強化汙水處理廠生物處理單元處理效率，甲醛高效降解菌種是關鍵。
發明內容
本發明的目的是針對各行業生產過程及甲醛汙染事故所產生的高濃度甲醛廢液具有生物毒性大、微生物降解難、降解速率慢等問題，提供一株能快速降解高濃度甲醛的高效降解菌及其應用於甲醛廢水處理以及甲醛突發汙染事故應急處理的技術。本發明所提供的高效菌BZ-001H系從汙水活性汙泥中，經富集篩選、純化、定向馴化所得。該菌株能夠以甲醛為唯一碳源、氮源和能源生長。該菌株鑑定為蠟狀芽孢桿菌 Bacillus _/^/>5，於2010年月3月22日在中國菌種保藏管理委員會普通微生物中心保藏， 保藏號為=CGMCC No. 3685。該菌為革蘭氏陽性桿菌，形成芽胞，菌落為灰白色、不透明，表面粗糙，邊緣常呈擴展狀，菌體兩端較平，抗溶菌酶和過氧化氫酶陽性，能利用葡萄糖，硝酸鹽還原陽性。BZ-001H菌用於高濃度甲醛廢水的生物強化處理，在純培養條件下降解8000mg/L 甲醛14h，出水低於《汙水綜合排放標準》(GB 8978-1996) 一級標準中甲醛lmg/L的標準， 可快速降解500-8000mg/L的高濃度甲醛。結合常規活性汙泥汙水處理系統，以BZ-001H為功能菌株，將其按0. 1%0 ^0. 3%o (菌體乾重)接種量添加於活性汙泥系統，應急處理甲醛突發汙染事故產生的4000 8000 mg/L甲醛，BZ-001H強化的應急處理系統可在常規汙水處理水力停留時間6 14小時內高效去除甲醛，達到國家規定的甲醛相關排放標準。應急處理過程對強化應急處理系統的影響實驗結果顯示，用BZ-001H菌強化應急處理系統後不僅能快速高效的去除甲醛、提高處理系統對汙染物的淨化性能，而且可以有效降低高濃度甲醛廢液對處理系統的衝擊。本發明具有以下優點
1、功能菌株BZ-001H對高濃度甲醛耐受能力強、降解速度快，對8000mg/L以內的甲醛能夠快速的降解完全，對12000mg/L以上的甲醛也具有一定降解效果(對12000mg/L和 16000mg/L甲醛廢液，36小時降解率分別為77. 54%和54. 31%)。2、針對突發汙染事故產生的高濃度甲醛廢液，充分利用汙染事故發生地工廠廢水處理站與工業園區汙水處理廠巨大的汙染淨化處理容量與能力，添加甲醛高效降解菌強化應急處理汙染事故，具有操作簡便、快速安全、無二次汙染等特徵。3、甲醛高效降解菌發酵培養方式簡單，降解400(T8000mg/L甲醛所需水力停留時間為6 14小時，這與生活汙水、工業廢水生物處理停留時間基本吻合，且其使用安全，對原有處理系統中微生物及處理效果不會造成不良影響。
具體實施例方式實施例1 甲醛降解菌BZ-001H的篩選分離，馴化及處理甲醛廢水
採集成都第一汙水處理廠好氧池活性汙泥，按10%接種量接種於IOOml選擇培養基中 (0. 05%)的甲醛，進行平板劃線分離純化，篩選得到能利用甲醛作為碳源生長的菌株。菌種的馴化採用逐步提高培養基中甲醛濃度的定向間斷馴化方法。合成培養基(MSB)每IL 含 Nei2HPO4 2g, KH2PO4 0. 5g, MgSO4 · 7H20 0. 3 g, (NH4) 2S04 0. 5 g，微量元素溶液5mL，甲醛lg。固體培養基中加入15 g/L的瓊脂粉。汙泥樣經過富集培養後，得到混合的微生物培養物，它可以以甲醛為唯一的碳源和能力生長，將上述混合培養物通過提高甲醛濃度進行多次定向馴化，分離得到一株高效的甲醛降解菌株，命名為BZ-001H。菌株BZ-001H在LB培養基平板上培養M小時後，形成灰白色、不透明，表面粗糙，邊緣常呈擴展狀，直徑為3-5mm的菌落；革蘭氏陽性桿菌，大小為1-1. 3 X 3-5 μ m，形成芽胞，菌體兩端較平，抗溶菌酶和過氧化氫酶陽性，能利用葡萄糖， 硝酸鹽還原陽性。將菌株BZ-001H的16SrRNA基因測序結果登錄GenBank，並用BLAST與GenBank中的16SrRNA基因序列進行同源比較，發現菌株BZ-001H的16S^ Baci Π us cereus 的16SrRNA基因序列同源性最高，為99%。因此，結合形態、生理生化指標和16SrDNA基因序列分析，初步鑑定BZ-001H為Bacillus cereus。以細菌16SrDNA的通用引物
正向引物為 8F:5' -AGAGTTTGATCCATGGCTCAG-3『
反向引物 1541R:5' -AAGGAGGTGATCCAGCCGCA-3 『
AGAGTTTGATCCATGGCTCAGGATGAACGCTGGCGGCGTGCCTAATACATGCAAGTCGAGCGAATGGATTAA GAGCTTGCTCTTATGAAGTTAGCGGCGGACGGGTGAGTAACACGTGGGTAACCTGCCCATAAGACTGGGATAACTCC GGGAAACCGGGGCTAATACCGGATAATATTTTGAACCGCATGGTTCGAAATTGAAAGGCGGCTTCGGCTGTCACTTA TGGATGGACCCGCGTCGCATTAGCTAGTTGGTGAGGTAACGGCTCACCAAGGCAACGATGCGTAGCCGACCTGAGAG GGTGATCGGCCACACTGGGACTGAGACACGGCCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTAGGGAATCTTCCGCAATGGA CGAAAGTCTGACGGAGCAACGCCGCGTGAGTGATGAAGGCTTTCGGGTCGTAAAACTCTGTTGTTAGGGAAGAACAA GTGCTAGTTGAATAAGCTGGCACCTTGACGGTACCTAACCAGAAAGCCACGGCTAACTACGTGCCAGCAGCCGCGGT AATACGTAGGTGGCAAGCGTTATCCGGAATTATTGGGCGTAAAGCGCGCGCAGGTGGTTTCTTAAGTCTGATGTGAA AGCCCACGGCTCAACCGTGGAGGGTCATTGGAAACTGGGAGACTTGAGTGCAGAAGAGGAAAGTGGAATTCCATGTG TAGCGGTGAAATGCGTAGAGATATGGAGGAACACCagtggcgaaggcgactttctggtctgtaactgacactgaggc gcgaaagcgtggggagcaaacaggattagataccctggtagtccacgccgtaaacgatgagtgctaagtgttagagg gtttccgccctttagtgctgaagttaacgcattaagcactccgcctggggagtacggccgcaaggctgaaactcaaa ggaattgacgggggcccgcacaagcggcggagcatgtggtttaattcgaagcaacgcgaagaaccttaccaggtctt gacatcctctgacaaccctagagataggacttctccttcgggagcagagtgacaggtggtgcatggttgtcgtcagc tcgtgtcgtgagatgttgggttaagtcccgcaacgagcgcaacccttgatcttagttgccatcatttagttgggcac tctaaggtgactgccggtgacaaaccggaggaaggtggggatgacgtcaaatcatcatgccccttatgacctgggct acacacgtgctacaatggacggtacaaagagctgcaagaccgcgaggtggagctaatctcataaaaccgttctcagt tcggattgtaggctgcaactcgcctacatgaagctggaatcgctagtaatcgcggatcagcatgccgcggtgaatac gttcccgggccttgtacacaccgcccgtcacaccacgagagtttgtaacacccgaagtcggtggggtaacctttttg gagccagccgcctaaggtgggacagatgattggggtgaagtcgtaacaaggtagccgtatcggaaggtgcggctgga tcacctcctt οBZ-001H的甲醛定向間斷馴化一共進行了 71個周期，如表1所示，選擇培養基中的甲醛濃度逐步由900 mg/L提高至10000mg/L，每個馴化周期內出水的COD去除率維持在
90%左右，最後選育獲得一株甲醛高強度降解菌株。
權利要求
1.一株高效甲醛降解菌，代號為BZ-001H，經鑑定為蠟狀芽孢桿菌feciBm cereus, 於2010年3月22日在中國菌種保藏管理委員會普通微生物中心保藏，保藏號為=CGMCC No. 3685;該菌為革蘭氏陽性桿菌，形成芽胞，菌落為灰白色、不透明，表面粗糙，邊緣常呈擴展狀，菌體兩端較平，抗溶菌酶和過氧化氫酶陽性，能利用葡萄糖，硝酸鹽還原陽性。
2.培養權利要求1所述甲醛降解菌的方法為培養基成分每 IL 培養基含 Na2HPO4 2g，KH2PO4 0. 5g，MgSO4 · 7H20 0. 3 g, (NH4) 2S04 0. 5 g，微量元素溶液5mL，甲醛1. 2g，固體培養基中加入15 g/L的瓊脂粉；培養方法採用上述培養基，對菌種進行活化，活化培養條件為30°C，pH 6-8，搖床 160r/min活化M小時；按1_10%接種量擴大發酵培養，培養溫度為25_35°C，搖床轉速為 160r/min,發酵 48-72 小時。
3.權利要求1所述的高效甲醛降解菌的用途應用於甲醛廢水處理或甲醛突發汙染事故應急處理。
4.權利要求1所述的高效甲醛降解菌的使用方法為處理高濃度甲醛廢水時，以菌體乾重計，按接種量0. 1%。、. 3%。投加BZ-001H菌劑到已運行的甲醛廢水生物處理系統中，調整水力停留時間6 14小時，處理過程中調節處理系統的pH為6. 0-8. 0左右；應急處理甲醛突發汙染事故時，以菌體乾重計，按接種量0. 1%0 ^0. 3%。往處理系統中接入BZ-001H菌劑， 曝氣維持處理系統中溶解氧3-6mg/L，調整水力停留時間6 14小時，處理過程中調節處理系統的PH為6. 0-8.0。
全文摘要
本發明屬於環境保護技術領域，具體涉及一株高效甲醛降解菌及其用途和使用方法。本發明高效甲醛降解菌，代號為BZ-001H，經鑑定為蠟狀芽孢桿菌Bacilluscereus，於2010年3月22日在中國菌種保藏管理委員會普通微生物中心保藏，保藏號為CGMCCNo.3685；該菌可應用於高濃度甲醛廢水處理與甲醛突發汙染事故應急處理。具有對高濃度甲醛降解速度快、耐受能力強、無二次汙染、使用安全，對原有汙水處理系統中微生物無不良影響等優點。
文檔編號C12R1/085GK102260634SQ20101018544
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月28日 優先權日2010年5月28日
發明者劉慶華, 周后珍, 李旭東, 肖波, 譚周亮 申請人:中國科學院成都生物研究所