一株戴爾福特菌及其在剩餘汙泥減量與脫水中的應用的製作方法

2023-05-26 14:35:41

本發明涉及一株具有汙泥減量功能與改善汙泥脫水性能的戴爾福特菌WTF-1及其在剩餘汙泥減量與脫水中的應用，屬於微生物
技術領域：
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背景技術：
：活性汙泥法目前被廣泛應用於汙水處理，城市汙泥是採用活性汙泥法處理汙水過程中產生的副產物，是由有機物殘片、細菌菌體、無機顆粒、膠體等組成的極其複雜的非均質體，其體積約佔處理汙水體積的0.5～2％，一般重力濃縮汙泥的含水率約為98％，機械脫水後的泥餅含水率約為80％，而某些特種汙泥脫水後含水率甚至還有85～90％。我國汙泥的處理處置現狀不容樂觀，汙泥產生量大與其高含水率是汙泥有效處理處置的難題，汙泥問題十分嚴峻。採用傳統物理化學方法來濃縮汙泥或降低汙泥產量存在能耗高，經濟效益低及二次汙染等問題，在工程中難以推廣應用，而生物法則可以很好解決這些問題。汙泥生物處理技術主要分為以下幾種：一是解偶聯減量化技術，通過破壞生物氧化與磷酸化相偶聯的作用，將氧化和磷酸化分離，減少微生物的合成量，從而實現了汙泥減量。二是溶胞技術，其機理在於可以促進系統微生物的隱性生長的而減少汙泥產量，並將細胞內的有機物釋放出來作為碳源加以利用，同時改善脫氮除磷效果。三是生物捕食作用，汙泥中存在各種微生物，通過利用微生物的捕食作用從而減少汙泥量，主要包括一些原生動物和後生動物。J.Merrylin等(2013)研究了一種地衣芽孢桿菌對汙泥SS的影響，發現在地衣芽孢桿菌處理下，汙泥SS減量比可達12％。王慧榮等(2014)利用能夠產生纖維素酶、澱粉酶和蛋白酶的菌株對汙泥進行搖瓶減量試驗，結果顯示產蛋白酶菌株培養第3天汙泥減量效果可達到15.3％。利用復配菌株處理，纖維素酶菌株、澱粉酶菌株、蛋白酶菌株體積比為1∶2∶7時，處理第3天汙泥減量效果高達16.4％。喬文文等(2014)研究了一株死谷芽孢桿菌JL4汙泥處理減量效果，結果JL4處理72h之後，汙泥MLSS可下降25.7％。然而國內外對於生物法在汙泥處理中的應用尚缺乏一定的系統性研究，研究的側重點往往在於汙泥減量、汙泥脫水或汙泥中有機物的去除等單方面，且混合菌群投加數量及其生長不易控制，減量化效果不穩定，技術可行性較低。公開號為CN101503246A的中國專利文獻公開了一種通過投加特殊菌劑來控制並削減廢水生物處理系統汙泥產量的方法，通過向廢水生物處理反應器中直接或間接投加該菌劑，投加量為5％～20％，汙泥削減量達10％～30％。其技術的局限性在於菌劑投加量大，無法去除汙泥中的大量微生物，且菌劑汙泥處理運行條件較為複雜，市場應用價值不大。公開號為CN102173501A的中國專利文獻公開了一種用於城市汙泥減量的複合酶製劑，該製劑中菠蘿蛋白酶佔50～60％、溶菌酶佔5～10％，其餘為酵母發酵物。將複合酶製劑添加在活性汙泥池中，可減少汙泥的產量。其技術的局限性是複合酶製劑價格昂貴，且其保藏環境條件要求較高，菌劑處理後汙泥減量率較低。公開號為CN103910477A的中國專利文獻公開了一種用於汙泥減量化處理的新型複合微生物菌劑，該菌劑包括13種不同微生物，通過在某汙水處理廠的汙泥濃縮池中加入該複合菌劑，進行好氧消化對比實驗，結果加入該新型複合微生物菌劑汙泥最大可減量30％左右。其技術的局限性在於複合微生物種類繁雜，菌群生長在汙泥系統中不易控制，且不同微生物之間協同作用機理尚不明確。技術實現要素：本發明的目的是提供一株戴爾福特菌(Delftiasp.)WTF-1及該菌種在剩餘汙泥減量和改善汙泥脫水性能方面的應用技術。所述戴爾福特菌WTF-1，該菌株的分類命名為戴爾福特菌(Delftiasp.)，屬於戴爾福特菌WTF-1，保藏編號為CGMCCNo.13464，保藏日為2016年12月19日，保藏單位為中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，地址為北京所述戴爾福特菌WTF-1的生物學特徵為：革蘭氏陰性好氧菌，細胞形態為杆狀，在固態培養基上菌落呈圓形、外白中黃、不透明、質地溼潤、無凸起，表面粗糙，邊緣不整齊。所述戴爾福特菌WTF-1主要生理生化指標見表1。表1WTF-1菌株的主要生理生化指標測試項目測試結果測試項目測試結果10℃-氧化酶+20℃+接觸酶+30℃+葡萄糖發酵-40℃+水解澱粉-55℃-吲哚-2％NaCl-水解明膠+5％NaCl-乙醇氧化+pH5～8甲基紅-所述戴爾福特菌WTF-1在剩餘汙泥減量中的應用，其特徵在於：所述的剩餘汙泥濃度為3000mg/L～13000mg/L，所述的剩餘汙泥的溫度為20℃～40℃，所述的剩餘汙泥的pH為6～8。作為優選，所述的戴爾福特菌WTF-1在剩餘汙泥減量中的應用，其特徵在於：(1)該菌株直接投入剩餘汙泥處理的反應器裝置；(2)該菌株直接投入剩餘汙泥處置池；所述的戴爾福特菌WTF-1在剩餘汙泥脫水中的應用；其特徵在於：將該菌液與剩餘汙泥以1∶10(v/v)比例混合，該菌株投配質量比為0.005％～0.02％(w/w，加菌質量乾重/溼汙泥質量比)，於反應器中曝氣24～96h。一株戴爾福特菌WTF-1在剩餘汙泥減量與脫水中的應用，包括如下步驟：(1)菌液濃度測定：取培養菌液測定其OD600值，同時採用重量法測定菌乾重，並折算為每升中菌質量(mg/L)；(2)菌液對汙泥處理：將菌液以10％的接種量接種於已混合均勻的二沉池剩餘汙泥中，於30℃，160r/min的恆溫搖床中進行好氧生物降解，並以汙泥作為系統內唯一碳源。(3)處理汙泥性能測定：汙泥處理期間每隔24h定時取樣對汙泥的MLSS、MLVSS、SV30、離心脫水率進行測定。所述步驟(3)中汙泥MLSS定義為汙泥懸浮固體濃度，單位為mg/L。所述步驟(3)中汙泥MLVSS定義為汙泥揮發性懸浮固體濃度，單位為mg/L。所述步驟(3)中汙泥SV30定義為：將汙泥混合液攪拌均勻，取100mL混合液置於100mL潔淨量筒中，靜置30min後記錄自由沉降過程中所形成沉澱汙泥的容積佔原混合液容積的百分率。所述步驟(3)中離心脫水率定義為：準確量取50mL汙泥，於6000r/min下離心10min，傾去上清液後所剩溼汙泥體積與原汙泥體積比即代表離心脫水率。本發明的效益在於：(1)該菌株適宜在活性汙泥系統生長，可直接加在汙水生化處理系統中以提高系統處理汙水的能力，並同時減少系統內汙泥量的產生，也可以直接投加入汙泥沉澱池進行好氧生物降解，實現汙泥減量。(2)其原理：1)通過生物溶胞作用，將剩餘汙泥中大分子難降解有機物轉化為可降解的小分子有機物，並對死亡的微生物菌體進行不斷再分解，從而減少剩餘汙泥的產生量，實現汙泥原位減量。2)通過對剩餘汙泥EPS的破解，改善其脫水性能。(3)該菌株投加量為0.01％～0.02％(w/w，加菌質量乾重/溼汙泥質量比)時，汙泥MLSS去除率為16％～27％，MLVSS去除率達25％～41％。方法操作簡單，運行條件溫和，具有投加量少，降解效率高的特點。具體實施方式實施例1：戴爾福特菌WTF-1處理汙泥性能測定取混合均勻的二沉池剩餘汙泥(汙泥濃度為12080mg/L，pH＝7.46，4℃下保存)200mL加入250mL錐形瓶中，置入恆溫搖床於28℃，160r/min條件下活化24h，按10％(v/v)投加量加入戴爾福特菌WTF-1菌懸液後，用透氣無菌封口膜封口，使其在30℃，160r/min的恆溫搖床中進行好氧生物降解，期間不再添加任何營養物，以汙泥作為唯一碳源，並設置同期空白對照。培養期間每隔24h定時取樣對汙泥的MLSS、SV30、離心脫水率進行測定。性能測試結果為經戴爾福特菌WTF-1處理96h後汙泥MLSS去除率達到最高值16.39％，此時對照組汙泥MLSS去除率為2.3％；汙泥MLVSS去除率達到25.22％；汙泥SV30由初始值91％下降至65.7％，此時對照組汙泥SV30為78.5％；離心脫水率由初始值17.5％降低至12％，此時對照組離心脫水率為19％。實施例2：採用戴爾福特菌(Delftia)WTF-1，保藏編號為，進行汙泥適應性定向馴化。戴爾福特菌WTF-1的定向馴化步驟為：(1)使用前用VP培養基活化菌株：將保存的戴爾福特菌WTF-1用接種環刮取多環菌苔，接種至裝有150mLVP培養基的250mL的錐形瓶中，於30℃、160r/min的培養箱內培養24h即得到菌懸液。(2)將汙泥進行滅菌處理後稀釋2倍，取稀釋後汙泥50mL加入到裝有50mLVP培養基的250mL錐形瓶中，按10％(v/v)接種量接種戴爾福特菌WTF-1的活化菌懸液，用透氣無菌封口膜封口，置入恆溫搖床於30℃，160r/min條件下培養，96h後第1周期結束。(3)取已滅菌汙泥50mL加入到裝有50mLVP培養基的250mL錐形瓶中，按10％(v/v)接種量接種第1周期馴化結束的菌泥混合液，用透氣無菌封口膜封口，置入恆溫搖床於30℃，160r/min條件下培養，96h後第2周期結束。(4)取已滅菌汙泥75mL加入到裝有25mLVP培養基的250mL錐形瓶中，按10％(v/v)接種量接種第2周期馴化結束的菌泥混合液，用透氣無菌封口膜封口，置入恆溫搖床於30℃，160r/min條件下培養，96h後第3周期結束。(5)取已滅菌汙泥100mL加入到250mL錐形瓶中，按10％(v/v)接種量接種第3周期馴化結束的菌泥混合液，同時設置對照組，對照樣為未經定向順化的原始菌株。用透氣無菌封口膜封口，置入恆溫搖床於30℃，160r/min條件下培養，每隔24h定時取樣對汙泥MLSS進行測定。96h後第4周期結束。使用的VP培養基成分為：葡萄糖5g，蛋白腖5g，磷酸氫二鉀5g，蒸餾水1000mL，pH＝7.2～7.5。實驗結果：經過25％、50％、75％和100％4個汙泥濃度梯度的適應性馴化，第4周期結束後，戴爾福特菌WTF-1汙泥MLSS去除率與同期對照相比提高了6％，達到22.45％。實施例3：實驗條件為溫度25℃，汙泥濃度為9500mg/L，加菌量為0.02％，營養物相對濃度為100％，pH＝7.25。取100mL對應濃度汙泥於250mL錐形瓶中，加入10mL對應濃度營養物和10mL對應濃度菌液，用透氣無菌封口膜封口，在25℃恆溫搖床中160r/min轉速下進行好氧生物降解，汙泥MLSS去除率達到18.08％。實施例4：實驗條件為溫度35℃，汙泥濃度為6500mg/L，加菌量為0.005％，營養物相對濃度為100％，pH＝7.04。取100mL對應濃度汙泥於250mL錐形瓶中，加入10mL對應濃度營養物和10mL對應濃度菌液，用透氣無菌封口膜封口，在35℃恆溫搖床中160r/min轉速下進行好氧生物降解，汙泥MLSS去除率達到11.43％。實施例5：優選實驗條件為溫度28℃，汙泥濃度為4000mg/L，加菌量為0.01％，營養物相對濃度為80％，pH＝6.90。取200mL對應濃度汙泥於250mL錐形瓶中，加入20mL對應濃度營養物和20mL對應濃度菌液，用透氣無菌封口膜封口，在28℃恆溫搖床中160r/min轉速下進行好氧生物降解，對汙泥MLSS、MLVSS、SV30和離心脫水率指標進行綜合評價。汙泥MLSS去除率達到26.93％，MLVSS去除率達到41.46％，SV30由初始值91％下降至57％，離心脫水率由初始值17.5％降低至9.5％。所述的營養物由營養液1與營養液2按999∶1的比例混合製成，營養液1成分為：NH4Cl0.4g，K2HPO40.12g，蒸餾水1000mL；營養液2成分為：FeCl20.1g，ZnCl20.05g，CaCl2.2H2O0.1g，AlK(SO4)20.01g，蒸餾水1000mL。所述加入營養物的相對濃度100％即加入10mL營養物混合液，相對濃度80％即加入8mL營養物混合液+2mL去離子水。通過以上實施例，可以看到本發明的菌株能很好地應用於不同濃度剩餘汙泥的處理，適於汙泥濃度範圍3000mg/L～13000mg/L，最佳處理溫度在25℃～30℃，加菌量在0.01％～0.02％之間，pH範圍在6.7～7.5之間。該菌株具有投加量少，降解效率高的特點，在有效減量汙泥的同時並提高汙泥濃縮與脫水性能，且方法操作簡單，對原汙泥系統功能影響較小，不產生二次汙染。以上實施例僅為本發明的示例性實施例，不用於限制本發明，本發明的保護範圍由權利要求書限定。本領域技術人員可以在本發明的實質和保護範圍內，對本發明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本發明的保護範圍內。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp