一株產鹼菌及其在高鹽高聚廢水中的應用的製作方法

2024-04-04 09:23:05

本發明屬於微生物和廢水處理領域，涉及了一種產鹼菌Z-1及其在高鹽高聚廢水中的應用。

背景技術：

我國石油和化工行業每年產生大量的高鹽難降解有機廢水，這些有機廢水中往往含有大量人工合成的大分子聚合物添加劑，這些聚合物分子量大結構複雜，難以降解，在環境中存在時間久，對環境和人的危害較大。此類廢水直接排放會對地表水、地下水、土壤、植物和生態環境造成嚴重汙染，對企業的生存和發展造成了許多負面影響，也成為社會、公眾和政府部門高度關注的問題。

張淑俠，何煥傑等在《複合菌劑處理深井聚磺鑽井液廢水技術研究》中發現了微生物複合菌劑HBS5，並用來處理難降解聚磺類鑽井液廢水的最佳條件為：溫度在20℃以上，菌劑加量0.5g/L(SV30為25％～35％)，曝氣量0.25L/m in，初始鑽井廢水COD質量濃度≤1100mg/L。

儘管國內外對含聚磺類物質、聚丙烯醯胺等大分子有機物的廢水處理報導較多，但是對於電導為15000～38000us/cm，COD為3500～7000mg/L的難降解廢水用微生物處理效果一直不是很理想，所以找到一種或者多種能在電導為15000～38000us/cm的高鹽廢水中存活，並能高效降解磺類物質、聚丙烯醯胺的菌種。

技術實現要素：

發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種能夠在高鹽高聚環境中能有效分解聚丙烯醯胺、聚磺類物質等大分子聚合物的菌株。

本發明通過以下技術方案予以實現：

本發明提供了一種菌株Z-1，經過分子生物學鑑定為產鹼菌屬(Alcaligenes sp.)，該菌株與2016-6-2日保藏在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(簡稱CGMCC)，地址為北京市朝陽區北辰西路1號院3號，中國科學院微生物研究所，保藏登記號CGMCC NO.12585。

本發明還提供了所述的產鹼菌(Alcaligenes sp.)Z-1在高鹽高聚廢水處理中的應用，其中所述的高鹽廢水中溶氧量為2.0～7.0mg/L。

在本發明所述的應用中，所述的高鹽高聚廢水中的無機鹽為NaCl、CaCl2、MgCl2；電導為15000～38000us/cm；所述的高鹽廢水COD為5000～7000mg/L，聚合物提供COD佔總COD比例為1％～20％。

所述的高鹽高COD廢水中投加生長促進劑，所述生產促進劑選自單糖、二糖、多糖其中一種或多種。優選所述的生長促進劑的投加量提供的COD為原高鹽高COD廢水COD的5‰-5％。

所述的產鹼菌(Alcaligenes sp.)Z-1加入高鹽高聚廢水中，所述複合生物菌劑量/有機廢水量優選為0.1wt‰～2wt‰。經過一定時間曝氣，能降解廢水中的有機物，降低廢水的COD。

本發明提供的產鹼菌Z-1與現有技術相比，該均能將大分子有機物有效分解分解為小分子容易降解的物質，並通過分解有機物獲得能量，利用廢水中單糖、小分子有機酸或者醇類等多種小分子有機物，維持自身的生長繁殖。經過本發明產鹼菌Z-1處理含有聚丙烯醯胺、聚磺類等有機物的高鹽廢水中，高聚物被分解率能達到95％以上，可以有效降低廢水的COD，COD去除率能達到50％以上。採用本發明產鹼菌Z-1處理高鹽高聚廢水，能極大程度降低廢水處理成本，減少此類廢水處理的能耗和物耗；並且隨著菌種產鹼菌Z-1加入量的增加，降解效率有大幅度的提高，從而提高生化效率，縮小了生化佔地面積。此外，當生化系統受到衝擊以後，加入菌種Z-1，可以縮短生化系統恢復時間。

具體實施方式

下面結合實例對本發明技術方案做進一步詳細描述。以下實施例僅用於說明本發明，並不限制本發明的範圍。

實施例1微生物菌劑的製備方法和在生產聚丙烯醯胺廠廢水中的應用

本發明的菌株Z-1是從鑽井廢水儲池底泥通過馴化培養、篩選和分離而獲得。

1.Z-1生物學特性

Z-1為單球菌，革蘭氏陰性菌。在固體培養基上，菌落呈圓形，白色，光滑，溼潤有光澤，邊緣整齊，不粘。

2.對菌株Z-1 16S rDNA鑑定，具體步驟如下：

正向引物F1：5』-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3』，反向引物R1：5』-GGTTACCTTGTTACGACTT-3』，進行DNA擴增(PCR)。PCR反應條件：95℃預變性5min，95℃變性30s，58℃退火30s，72℃延伸90s，35個循環，72℃最終延伸10min，4℃保存。PCR產物用0.8％的瓊脂糖凝膠分離，純化與回收後測序。所測序列使用NCBIBlast比對分析，確定菌株Z-1從屬於產鹼菌(Alcaligenes sp.)。

產鹼菌(Alcaligenes sp.)Z-1的16S rDNA序列詳見序列表，該菌株已於2016年6月2日保藏在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，地址為北京市朝陽區北辰西路1號院3號，保存登記號CGMCC NO.12585。

3.本發明的產鹼菌Z-1菌株的培養方法，包括如下步驟：

1)種子液的製備

A.固體培養基：牛肉膏：10g，蛋白腖：10g，NaCl：5g，葡萄糖：10g，蒸餾水：1000ml，瓊脂粉：18g，pH：7.0-7.2；

B.液體培養基：牛肉膏：10g，蛋白腖：10g，NaCl：5g，葡萄糖：10g，蒸餾水：1000ml，pH：7.0-7.2；

C.將上述培養基高溫蒸氣(121℃，30min)滅菌後，在超淨臺中倒於滅菌的平板上，培養基凝固後待用；

D.將菌Z-1通過劃線的方法接種於上述平板上，將平板倒置於30℃培養箱培養24～36h待菌落長出；

E.用接種環取平板上的生長良好的Z-1菌落刮下，接種於液體培養基中，三角瓶裝液量為60％，在溫度30℃、120rpm、培養時間24～36h至對數生長期，獲得種子液。

2)發酵罐發酵

A.發酵液體培養基配方為：葡萄糖15g/L，KH2PO4 5g/L，(NH4)2HPO4 6g/L，檸檬酸0.9g/L，酵母膏19.5g/L，微量元素溶液5mL，消泡劑0.1％，蒸餾水1000mL，調節pH至7.0。微量元素溶液組成為：FeSO4·7H2O 10g/L，ZnSO4·7H2O 5.25g/L，CuSO4·5H2O 3g/L，H3BO30.3g/L，CoCl2.6H2O 0.04g，CaCl2 2.0g/L，Na 2MoO4·2H2O 0.15g/L，蒸餾水1000mL，pH7.0。

B.將上述培養獲得的Z-1種子液，按照發酵液總量2％～5％的接種量移至發酵罐，進行發酵培養，條件為：罐溫30℃，罐壓0.03MPa，通氣量1:1V/V/min，攪拌速度150rpm、發酵時間12～18h，使發酵液中菌濃度為3×109CFU/mL；

3)菌劑的保存

將上述獲得的發酵菌液靜置沉澱，濃縮3～5倍，製成液態菌劑，至於4℃環境中保存。

4)菌劑的使用

高效複合生物菌劑使用期間，加入自來水中曝氣活化0.5-1h即可，菌劑投加量期間，投加量為：菌劑量/水量＝0.1‰～2‰，可以一次投加或分多次投加。

4.Z-1菌處理某生產聚丙烯醯胺廠廢水

某生產聚丙烯醯胺廠廢水，廢水電導為45000～60000us/cm，無機鹽以NaCl為主，COD為12000～18000mg/L，其中聚丙烯醯胺提供COD含量佔總量15％～18％。廢水稀釋2～3倍，用高效菌種Z-1進行處理。進水電導為16000～25000us/cm，COD約為5500～6000mg/L，聚丙烯醯胺提供COD含量佔總量5％～6％，加入Z-1菌投加量為1‰，經過好氧24～36h好氧，出水COD達到1500mg/L以下，聚丙烯醯胺提供COD含量佔出水總COD0.3％～0.5％。

實施例2：Z-1菌處理處理某海上平臺鑽井廢水

與實施例1不同的是某海上平臺鑽井廢水中COD為5000～7000mg/L，其中聚丙稀醯胺提供COD約佔總COD的5％，聚磺類大分子物質提供COD約佔總COD量為6％-10％，廢水電導為27000～35000us/cm。利用Z-1菌處理此廢水，菌種投加量為2‰，其中好氧48h處理後，出水COD達到1500mg/L以下；在投加菌種的同時投加生長促進劑，生長促進劑提供COD約為200mg/L，出水COD達到500mg/L以下，聚丙稀醯胺、聚磺類的含量均小於0.2％。

實例3：Z-1菌處理處理某天然氣鑽採廢水

與實施例1不同的是處理廢水為山西某地天然氣鑽採廢水，出水COD為5500mg/L，電導為25000～28000us/cm，其中聚磺類等大分子約佔8％，投加0.5‰Z-1菌處理，48h後出水COD達到500mg/L，聚磺類等大分子比例在0.3％以下。

發明原理

產鹼菌Z-1是從鑽井廢水儲池底泥中分離篩選的一種能降解聚丙烯醯胺、聚磺類等大分子有機物的細菌。Z-1在電導為15000～38000us/cm的高鹽廢水生存環境，首先產生對聚合物具有一定降解能力的生物水解酶，首先進攻聚合物的側鏈，對其進行脫鏈分解，利用分解過程產生的碳源和氮源、硫源維持提供自身生長所需。待側鏈分解後，主鏈裸露再外，Z-1會分泌單加氧酶的作用下，使聚合物主鏈逐漸被斷開，斷裂為分子量較小的物質，從而使微生物利用聚合大分子作為碳源成為可能。經過一系列多重微生物酶參與的氧化反應長鏈的聚丙烯醯胺就被斷裂成短鏈，比較短的分子鏈進一步被微生物利用從而產生了乙酸，從而聚丙烯醯胺、聚磺類等大分子聚合物被微生物所利用，在微生物利用有機物維持自身生長繁殖過程中，達到廢水COD被降解的目的。

SEQUENCE LISTING

中海油天津化工研究設計院有限公司

中海油能源發展股份有限公司

一株產鹼菌及其在高鹽高COD廢水中的應用

THY-16-63

1

PatentIn version 3.3

1

1387

DNA

Alcaligenes sp.

1

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ctaccac 1387