本发明属于水污染治理和环境微生物,具体涉及一种除油脱氮除磷菌剂及其制法和应用。
背景技术:
1、在传统的生物脱氮除磷工艺中,污水中的氨氮首先在好氧条件下发生自养硝化作用氧化为亚硝氮或硝氮,然后在厌氧条件下发生异养反硝化作用还原为氮气;而污水中的正磷酸盐在异养的聚磷菌(paos)的作用下,在好氧条件被过量吸收至胞内以聚磷颗粒的形式存储,厌氧条件下分解聚磷释放正磷酸盐,通过排泥的方式将体系内的磷去除。生物脱氮除磷机制的差异使得这两个过程本身就难以统一,除磷菌和反硝化菌对碳源的竞争始终存在;硝化菌、反硝化菌和除磷菌的菌龄不同,各种菌群混合在一起互相制约,难以使系统达到最优的运行条件。因此传统的去除工艺需要厌氧释磷、缺氧反硝化、好氧硝化的分段处理,这不仅增加了设备复杂性,还增加了占地面积和运行成本。
2、近年来,一些同步异养硝化好氧反硝化除磷菌(sndpr)的发现使得这种设想成为了可能,这些菌株能在好氧的条件下将氨氮转化为氮气,同时也能吸收过量的正磷酸盐进入胞内,这使得脱氮除磷过程能够在一个反应器内完成,简化了脱氮过程,降低了运行成本。
3、cn110407338a公开了一株低温脱氮除磷菌瓜里科假单胞菌株pseudomonasguariconensis pp-d4,其保藏号为:cctcc no:m2018653。所述菌株pp-d4具有很强的低温脱氮能力和很广泛的氨氮浓度耐受性,在5℃低温下,对低、中、高浓度的nh4+-n降解率分别能达到88.0%-74.5%、94.6%-90.6%、81.7%-42.7%。菌株pp-d4不仅能够利用氨氮、亚硝酸盐或硝酸盐作为唯一氮源生长代谢,还能达到同步脱氮除磷的目的,在adm-p培养基中,no3--n和tp降解率分别为85.9%和77.2%;在nadm-p培养基中,no2--n和tp降解率分别为74.6%和56.6%。菌株pp-d4可应用于畜禽养殖废水、生活污水、工业有机废水、水产养殖尾水、垃圾渗滤液等多种水处理过程和河道修复,强化水处理体系的脱氮除磷效果,在水处理过程中具有较高的应用价值。但该菌株是用于脱氮除磷,当废水中含有石油烃等物质时需要进行除油预处理。
4、目前筛选分离出来的sndpr菌数量相对较少,且筛选出的单菌株大多对环境条件要求较高,去除的污染物有限,因此无法在含石油烃废水或者受到石油烃冲击的废水或污水中高效发挥脱氮除磷性能,在实际工程中应用中受到一定限制。因此,选育多功能性单菌株或者复配出多功能性组合菌剂具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足,本发明提供了一种除油脱氮除磷菌剂及其制法和应用。该菌剂可以直接用于含石油烃、氨氨、磷酸盐废水的处理,或者用于受石油烃冲击的生化处理体系的快速恢复,实现废水中石油烃、总氮和总磷的同时高效去除。
2、本发明第一方面提供了一种除油脱氮除磷菌剂,主要包括皮特不动杆菌( acinetobacter pittii)pa6,同时包括北见微杆菌( microbacterium kitamiense)pr和气微菌( aeromicrobium tamlense)pw中的至少一种,其中皮特不动杆菌( acinetobacter pittii)pa6的保藏编号为 cgmcc no. 25181,北见微杆菌( microbacterium kitamiense)pr的保藏编号为 cgmcc no. 25182,气微菌( aeromicrobium tamlense)pw的保藏编号为cgmcc no. 25183。
3、本发明菌剂中,皮特不动杆菌pa6与北见微杆菌pr或/和气微菌pw的菌体质量比为1~5:1,优选为2~4:1。当同时含有北见微杆菌pr和气微菌pw时,二者可以按照任意比混合,优选按照菌体质量比为1:5~5:1混合。
4、本发明菌剂中,皮特不动杆菌( acinetobacter pittii)pa6于2022年06月27日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号为cgmcc no. 25181,保藏地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号 中国科学院微生物研究所。该菌的主要形态特征为:在 tsa培养基培养,37℃培养18h后,菌落黄色,圆形,表面湿润,不透明,边缘整齐。在显微镜下菌体呈杆状,0.3-0.5μm×0.4-1.0μm,单个或成对排列,革兰氏阴性。
5、本发明菌剂中,北见微杆菌( microbacterium kitamiense)pr于2022年06月27日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号为cgmcc no. 25182,保藏地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号 中国科学院微生物研究所。该菌的主要形态特征为:在 tsa培养基培养,30℃培养3d,菌落黄色,圆形,表面湿润,不透明,边缘整齐。在显微镜下菌体呈短杆状,0.4-0.6μm×0.7-1.6μm,单个或成对排列,革兰氏阳性。
6、本发明菌剂中,气微菌( aeromicrobium tamlense)pw于2022年06月27日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号为cgmcc no. 25183,保藏地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号 中国科学院微生物研究所。该菌的主要形态特征为:在tsa培养基培养,30℃培养3d,菌落黄色,圆形,表面湿润,不透明,边缘整齐。在显微镜下菌体呈短杆状,0.4-0.6μm×0.6-1.3μm,单个或成对排列,革兰氏阳性。
7、本发明第二方面提供了上述除油脱氮除磷菌剂的制备方法,包括如下内容:将皮特不动杆菌( acinetobacter pittii)pa6、北见微杆菌( microbacterium kitamiense)pr和气微菌( aeromicrobium tamlense)pw采用lb培养基进行放大培养,培养结束后收集菌体,按照所需比例混合,制得菌剂。
8、上述制备方法中,具体放大培养过程包括:将保藏的皮特不动杆菌pa6、北见微杆菌pr和气微菌pw分别接种于lb固体培养基上,在20-30℃恒温培养箱中活化;活化好后转接至lb液体培养基培养至对数期,获得种子液;将种子液分别在具有曝气设备的反应器中进行放大培养,获得三种菌的浓菌液。
9、上述制备方法中,所述lb培养基配方为:nacl 5~15g/l,蛋白胨5~15g/l,酵母浸粉3~8g/l。固体培养基是在液体培养基中加入20g/l的琼脂。
10、上述制备方法中,种子液的培养条件为:温度20~35℃,ph为6~9,搅拌转速为150~240rpm,培养时间为24~48小时。
11、上述制备方法中,放大培养条件为:温度20~35℃,ph为6~9,溶解氧0.5-2.5mg/l,培养时间为48~72小时。
12、上述制备方法中,收集菌体采用过滤、离心等方式,如可以在5000-10000rpm离心5-10min,收集菌体。
13、上述制备方法中,皮特不动杆菌pa6与北见微杆菌pr或/和气微菌pw按照菌体质量比为1~5:1,优选为2~4:1混合。当同时含有北见微杆菌pr和气微菌pw时,二者可以按照任意比混合,优选按照菌体质量比为1:5~5:1混合。
14、本发明第三方面提供了上述除油脱氮除磷菌剂的应用,用于含有石油烃、氨氮和磷酸盐废水或污水的处理。
15、本发明应用中,废水或污水中氨氮浓度不高于300mg/l,优选为100-250mg/l,总磷浓度不高于40mg/l,优选为10-30mg/l,石油类浓度不高于5000mg/l。
16、本发明应用中,石油烃来自原油、汽油、柴油、煤油、润滑油等至少一种油品中的烃类混合物,一般含有链烷烃、环烷烃和芳烃等。在该应用体系中,当石油类浓度不高于5000mg/l时,去除率均大于85%。
17、本发明应用中,所述磷酸盐为正磷酸盐、偏磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐等中的至少一种,体系中总磷浓度不高于40mg/l。
18、本发明应用中,菌剂的用量为废水体积的0.01%~0.3%。应用条件为:温度为20~35℃,ph为6~9,溶解氧浓度为0.5~2.5mg/l。
19、本发明应用中,所提供菌剂可以直接投加到废水或污水处理系统中,也可以与活性污泥混合作为接种物,也可以在各种填料上挂膜后处理废水,适用于含油、含氮和含磷废水的同时除油、脱氮和除磷。投入后能够提高处理效果,有助于实现越来越严苛的环保指标要求。
20、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
21、(1)本发明提供的菌剂主要包括皮特不动杆菌pa6、北见微杆菌pr和气微菌pw,用于含石油烃、氨氨、磷酸盐废水的处理,能够实现废水中石油类、总氮和总磷的同时高效去除。
22、(2)本发明提供的菌剂,不仅可以实现污水高效脱氮除磷,而且可以降解水体中的石油烃,避免石油烃对脱氮除磷过程的冲击。
23、(3)本发明菌剂可以直接处理含石油烃、含氮磷的废水或污水,也可投加到传统废水构筑物中改善原有微生物的组成,强化生化处理效果,简化了流程,降低了运行费用。
1.一种除油脱氮除磷菌剂,其特征在于主要包括皮特不动杆菌(acinetobacter pittii)pa6,同时包括北见微杆菌(microbacterium kitamiense)pr和气微菌(aeromicrobium tamlense)pw中的至少一种,其中皮特不动杆菌(acinetobacter pittii)pa6的保藏编号为 cgmcc no. 25181,北见微杆菌(microbacterium kitamiense)pr的保藏编号为 cgmcc no. 25182,气微菌(aeromicrobium tamlense)pw的保藏编号为cgmcc no.25183。
2.根据权利要求1所述的菌剂,其特征在于:皮特不动杆菌pa6与北见微杆菌pr或/和气微菌pw的菌体质量比为1~5:1,优选为2~4:1;当同时含有北见微杆菌pr和气微菌pw时,二者按照任意比混合,优选按照菌体质量比为1:5~5:1混合。
3.根据权利要求1或2所述的菌剂,其特征在于:皮特不动杆菌(acinetobacter pittii)pa6的主要形态特征为:在 tsa培养基培养,37℃培养18h后,菌落黄色,圆形,表面湿润,不透明,边缘整齐;在显微镜下菌体呈杆状,0.3-0.5μm×0.4-1.0μm,单个或成对排列,革兰氏阴性;北见微杆菌(microbacterium kitamiense)pr的主要形态特征为:在 tsa培养基培养,30℃培养3d,菌落黄色,圆形,表面湿润,不透明,边缘整齐;在显微镜下菌体呈短杆状,0.4-0.6μm×0.7-1.6μm,单个或成对排列,革兰氏阳性;气微菌(aeromicrobium tamlense)pw的主要形态特征为:在 tsa培养基培养,30℃培养3d,菌落黄色,圆形,表面湿润,不透明,边缘整齐;在显微镜下菌体呈短杆状,0.4-0.6μm×0.6-1.3μm,单个或成对排列,革兰氏阳性。
4.一种权利要求1-3任意一项所述除油脱氮除磷菌剂的制备方法,其特征在于包括如下内容:将皮特不动杆菌(acinetobacter pittii)pa6、北见微杆菌(microbacterium kitamiense)pr和气微菌(aeromicrobium tamlense)pw采用lb培养基进行放大培养,培养结束后收集菌体,按照所需比例混合,制得菌剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:将保藏的皮特不动杆菌pa6、北见微杆菌pr和气微菌pw分别接种于lb固体培养基上,在20-30℃恒温培养箱中活化;活化好后转接至lb液体培养基培养至对数期,获得种子液;将种子液分别在具有曝气设备的反应器中进行放大培养,获得三种菌的浓菌液。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法,其特征在于:所述lb培养基配方为:nacl 5~15g/l,蛋白胨5~15g/l,酵母浸粉3~8g/l;固体培养基是在液体培养基中加入20g/l的琼脂。
7.根据权利要求4或5所述的制备方法,其特征在于:种子液的培养条件为:温度20~35℃,ph为6~9,搅拌转速为150~240rpm,培养时间为24~48小时。
8.根据权利要求4或5所述的制备方法,其特征在于:放大培养条件为:温度20~35℃,ph为6~9,溶解氧0.5-2.5mg/l,培养时间为48~72小时。
9.根据权利要求4或5所述的制备方法,其特征在于:收集菌体采用过滤或离心方式,优选在5000-10000rpm离心5-10min。
10.根据权利要求4或5所述的制备方法,其特征在于:皮特不动杆菌pa6与北见微杆菌pr或/和气微菌pw按照菌体质量比为1~5:1,优选为2~4:1混合;当同时含有北见微杆菌pr和气微菌pw时,二者按照任意比混合,优选按照菌体质量比为1:5~5:1混合。
11.一种权利要求1-3任意一项所述的菌剂或者权利要求4-10任意一项所述方法制备的菌剂的应用,其特征在于:用于含有石油烃、氨氮和磷酸盐废水或污水的处理。
12.根据权利要求11所述的应用,其特征在于:废水或污水中氨氮浓度不高于300mg/l,优选为100-250mg/l,总磷浓度不高于40mg/l,优选为10-30mg/l,石油类浓度不高于5000mg/l。
13.根据权利要求11所述的应用,其特征在于:石油烃来自原油、汽油、柴油、煤油、润滑油中至少一种油品中的烃类混合物,含有链烷烃、环烷烃和芳烃。
14.根据权利要求11所述的应用,其特征在于:所述磷酸盐为正磷酸盐、偏磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐中的至少一种。
15.根据权利要求11所述的应用,其特征在于:菌剂的用量为废水体积的0.01%~0.3%。
16.根据权利要求11所述的应用,其特征在于:应用条件为:温度为20~35℃,ph为6~9,溶解氧浓度为0.5~2.5mg/l。
17.根据权利要求11所述的应用,其特征在于:所提供菌剂直接投加到废水或污水处理系统中,或者与活性污泥混合作为接种物,或者在各种填料上挂膜后处理废水,适用于含油、含氮和含磷废水的同时除油、脱氮和除磷。