CN101538541B - 一种低浓度挥发性混合有机废气生物净化菌种的培育方法 - Google Patents

Abstract

一种低浓度挥发性混合有机废气生物净化菌种的培育方法，其包括以下步骤：a)培育菌种一；b)菌种一与菌种二混合接种，并用自来水调配混合菌种的污泥浓度；c)以废气中混合有机物为底物，投配入接种物培养基中，对接种物培养驯化。其中，该菌种一取自印染污水处理厂的活性污泥经培养驯化后所得，为黄杆菌属及蜡状芽孢杆菌属的混合菌种。该菌种二为取自石化污水处理厂的二沉池中采集活性污泥，其为包括黄杆菌属、蜡状芽孢杆菌属、木糖氧化无色杆菌和施氏假单胞菌的混合菌种。依照本发明方法所培养的多种微生物之间平衡生长，能同时高效降解多种目标组分复合物。

Description

一种低浓度挥发性混合有机废气生物净化菌种的培育方法

技术领域

本发明属生物菌种培育技术领域，具体涉及一种低浓度挥发性混合有机废气生物净化菌种的培育方法。

背景技术

大气污染是目前最突出的环境问题之一。挥发性有机化合物的工业废气是除粉尘之外排放范围最广泛、种类最多的大气污染物。生物法净化低浓度工业废气是一种工业废气净化的新方法，广泛的研究与应用仅有约20年的历史。该法是一种用微生物对污染物有较强、较快的适应能力的特点，对其进行驯化，使微生物能够以目标污染物为碳源和能源，将污染物转化为无害的、简单的物质(如二氧化碳、水等)。废气生物净化***中微生物对于单一物质的降解比较容易，微生物经驯化容易适应单一物质的降解，而对于混合废气因含有较多复合物质的降解则需要多种微生物参与。但是多种微生物之间的生长平衡却较难控制，所以容易造成只有单一某种微生物生长占优势。因此，对于多种混合在一起的有机化合物工业废气的生物净化***的净化能力较弱。

发明内容

本发明的目的是提供一种低浓度挥发性混合有机废气生物净化菌种的培育方法，使多种微生物之间平衡生长，培育能同时高效降解多种目标组分的复合生物菌种。

该低浓度挥发性混合有机废气生物净化菌种的培育操作在常温常压下进行，采用好氧振荡瓶培养法。其包括以下步骤：

1)培育菌种一；

2)菌种一与菌种二混合接种，并用自来水调配混合菌种的污泥浓度；

3)以废气中混合有机物为底物，投配入接种物培养基中，对接种物培养驯化；

其中，该菌种一取自印染污水处理厂的活性污泥经培养驯化后所得，为黄杆菌属及蜡状芽孢杆菌属的混合菌种；该菌种二为取自石化污水处理厂的二沉池中采集活性污泥，其为包括黄杆菌属、蜡状芽孢杆菌属、木糖氧化无色杆菌和施氏假单胞菌的混合菌种。

该菌种二与菌种一混合接种的体积比为20∶1。

进一步，培育菌种一包括如下步骤：

a)制备菌种一的液体培养基：取磷酸盐缓冲液，MgSO₄溶液，CaCl₂溶液，FeCl₃溶液及微量元素溶液混合，加入蒸馏水稀释，并调整pH值，经高压蒸汽灭菌，无菌分装后，加入液体二甲苯和柴油作为唯一碳源和能源，密封保存；

b)驯化：将取自印染污水处理厂的活性污泥混合液充分曝气活化，接着用超声振荡器处理使污泥絮体分散均匀，取处理好的污泥混合液加入筛选驯化培养基中，采用摇床试验对微生物进行好氧振荡培养；

c)将筛选的菌株接种于活化富集培养基中，好氧振荡后，置于高速离心机中离心，然后用磷酸盐缓冲液清洗、离心，将离心所得的菌体制成菌种悬浮液，即得菌种一。

进一步，所述菌种一的液体培养基的成分为：磷酸盐缓冲液：K₂HPO₄·H₂O 20～25g/L，KH₂PO₄6～9g/L，Na₂HPO₄·12H₂O 30～35g/L，NH₄Cl 3～6g/L；MgSO₄溶液：MgSO₄20～25g/L；CaCl₂溶液：CaCl₂35～40g/L；FeCl₃溶液：FeCl₃0.1～0.3g/L；微量元素溶液：MnSO₄·H₂O35～40mg/L，ZnSO₄·H₂O 40～45mg/L，(NH₄)₆Mn₇O₂₄·4H₂O 30～35mg/L。

进一步，所述培育菌种一的活化富集培养基成分为牛肉膏5.0g，蛋白胨10g，NaCl 5g，水1000mL，并将其高压灭菌。

进一步，对所述菌种一和菌种二的接种物驯化的接种物培养基的成分为：水解淀粉0.0～1.0g/L，尿素0.5～1g/L，KH₂PO₄0.2～0.3g/L，Na₂HPO₄0.2～0.3g/L，MgSO₄·7H₂00.1～0.2g/L，CaCl₂0.02～0.03g/L，维生素B₁0.05～0.15g/L。

对接种物培养驯化初期，以水解淀粉浓度为1.0g/L培养基作为唯一碳源和能源，并加入N、P、Mg、Ca、Fe营养元素。培养驯化初期结束后，逐渐减少培养基中的淀粉用量，增加废气量；每隔48小时，停止进气及振荡，静置沉淀2-3小时，排除上清液，并加入接种物培养基。

依照本发明方法所培养的多种微生物之间平衡生长，能同时高效降解多种目标组分复合物。

附图说明

图1是本发明混合有机废气生物净化工艺流程图。

具体实施方式

该低浓度挥发性挥发性混合有机废气生物净化菌种的培育操作在常温常压下进行，采用好氧振荡瓶培养法。其包括制备菌种一、接种操作及培养驯化三个步骤。

(1)制备菌种一。其可分为三个子步骤。

(a)制备菌种一的液体培养基。

取磷酸盐缓冲液5.0mL，MgSO₄溶液3.0mL，CaCl₂溶液1.0mL，FeCl₃溶液1.0mL，微量元素溶液1.0mL混合，加入蒸馏水稀释至1.0L，并将pH值调整至7.0-7.2。经高压蒸汽灭菌，无菌分装后，加入0.5g液体二甲苯和0.5柴油，作为唯一碳源和能源，密封保存。

其中，该制备菌种一的液体培养基各溶液的成分为：磷酸盐缓冲液(K₂HPO₄·H₂O22.0g/L，KH₂PO₄7.6g/L，Na₂HPO₄·12H₂O31.8g/L，NH₄Cl 4.0g/L)；MgSO₄22.0g/L；CaCl₂36.0g/L；FeCl₃0.15g/L；微量元素溶液(MnSO₄·H₂O 37.0mg/L，ZnSO₄·H₂O 41.0mg/L，(NH₄)₆Mn₇O₂₄·4H₂O 32.0mg/L。

(b)驯化与筛选。

首先将取自广州一棉纺织公司的活性污泥混合液充分曝气活化24h，接着用超声振荡器处理20min使污泥絮体分散均匀。取处理好的污泥混合液5mL加入筛选驯化培养基中，采用摇床试验对微生物进行好氧振荡培养，摇床温度：25～30℃，转速110r/min。驯化周期为3天，驯化次数为6次。每个驯化周期结束时，取5.0mL培养液接至新鲜筛选驯化培养基中。

(c)制备菌种一。

将筛选的菌株接种于活化富集培养基中，好氧振荡48h后，置于高速离心机中离心10min(8000r/min)，然后用磷酸盐缓冲液清洗，离心10min(10000r/min)，将离心所得的菌体制成菌种悬浮液，即为菌种一。该菌种一是黄杆菌属(Elavobacterium)及蜡状芽孢杆菌属(Bacilluscereus)的混合菌种。

其中，活化富集培养基配方为：牛肉膏5.0g，蛋白胨10g，NaCl5g，水1000mL，并将其高压灭菌。

(2)接种操作。

从石化厂污水处理厂的二沉池中采集活性污泥，作为菌种二。菌种二是以黄杆菌属(Elavobacterium)、蜡状芽孢杆菌属(Bacillus cereus)、木糖氧化无色杆菌(Achromobacterxylosoxidans)，施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)为主的混合菌种。

其中，菌种二的污泥浓度(MLSS)为15g/L。

按体积比为20：1定量取菌种二及菌种一，置于振荡瓶内，用自来水调配混合菌种使其污泥浓度为3g/L。

(3)培养驯化

以废气中混合有机物为底物，投配接种物培养基，并采用逐渐增加混合有机废气方法对接种物培养驯化。

培养驯化初期(5天)，以水解淀粉浓度为1.0g/L培养基作为唯一碳源和能源，并加入N、P、Mg、Ca、Fe等营养元素。

培养驯化初期结束后，逐渐减少培养基中的淀粉用量，增加废气量。每隔48小时，停止进气及振荡，静置沉淀2-3小时，排除上清液，加入接种物培养基。培养基投加量：5‰(质量比)。

第一个5天，投加水解淀粉浓度为0.6g/L的培养基，按200mg/L进气；第二个5天，投加水解淀粉浓度为0.3g/L的培养基，按600mg/L进气；第三个10天，投加水解淀粉浓度为0.0g/L的培养基，按1200mg/L进气。

其中，培养驯化周期25天。

所述接种物培养基的配方为：水解淀粉(0.0g/L，0.3g/L，0.6g/L，1.0g/L)，尿素(1.0g/L)，KH₂PO₄(0.25g/L)，Na₂HPO₄(0.25g/L)，MgSO₄·7H₂O(0.15g/L)，CaCl₂(0.025g/L)，维生素B₁(0.1g/L)。

请参阅图1，其是挥发性混合有机废气生物净化工艺流程方框图。挥发性混合有机废气通过废气收集***收集，接着进入含固载光催化反应装置的预处理器中进行预处理，然后进入混合有机废气生物净化装置，该装置同时含炭纤维生物吸附装置。将本实施例培养驯化后的菌种投入循环水槽内，同时开启循环水泵，逐渐增加实际废气处理量，定期测定生物膜填料进出口废气组成，计算目标处理物的去除效率。本测试实验持续53天。

试验结果如表一所示。

表挥发性混合有机废气生物净化结果

注：测定时废气处理量Q＝0.14m³/h；分析方法：气相色谱法。监测部门：中国石化股份有限公司广州分公司检验中心。

根据本发明低浓度挥发性混合有机废气生物净化菌种培育方法所培育的菌种，投配到混合有机废气生物净化装置内，能在短期内培养驯化出能同时有效地处理多种挥发性有机物的高效生物膜，从而有效地解决了混合废气的治理难题。采用该菌种一作为接种物，能使混合有机废气得到高效净化，净化气达到国家排放标准，其中苯、甲苯、二甲苯去除效率超过95％，非甲烷总烃去除效率超过90％。将该菌种一作为接种物，混合有机废气生物净化装置经一次挂膜成功后，不需专门管理。该接种物能抗较强的负荷冲击，具有间隙性工作能力，可以在混合有机废气生物净化装置停止运行7天再次运行时，其效率不受影响。接种该接种物后，净化***只需定期补充少量菌种、N、P营养液，净化***物耗小，能耗低，运行费用省。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种低浓度挥发性混合有机废气生物净化菌种的培育方法，包括以下步骤：

1)培育菌种一，该菌种一为取自印染污水处理厂的具有黄杆菌属及蜡状芽孢杆菌属的混合菌种的活性污泥经培养驯化后所得，为黄杆菌属及蜡状芽孢杆菌属的混合菌种；其具体步骤包括：

a)制备菌种一的液体培养基：取磷酸盐缓冲液5.0mL，MgSO₄溶液3.0mL，CaCl₂溶液1.0mL，FeCl₃溶液1.0mL，微量元素溶液1.0mL混合，加入蒸馏水稀释至1.0L，并将pH值调整至7.0-7.2，经高压蒸汽灭菌，无菌分装后，加入0.5g液体二甲苯和0.5柴油，作为唯一碳源和能源，密封保存；

其中，制备菌种一的液体培养基的各溶液的成分为：

磷酸盐缓冲液：K₂HPO₄·H₂O 22.0g/L，KH₂PO₄ 7.6g/L，Na₂HPO₄·12H₂O 31.8g/L，NH₄Cl4.0g/L；

MgSO₄溶液：MgSO₄22.0g/L；

CaCl₂溶液：CaCl₂36.0g/L；

FeCl₃溶液：FeCl₃0.15g/L；

微量元素溶液：MnSO₄·H₂O 37.0mg/L，ZnSO₄·H₂O 41.0mg/L，(NH₄)₆Mn₇O₂₄·4H₂O32.0mg/L；

b)驯化：将取自印染污水处理厂的具有黄杆菌属及蜡状芽孢杆菌属的混合菌种的活性污泥混合液充分曝气活化，接着用超声振荡器处理使污泥絮体分散均匀，取处理好的污泥混合液加入筛选驯化培养基中，采用摇床试验对微生物进行好氧振荡培养；

c)将筛选的菌株接种于活化富集培养基中，好氧振荡后，置于高速离心机中离心，然后用磷酸盐缓冲液清洗、离心，将离心所得的菌体制成菌种悬浮液，即得菌种一；所述活化富集培养基成分为：牛肉膏5.0g，蛋白胨10g，NaCl 5g，水1000mL，并将其高压灭菌；

2)菌种一与菌种二混合接种，并用自来水调配混合菌种的污泥浓度，该菌种二为自石化污水处理厂的二沉池中采集的具有包括黄杆菌属、蜡状芽孢杆菌属、木糖氧化无色杆菌和施氏假单胞菌的混合菌种的活性污泥，其为包括黄杆菌属、蜡状芽孢杆菌属、木糖氧化无色杆菌和施氏假单胞菌的混合菌种；

3)以废气中混合有机物为底物，投配入接种物培养基中，对接种物培养驯化；所述接种物培养基的成分为：水解淀粉0.0～1.0g/L，尿素0.5～1.0g/L，KH₂PO₄0.2～0.3g/L，Na₂HPO₄0.2～0.3g/L，MgSO₄·7H₂O 0.1～0.2g/L，CaCl₂0.02～0.03g/L，维生素B₁0.05～0.15g/L。

2.如权利要求1所述的低浓度挥发性混合有机废气生物净化菌种的培育方法，其特征在于：该菌种二与菌种一混合接种的体积比为20∶1。

3.如权利要求1所述的低浓度挥发性混合有机废气生物净化菌种的培育方法，其特征在于：对所述菌种一和菌种二的接种物驯化的接种物培养基的最佳成分为：水解淀粉1.0g/L，尿素1.0g/L，KH₂PO₄0.25g/L，Na₂HPO₄0.25g/L，MgSO₄·7H₂O 0.15g/L，CaCl₂0.025g/L，维生素B₁0.1g/L。

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