本发明涉及微生物,尤其涉及一种复合微生物菌群及其制备方法和在厌氧降解苯酚中的应用。
背景技术:
1、苯酚的生物降解主要通过各种微生物将苯酚作为外源性碳源进行利用生长。微生物可以产生多种酶分解代谢苯酚,对于处理苯酚是一种好的选择。生物修复法具有操作简易、成本低、处理效果好、对环境友好等优点,已被广泛应用于苯酚类废水的处理。
2、好氧生物法是利用好氧微生物的新陈代谢作用,为其提供氧源,微生物以有机污染物作为碳源和能源,在生长繁殖的同时,将污染物降解为无毒或低毒化合物,无达到无害化的目的。好氧生物法主要包括活性污泥法和生物膜法两大类。然而,随着能源的紧缺,好氧生物法高能耗已经显现出弊端。
3、厌氧生物法是一种可持续、环保且经济的生物过程,目前已广泛应用于有机废水处理。相较于好氧生物法,厌氧生物法不仅不需氧源,节省能耗大大降低处理成本,而且可以产生能源物质,如甲烷、氢气等可燃气体,具有一定的经济价值,在当今资源紧张的形势下,就显得尤为重要。此外,厌氧生物法可处理高浓度污染物的废水,对抗污染物冲击负荷强,工艺更加稳定,可降解有毒有机物质,且剩余污泥少,节省剩余污泥处置成本,使厌氧生物法更具有成本优势。苯酚的厌氧降解是复杂而缓慢的过程,其稳定性取决于微生物群落、化合物的生物降解特性和化学特性。一方面,苯酚向苯甲酸盐转化的过程是苯酚厌氧降解的限速步骤;另一方面,由于苯酚及其中间产物(如苯甲酸盐)的毒性较高,不利于产甲烷菌的富集,使得苯酚的乙酸发酵型产甲烷过程较为脆弱。因此,寻找合适的方法提高苯酚厌氧降解效果是关键。
4、微生物种类在一定程度上影响苯酚开环裂解的方式,进而直接影响苯酚的降解能力,而自然环境中在分离和筛选苯酚降解菌的方法也直接导致苯酚降解菌的种类存在差异。菌株自身代谢特性、微生物生长环境的变化、等多种因素均会影响微生物苯酚降解途径和降解能力。优化并明确苯酚降解菌筛选方法,为菌株在苯酚废水处理的实际应用中提供一定的理论基础,对生物环境污染修复具有十分重要的研究和应用意义。
5、硫酸盐还原菌是一类能够进行硫酸盐还原代谢的细菌,应用硫酸盐作为有机物异化作用的电子受体,是一种严格厌氧菌,生命力强,在地下71m的粘土和3000m深海底同样有分布。自然界中分布较为广泛的硫酸盐还原菌如chlorobium sp可利用一些长链脂肪酸和芳香族化合物作为碳源进行生长,如苯酚(c6h5oh+3.5so42-+3h2o=6hco3-+3.5hs-+2.5h+)。此外,现代工业中,食品、制药、造纸、皮革等生产过程中都会产生高浓度硫酸盐有机废水排放,这一类废水如果不经过有效处理直接排放会产生较大臭味,污染水体,尤其是厌氧条件下,硫酸盐的生化反应会释放有臭鸡蛋气味的硫化氢,对水生生态和生物健康以及环境卫生都会造成破坏。采用硫酸盐还原菌处理硫酸盐废水,相比于其他处理技术,有着投资小,能耗低,处理效果好并且不会产生二次污染的优势。目前,通过筛选新型育种技术构建高效苯酚降解菌,扩大微生物降解苯酚污染物的能力是环境工程领域研究的重点方向。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种复合微生物菌群及其制备方法和在厌氧降解苯酚中的应用,富集到大量的硫还原菌,提升生物法降解苯酚过程中苯酚的降解能力和降解速率。
2、为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
3、本发明提供了一种复合微生物菌群的制备方法,包括如下步骤:
4、(1)在基础盐培养基中加入硫酸钠和乙酸钠,调节ph值后灭菌,加入苯酚后,得到富集营养基;
5、(2)将污泥和富集营养基混合,厌氧培养后得到富集菌液;
6、(3)将富集菌液和富集营养基混合,继续厌氧培养后得到所述复合微生物菌群。
7、作为优选,步骤(1)中所述基础盐培养基的配方为:kcl 0.08~0.12g/l、nh4cl1.3~1.7g/l、kh2po40.5~0.7g/l、cacl2·2h2o 0.08~0.12g/l、mgcl2·6h2o 0.08~0.12g/l;
8、所述富集营养基中硫酸钠的终浓度为1.8~2.2g/l,乙酸钠的终浓度为1.8~2.2g/l,苯酚的终浓度为190~210mg/l,ph值为7.1~7.3;
9、所述灭菌的方法为117~125℃,加热18~22min;
10、所述灭菌前在培养基中通入氮气去除氧气;
11、所述苯酚加入前进行过滤,所述过滤时用的滤膜孔径为0.22~0.45μm。
12、作为优选,步骤(2)中所述污泥和富集营养基的体积比为1:8~10;
13、所述厌氧培养前通入氮气去除氧气;
14、所述厌氧培养的时间为18~22d,所述厌氧培养的温度为35~39℃。
15、作为优选,步骤(3)中所述富集菌液和富集营养基的体积比为2:7~9;
16、所述继续厌氧培养的时间为6~8d。
17、本发明还提供了所述制备方法制备得到的复合微生物菌群。
18、本发明还提供了所述的复合微生物菌群在厌氧降解苯酚中的应用。
19、在本发明中,所述复合微生物菌群在厌氧降解苯酚时,利用srb介导的微生物硫循环可提高苯酚的生物降解性能。在上述硫酸钠培养基中,富集到了具有硫还原能力的细菌thioclava(6.67%),具备厌氧降解芳香族化合物的能力,因此,利用硫还原细菌介导的微生物硫还原可提高苯酚的生物降解性能。在此过程中,硫还原菌以硫酸盐作为电子受体,苯酚作为电子供体,在降解苯酚的过程中生成戊酸、丙酸和乙酸等小分子有机物。
20、本发明提供了一种复合微生物菌群及其制备方法和在厌氧降解苯酚中的应用,包括如下步骤:(1)在培养基中加入硫酸钠和乙酸钠,调节ph值后灭菌,加入苯酚后,得到富集营养基;(2)将污泥和富集营养基混合,厌氧培养后得到富集菌液;(3)将富集菌液和富集营养基混合,继续厌氧培养后得到所述复合微生物菌群。本发明的方法在富集厌氧活性污泥过程中加入硫酸钠作为电子受体后获得的富集培养液相较于传统的厌氧活性污泥富集法具备更高的苯酚降解能力,降解相同浓度苯酚所需的时间明显缩短。消除了传统生物降解苯酚工艺中的处理时间长、效率低的问题。使用硫酸钠富集到的富集培养液中含有大量的硫还原菌和苯酚降解菌,并且通过二次富集后,降解能力和降解速率明显提升的同时具备很好的稳定性。
1.一种复合微生物菌群的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述基础盐培养基的配方为:kcl 0.08~0.12g/l、nh4cl 1.3~1.7g/l、kh2po40.5~0.7g/l、cacl2·2h2o 0.08~0.12g/l、mgcl2·6h2o 0.08~0.12g/l。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述污泥和富集营养基的体积比为1:8~10;
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述富集菌液和富集营养基的体积比为2:7~9;
5.权利要求1~4任意一项所述制备方法制备得到的复合微生物菌群。
6.权利要求5所述的复合微生物菌群在厌氧降解苯酚中的应用。