申请日2016.08.02
公开(公告)日2016.10.12
IPC分类号C12N1/20; C12N1/12; C02F3/34; C02F3/32; C12R1/89; C12R1/38; C12R1/40; C12R1/20
摘要
本发明提供一种用于处理煤化工废水的菌藻复合剂及其制备方法和应用，所述菌藻复合剂包括以下重量份的组分：假单胞菌属(Pseudomonas)9~13，苍白杆菌属(Ochrobactrum)3~6，黄杆菌属(Flavobacterium)3~6，藻15‑25。采用本发明的菌藻复合制剂能有效地具有针对性的净化煤化工废水。
权利要求书
1.一种用于处理煤化工废水的菌藻复合剂，其特征在于，所述菌藻复合剂包括以下重量份的组分：
2.根据权利要求1所述的用于处理煤化工废水的菌藻复合剂，其特征在于：所述藻选自小球藻、栅藻属、颤藻属或者螺旋藻中的任意一种或者几种混合。
3.根据权利要求1所述的用于处理煤化工废水的菌藻复合剂，其特征在于：所述菌藻复合剂还包括载体。
4.根据权利要求3所述的用于处理煤化工废水的菌藻复合剂，其特征在于：所述载体的重量份为50-65，所述载体由以下重量份的组分组成：麦麸70～90、木屑15～25和硅藻土5～10。
5.根据权利要求1所述的用于处理煤化工废水的菌藻复合剂，其特征在于：还包括以下特征中的任意一种或多种：
(1)所述假单胞菌属选自恶臭假单胞菌;
(2)所述苍白杆菌属选自金雀儿苍白杆菌或人苍白杆菌中的任意一种;
(3)所述黄杆菌属选自土壤黄杆菌、稻黄杆菌、土地黄杆菌中的任意一种。
6.如权利要求1所述的用于处理煤化工废水的菌藻复合剂的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
(1)功能菌种的筛选和培养：向煤化工废水中按1.5%-2%重量比加入琼脂，制成固体培养基，将污水处理厂二级处理后的活性污泥稀释液接种到固体培养基中，培养，筛选、纯化得到假单胞菌属，苍白杆菌属、黄杆菌属，再将这三种菌种分别接种到液体培养基中培养，当菌浓度干重值大于1g/L时停止培养，将三种菌混合、保存，得混合菌液;
(2)在培养液中培养藻，当培养液中的藻浓度干重值大于1g/L时停止培养，保存，得藻液;
(3)将步骤(1)制备的混合菌液植入混合培养基中进行增殖、固定、干燥造粒;
(4).将步骤(2)制备的藻液按比例向步骤(3)中制备混合培养基上喷洒。
7.根据权利要求6所述的用于处理煤化工废水的菌藻复合剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中所述假单胞菌属、苍白杆菌属和苍白杆菌属，按照重量份假单胞菌属9～13，苍白杆菌属3～6，黄杆菌属3～6的比例混合。
8.根据权利要求6所述的用于处理煤化工废水的菌藻复合剂的制备方法，其特征在于，还包括步骤：
(5)风干，得干燥菌藻复合剂。
9.根据权利要求6所述的所述的用于处理煤化工废水的菌藻复合剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中混合培养基制备方法：向煤化工废水中加入重量份为70～90麦麸、15～25木屑、5～10硅藻土，混合，料水比为1:2～1:6，pH范围控制到7～9，35～38℃好氧发酵2～3d。
10.根据权利要求6所述的所述的用于处理煤化工废水的菌藻复合剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的藻选自小球藻、栅藻属、颤藻属或者螺旋藻中的任意一种或者几种混合。
11.如权利要求1-5任意项所述的用于处理煤化工废水的菌藻复合剂用于净化煤化工废水。
说明书
用于处理煤化工废水的菌藻复合剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于处理煤化工废水 的菌藻复合剂及其制备方法。
背景技术
在煤化工产业的发展过程中，煤化工废水的处理是一个主要的难题。这类废水的可生化性差，COD、氨氮浓度及含酚量都很高，且有机物组成复杂，污染物的种类和含量容易随着煤化工厂所选用的原料煤和生产工艺条件的变化而有很大的差异，是一种典型的难降解型工业废水。因此传统的生物处理系统很难处理这类废水。而采用单纯的物理化学方法来处理废水，以期达到理想的出水水质，既不现实也不经济，并且容易造成二次污染，污染物降解的不彻底和在生态系统中的残留将对环境造成更进一步的危害。
近年来，有些研究尝试向原始的废水系统中投加特定功能的微生物，筛选、制备特定的单一或者复合菌剂对各类废水进行处理，但这些技术处理效率慢，治理效果有限。我国专利申请，申请号为201410839680.6，名称为“一种用于养殖水处理的复合微生物菌剂”，公开了一种以适当比例将纳豆芽孢杆菌、乳酸芽孢杆菌及凝结芽孢杆菌混合制备复合菌剂的方法，以达到提高养殖废水处理效果的目的，虽然该申请对污水的处理有一定的积极作用，但单纯的细菌对污染物的去除效果有限，并不能有效的促进水体中物质的循环，对污水的处理效果也较慢。同时，根据各类微生物与污染物间有较强的选择性，对环境条件也有一定的要求，所以对于各类不同的废水，都应有其对应的复合微生物剂，才能满足对不同废水的处理要求，而在我国的专利申请中，尚未有针对煤化工废水的复合微生物剂制备的相关报道。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高效的、具有针对性的用于处理煤化工废水的菌藻复合剂及其制备方法和应用。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于处理煤化工废水的菌藻复合剂及其制备方法和应用。
本发明的第一方面提供一种用于处理煤化工废水的菌藻复合剂，所述菌藻复合剂包括以下重量份的组分：
优选地，所述藻选自小球藻(Chlorella sp.)、栅藻属(Scenedesmus)、颤藻属(Oscillatoria)或者螺旋藻(Spirulina)中的任意一种或者几种混合。
优选地，所述菌藻复合剂还包括载体。
更优选地，所述载体的重量份为50-65，所述载体由以下重量份的组分麦麸70～90、木屑15～25和硅藻土5～10组成。
优选地，还包括以下特征中的任意一种或多种：
(1)所述假单胞菌属(Pseudomonas)选自恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida);
(2)所述苍白杆菌属(Ochrobactrum)选自选自土壤黄杆菌(Flavobacterium soli)、稻黄杆菌(Flavobacterium oryzac sp.)、土地黄杆菌(Flavobacterium terrae)中的任意一种。
本发明的第二个方面提供了上述用于处理煤化工废水的菌藻复合剂的制备方法，至少包括以下步骤：
(1)功能菌种的筛选和培养：向煤化工废水中按1.5%-2%重量比加入琼脂，制成固体培养基，将污水处理厂二级处理后的活性污泥稀释液接种到固体培养基中，培养，筛选、纯化得到假单胞菌属(Pseudomonas)，苍白杆菌属(Ochrobactrum)、黄杆菌属(Flavobacterium)，再将这三种菌种分别接种到液体培养基中培养，当菌浓度干重值大于1g/L时停止培养，将三种菌混合、保存，得混合菌液;
(2)在培养液中培养藻，当培养液中的藻浓度干重值大于1g/L时停止培养，保存，得藻液;
(3)将步骤(1)制备的混合菌液植入混合培养基中进行增殖、固定、干燥造粒;
(4).将步骤(2)制备的藻液向步骤(3)中制备混合培养基上喷洒。
所述活性污泥稀释液是指任一城市污水处理厂二沉池中的活性污泥稀释液。
优选地，所述步骤(1)中所述假单胞菌属、苍白杆菌属和黄杆菌属菌按照重量份假单胞菌属(Pseudomonas)9～13，苍白杆菌属(Ochrobactrum)3～6，黄杆菌属(Flavobacterium)3～6的比例混合。
所述步骤(4)中喷洒藻液中藻的量符合上述菌藻复合剂中各的组分的比。.
优选地，其特征在于，还包括步骤(5)风干，得干燥菌藻复合剂。
优选地，其特征在于：所述步骤(3)中混合培养基制备方法：向煤化工废水中加入重量份为70～90麦麸、15～25木屑、5～10硅藻土，混合，料水比为1:2～1:6，pH范围控制到7～9，35～38℃好氧发酵2～3d。
优选地，所述步骤(2)中的藻选自小球藻(Chlorella sp.)、栅藻属(Scenedesmus)、颤藻属(Oscillatoria)或者螺旋藻(Spirulina)中的任意一种或者几种混合。
本发明的第三个方面提供了用于处理煤化工废水的菌藻复合剂用于净化煤化工废水对的用途。
如上所述，本发明的用于处理煤化工废水的菌藻复合剂，具有以下有益效果：
1.本发明针对煤化工废水的特征，采用了合理的菌藻组成，具有较强的针对性和组合能力，有效的提高了对该类废水的处理效果。
2.本发明的复合菌藻剂中，小球藻对污水环境的适应能力强，能分泌多种酶，与其他几种菌类形成较好的互利共生关系，有效促进了废水系统中物质的循环。
3.本发明的复合菌藻剂中，小球藻本身即具有较强的降解多种大分子有机物的能力，因此能高效的降解COD、氨氮浓度。
4.相比采用单纯的物理化学方法来处理废水，制备藻菌复合剂，能避免造成二次污染，相比一般的生物处理工艺，菌藻复合剂的投加，在废水处理中抗冲击的能力更强。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案;还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围;在本发明说明书和权利要求书中，除非文中另外明确指出，单数形式“一个”、“一”和“这个”包括复数形式。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
除非另外说明，本发明中所公开的实验方法、检测方法、制备方法均采用本技术领域常规的分子生物学、生物化学、染色质结构和分析、分析化学、细胞培养、重组DNA技术及相关领域的常规技术。这些技术在现有文献中已有完善说明，具体可参见Sambrook等MOLECULARCLONING：A LABORATORY MANUAL，Second edition，Cold Spring Harbor Laboratory Press，1989and Third edition，2001;Ausubel等，CURRENT PROTOCOLS IN MOLECULAR BIOLOGY，John Wiley&Sons，New York，1987and periodic updates;the series METHODS INENZYMOLOGY，Academic Press，San Diego;Wolffe，CHROMATIN STRUCTURE AND FUNCTION，Third edition，Academic Press，San Diego，1998;METHODS IN ENZYMOLOGY，Vol.304，Chromatin(P.M.Wassarman and A.P.Wolffe，eds.)，Academic Press，San Diego，1999;和METHODS IN MOLECULAR BIOLOGY，Vol.119，C hromatin Protocols(P.B.Becker，ed.)HumanaPress，Totowa，1999等。
在下述实施例中：
COD是指水样在一定条件下，以氧化1升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量为指标，折算成每升水样全部被氧化后，需要的氧的毫克数，以mg/L表示。
NH3-N是指是水(废水)中氨氮。
TP是指污水以无机态和有机态存在的磷的总和。
固定化技术是指将特选的微生物固定在特定的载体上，使其高度密集并保持生物活性，在
适宜条件下能够快速、大量增殖的生物技术，包括吸附法、交联法和包埋法。
实施例1
(1)向某一煤化工废水中按1.8%加入琼脂，制成固体培养基。煤化工废水的二级出水初始的水质状况为：pH为8.82，COD浓度为1200mg/L,NH3-N浓度为105mg/L，挥发酚浓度为100mg/L左右。将活性污泥的稀释液接种到固体培养基中筛选出3种功能菌：恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)，金雀儿苍白杆菌(Ochrobactrumcytisi)，土壤黄杆菌(Flavobacterium soli);再将这三种菌种分别接种到液体培养基中培养，菌株各自培养至干重2g/L后，混合得到混合菌液，三种菌所占的质量比分别为10%、5%、5%。
(2)在培养液中培养小球藻，当培养液中的藻浓度干重值为2g/L时停止培养，保存，得小球藻(Chlorella sp.)藻液。
(3)将步骤(1)所述的混合菌液植入混合培养基中进行增殖。采用固定化的方法把含有菌体的混合培养基固定，制成固体颗粒，干燥，混合培养基的制备方法为：取所需处理废水加入80%麦麸、15%木屑、5%硅藻土的混合物，pH为8，料水比1：3混合后，37℃好氧发酵2天。获得固体颗粒中三种菌的含量为18g,混合培养基52g。
(4)将步骤(2)得到的小球藻(Chlorella sp.)藻液按比例用喷雾的形式均匀喷洒在固体颗粒上，所述小球藻液中含有小球藻15g。
(5)风干，获得复合菌藻剂。
使用方法：处理废水时，首先将废水pH调节至7.2，在温度为25℃，转速为150r/min，光照100μmol/m2·s的条件下，将该菌藻复合剂以0.5%v/v的比例添加。经处理3天后COD、NH3-N、挥发酚浓度都得到大幅的去除，去除率分别大于85%，93%，90%。其中COD、NH3-N、挥发酚能达到《炼焦化学污染物排放标准》(GB16171-2012)的间接排放标准、TP能达到《炼焦化学污染物排放标准》(GB16171-2012)的直接排放标准。
实施例2
(1)向某一煤化工废水中质量比1.5%加入琼脂，制成固体培养基。煤化工废水的初始的水质状况为：pH为10.50，COD浓度为4000mg/L,NH3-N浓度为300mg/L,挥发酚浓度为400mg/L，TP浓度为23.1mg/L左右。将活性污泥的稀释液接种到培养基中，筛选出3种功能菌：恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)，金雀儿苍白杆菌(Ochrobactrum cytisi)，土地黄杆菌(Flavobacterium terrae)，再将这三种菌种分别接种到液体培养基中培养，将菌株各自培养至干重3g/L后，分别以12%、4%、4%的质量比混合制备混合菌液。
(2)在培养液中培养栅藻属(Scenedesmus)，当培养液中的藻浓度干重值为2g/L时停止培养，保存，得栅藻属(Scenedesmus)藻液。
(3)将步骤(1)的混合菌液植入混合培养基中进行增殖。采用固定化的方法含有菌体的混合培养基固定，制成固体颗粒，干燥。混合培养基的制备方法为：取所需处理废水加入70%麦麸、25%木屑、5%硅藻土的混合物,pH值为7，料水比1：5混合后，37℃好氧发酵2天，并制成固定颗粒、干燥备用。获得固体颗粒中三种菌的含量为20g,混合培养基62g。
(4)将步骤(2)得到的栅藻属(Scenedesmus)藻液按比例用喷雾的形式均匀喷洒在固体颗粒上，所述藻液中含有藻24g。
(5)风干，获得复合菌藻剂。
使用方法：处理废水时，首先将废水pH调节至7.0，在温度为25℃，转速为150r/min，光照100μmol/m2·s的条件下，将该菌藻复合剂以1%v/v的比例添加。经处理3天后COD、NH3-N、挥发酚、TP去除率分别大于96.3%，96%，99%，98%，其中COD、NH3-N、挥发酚能达到《炼焦化学污染物排放标准》(GB16171-2012)的间接排放标准、TP能达到《炼焦化学污染物排放标准》(GB16171-2012)的直接排放标准。
实施例3
(1)取国内某煤气化厂废水,按2.0%加入琼脂，制成固体培养基。煤化工废水的初始的水质状况为：COD为1000～2500mg/L，BOD5(五日生化需氧量)/CODCr(化学耗氧量)在0.28～0.35，pH在8～9，总酚50mg/L，NH3-N 80mg/L。处理前首先将污水pH值调节至7，然后筛选出3种功能菌：恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)，人苍白杆菌(Ochrobactrum anthropi)，土地黄杆菌(Flavobacterium terrae);再将这三种菌种分别接种到液体培养基中培养，将菌株各自培养至干重3g/L后，混合，三种菌所占的质量比分别为13%、4%、3%。
(2)在培养液中培养小球藻(Chlorella sp.)和栅藻属(Scenedesmus)，当培养液中的藻浓度干重值为2g/L时停止培养，保存，得小球藻(Chlorella sp.)藻液和栅藻属(Scenedesmus)藻液。
(3)将所述的混合菌液植入混合培养基中进行增殖。采用固定化的方法把含有菌体的混合培养基固定，制成固体颗粒，干燥，混合培养基的制备方法为：取所需处理废水加入75%麦麸、20%木屑、5%硅藻土的混合物，pH值为7，料水比1：3混合后，37.5℃好氧发酵3天。所述固体颗粒中混合菌总含量为21g，混合培养基含量为60g。
(4)将步骤(2)中的藻液用喷雾的形式均匀喷洒在固体颗粒上，所述藻液中含有藻25g。
使用方法：处理废水时，首先将废水pH调节至7.0，在温度为25℃，转速为150r/min，光照100μmol/m2·s的条件下，将该菌藻复合剂以1%v/v的比例添加。经处理3天后COD、NH3-N、酚去除率分别大于86%，83%，92%。其中COD、NH3-N、挥发酚能达到《炼焦化学污染物排放标准》(GB16171-2012)的间接排放标准、TP能达到《炼焦化学污染物排放标准》(GB16171-2012)的直接排放标准。
实施例4
(1)取国内某煤气化厂废水,按2.0%加入琼脂，制成固体培养基。煤化工废水的初始的水质状况为：COD为1500mg/L，BOD5(五日生化需氧量)/CODCr(化学耗氧量)在0.28～0.35，pH在8～9，总酚60mg/L，NH3-N 80mg/L。处理前首先将污水pH值调节至7，然后筛选出3种功能菌：恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)，人苍白杆菌(Ochrobactrum anthropi)，土地黄杆菌(Flavobacterium terrae);再将这三种菌种分别接种到液体培养基中培养，将菌株各自培养至干重3g/L后，混合，三种菌所占的质量比分别为12%、4%、4%。
(2)在培养液中培养小球藻(Chlorella sp.)和颤藻属(Oscillatoria)，当培养液中的藻浓度干重值为2g/L时停止培养，保存，得小球藻(Chlorella sp.)藻液和颤藻属(Oscillatoria)藻液。
(3)将所述的混合菌液植入混合培养基中进行增殖。采用固定化的方法把含有菌体的混合培养基固定，制成固体颗粒，干燥，混合培养基的制备方法为：取所需处理废水加入72%麦麸、18%木屑、10%硅藻土的混合物，pH值为7，料水比1：3混合后，38℃好氧发酵3天。获得的固体颗粒中三种菌的含量为15g,混合培养基的量为65g。
(4)将步骤(2)藻液用喷雾的形式均匀喷洒在混合培养基上，所述藻液中含有藻22g。。
使用方法：处理废水时，首先将废水pH调节至7.0，在温度为25℃，转速为150r/min，光照100μmol/m2·s的条件下，将该菌藻复合剂以1%v/v的比例添加。经处理3天后COD、NH3-N、酚去除率分别大于91%，85%，92%。其中COD、NH3-N、挥发酚能达到《炼焦化学污染物排放标准》(GB16171-2012)的间接排放标准、TP能达到《炼焦化学污染物排放标准》(GB16171-2012)的直接排放标准。
实施例5
(1)取国内某煤气化厂废水,按2.0%加入琼脂，制成固体培养基。煤化工废水的初始的水质状况为：COD为2200mg/L，BOD5(五日生化需氧量)/CODCr(化学耗氧量)在0.35，pH为9，总酚40mg/L，NH3-N 120mg/L。处理前首先将污水pH值调节至7，然后筛选出3种功能菌：恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)，人苍白杆菌(Ochrobactrum anthropi)，土地黄杆菌(Flavobacterium terrae);再将这三种菌种分别接种到液体培养基中培养，将菌株各自培养至干重3g/L后，混合，三种菌所占的质量比分别为9%、5%、6%。
(2)在培养液中培养螺旋藻(Spirulina)，当培养液中的藻浓度干重值为2g/L时停止培养，保存，得螺旋藻(Spirulina)藻液。
(3)将所述的混合菌液植入混合培养基中进行增殖。采用固定化的方法把含有菌体的混合培养基固定，制成固体颗粒，干燥。混合培养基的制备方法为：取所需处理废水加入75%麦麸、20%木屑、5%硅藻土的混合物，pH值为7，料水比1：3混合后，37.5℃好氧发酵3天。获得的固体颗粒中含有混合菌25g,混合培养基的量为53g。
(4)将步骤(2)中获得的藻液用喷雾的形式均匀喷洒在混合培养基上，所述藻液中含有藻23g。
使用方法：处理废水时，首先将废水pH调节至7.0，在温度为25℃，转速为150r/min，光照100μmol/m2·s的条件下，将该菌藻复合剂以1%v/v的比例添加。经处理3天后COD、NH3-N、酚去除率分别大于83%，83%，94%。其中COD、NH3-N、挥发酚能达到《炼焦化学污染物排放标准》(GB16171-2012)的间接排放标准、TP能达到《炼焦化学污染物排放标准》(GB16171-2012)的直接排放标准。
