專利名稱：一株高效甲醛降解菌及其用途和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一株能快速降解甲醛的高效降解菌及其在高濃度甲醛廢水生物處理與甲醛突發(fā)污染事故應(yīng)急處理中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
甲醛是一種重要的化工原料，在塑料、紡織、合成纖維、染料等行業(yè)中使用廣泛，是相關(guān)工業(yè)排放廢水中的主要有害污染物和最常見的水體污染物。目前甲醛廢水的處理主要有i^enton法、光催化氧化法、濕式氧化處理等高級氧化技術(shù)，二氧化氯法、蒸汽吹脫、氧化-吸附等物化處理方法以及生物處理法等，其中物理化學(xué)處理法存在著處理費用高、操作復(fù)雜和存在二次污染等缺點，生物處理法中高濃度的甲醛對微生物具有很強的抑制作用，也存在著處理濃度低、抗沖擊性能弱等弊端。而通過投加高效優(yōu)勢菌進行降解的生物強化技術(shù)在解決這些弊端方面存在著極大的優(yōu)勢，目前已經(jīng)在許多菌屬中發(fā)現(xiàn)了能夠降解甲醛的微生物，如str9甲醛降解菌，在培養(yǎng)36h內(nèi)對2. 18 mg/L甲醛的去除率為71. 64% ；甲醛降解真菌BDF001能在內(nèi)完全降解350mg/L的甲醛，每克干菌絲每小時降解14. 3 mg的甲醛，BDF001和BDF002最高耐受濃度分別為6000 mg/L和3500 mg/L ；菌株OSS對3700 mg/ L甲醛廢水的降解需要Mh，而對于含5920 mg/L濃度的甲醛廢水，72 h內(nèi)的去除率為70%， 無法降解完全(楊郁，金志華，李寧慧，金飛玲，黃翔和.一株利用微生物降解甲醛的方法 [P],中國專利200910099963. 0，2009-06-29 ;Ayako S, Ryuzoh I，Eiichi Τ, Taketoshi Y, Takashi 0, Hidehito N. A Novel formaldehyde-degrading fungus, trichoderma virens: isolation and some properties[J]. The institute of electronics, information and communication engineers, 2005, 105 (465): 7 13 ；Mirdamadi S, Rajabi A, Khalilzadeh P, Norozian D, Akbarzade A, Mohseni FA. Isolation of bacteria able to metabolize high concentrations of formaldehyde[J]. World Journal of Microbiology & Biotechnology, 2005，21 (6 7) : 1299 1301 )。綜合目前相關(guān)研究成果與進展，現(xiàn)有的菌種存在著耐受濃度低、處理速度慢、抗沖擊性能差等缺點。因此，優(yōu)良菌種是高濃度甲醛廢水生物處理的關(guān)鍵。此外，甲醛在生產(chǎn)和使用過程中由于工藝和操作原因到自豪污染事故頻發(fā)，據(jù)不完全統(tǒng)計，2009年1到9月間全國發(fā)生的甲醛泄漏和爆炸事故就高達10余起，短時間內(nèi)即產(chǎn)生大量高濃度的甲醛廢液，處理不當就會嚴重污染周邊環(huán)境。國家明確規(guī)定(安監(jiān)總危化 [2006] 10號)化工企業(yè)必須設(shè)有事故池或緩沖池等事故狀態(tài)下“清凈下水”的收集、處置措施。然而，高濃度甲醛廢液得到有效隔離與攔截后，仍需進行快速安全的處理處置，目前應(yīng)急處理大多采用活性炭吸附或物化處理等方法，但存在處理濃度低、處理速度慢、二次污染等問題。因此，如何利用污染事故發(fā)生地工廠廢水處理站與工業(yè)園區(qū)污水處理廠巨大的污染凈化處理容量與能力，強化快速應(yīng)急處理污染事故產(chǎn)生的高濃度甲醛廢液，以達到“空間換時間”的目的，成為污染事故應(yīng)急處理技術(shù)研發(fā)的重點。其中，強化污水處理廠生物處理單元處理效率，甲醛高效降解菌種是關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對各行業(yè)生產(chǎn)過程及甲醛污染事故所產(chǎn)生的高濃度甲醛廢液具有生物毒性大、微生物降解難、降解速率慢等問題，提供一株能快速降解高濃度甲醛的高效降解菌及其應(yīng)用于甲醛廢水處理以及甲醛突發(fā)污染事故應(yīng)急處理的技術(shù)。本發(fā)明所提供的高效菌BZ-001H系從污水活性污泥中，經(jīng)富集篩選、純化、定向馴化所得。該菌株能夠以甲醛為唯一碳源、氮源和能源生長。該菌株鑒定為蠟狀芽孢桿菌 Bacillus _/^/>5，于2010年月3月22日在中國菌種保藏管理委員會普通微生物中心保藏， 保藏號為=CGMCC No. 3685。該菌為革蘭氏陽性桿菌，形成芽胞，菌落為灰白色、不透明，表面粗糙，邊緣常呈擴展狀，菌體兩端較平，抗溶菌酶和過氧化氫酶陽性，能利用葡萄糖，硝酸鹽還原陽性。BZ-001H菌用于高濃度甲醛廢水的生物強化處理，在純培養(yǎng)條件下降解8000mg/L 甲醛14h，出水低于《污水綜合排放標準》(GB 8978-1996) 一級標準中甲醛lmg/L的標準， 可快速降解500-8000mg/L的高濃度甲醛。結(jié)合常規(guī)活性污泥污水處理系統(tǒng)，以BZ-001H為功能菌株，將其按0. 1%0 ^0. 3%o (菌體干重)接種量添加于活性污泥系統(tǒng)，應(yīng)急處理甲醛突發(fā)污染事故產(chǎn)生的4000 8000 mg/L甲醛，BZ-001H強化的應(yīng)急處理系統(tǒng)可在常規(guī)污水處理水力停留時間6 14小時內(nèi)高效去除甲醛，達到國家規(guī)定的甲醛相關(guān)排放標準。應(yīng)急處理過程對強化應(yīng)急處理系統(tǒng)的影響實驗結(jié)果顯示，用BZ-001H菌強化應(yīng)急處理系統(tǒng)后不僅能快速高效的去除甲醛、提高處理系統(tǒng)對污染物的凈化性能，而且可以有效降低高濃度甲醛廢液對處理系統(tǒng)的沖擊。本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1、功能菌株BZ-001H對高濃度甲醛耐受能力強、降解速度快，對8000mg/L以內(nèi)的甲醛能夠快速的降解完全，對12000mg/L以上的甲醛也具有一定降解效果(對12000mg/L和 16000mg/L甲醛廢液，36小時降解率分別為77. 54%和54. 31%)。2、針對突發(fā)污染事故產(chǎn)生的高濃度甲醛廢液，充分利用污染事故發(fā)生地工廠廢水處理站與工業(yè)園區(qū)污水處理廠巨大的污染凈化處理容量與能力，添加甲醛高效降解菌強化應(yīng)急處理污染事故，具有操作簡便、快速安全、無二次污染等特征。3、甲醛高效降解菌發(fā)酵培養(yǎng)方式簡單，降解400(T8000mg/L甲醛所需水力停留時間為6 14小時，這與生活污水、工業(yè)廢水生物處理停留時間基本吻合，且其使用安全，對原有處理系統(tǒng)中微生物及處理效果不會造成不良影響。
具體實施例方式實施例1 甲醛降解菌BZ-001H的篩選分離，馴化及處理甲醛廢水
采集成都第一污水處理廠好氧池活性污泥，按10%接種量接種于IOOml選擇培養(yǎng)基中 (0. 05%)的甲醛，進行平板劃線分離純化，篩選得到能利用甲醛作為碳源生長的菌株。菌種的馴化采用逐步提高培養(yǎng)基中甲醛濃度的定向間斷馴化方法。合成培養(yǎng)基(MSB)每IL 含 Nei2HPO4 2g, KH2PO4 0. 5g, MgSO4 · 7H20 0. 3 g, (NH4) 2S04 0. 5 g，微量元素溶液5mL，甲醛lg。固體培養(yǎng)基中加入15 g/L的瓊脂粉。污泥樣經(jīng)過富集培養(yǎng)后，得到混合的微生物培養(yǎng)物，它可以以甲醛為唯一的碳源和能力生長，將上述混合培養(yǎng)物通過提高甲醛濃度進行多次定向馴化，分離得到一株高效的甲醛降解菌株，命名為BZ-001H。菌株BZ-001H在LB培養(yǎng)基平板上培養(yǎng)M小時后，形成灰白色、不透明，表面粗糙，邊緣常呈擴展狀，直徑為3-5mm的菌落；革蘭氏陽性桿菌，大小為1-1. 3 X 3-5 μ m，形成芽胞，菌體兩端較平，抗溶菌酶和過氧化氫酶陽性，能利用葡萄糖， 硝酸鹽還原陽性。將菌株BZ-001H的16SrRNA基因測序結(jié)果登錄GenBank，并用BLAST與GenBank中的16SrRNA基因序列進行同源比較，發(fā)現(xiàn)菌株BZ-001H的16S^ Baci Π us cereus 的16SrRNA基因序列同源性最高，為99%。因此，結(jié)合形態(tài)、生理生化指標和16SrDNA基因序列分析，初步鑒定BZ-001H為Bacillus cereus。以細菌16SrDNA的通用引物
正向引物為 8F:5' -AGAGTTTGATCCATGGCTCAG-3‘
反向引物 1541R:5' -AAGGAGGTGATCCAGCCGCA-3 ‘
AGAGTTTGATCCATGGCTCAGGATGAACGCTGGCGGCGTGCCTAATACATGCAAGTCGAGCGAATGGATTAA GAGCTTGCTCTTATGAAGTTAGCGGCGGACGGGTGAGTAACACGTGGGTAACCTGCCCATAAGACTGGGATAACTCC GGGAAACCGGGGCTAATACCGGATAATATTTTGAACCGCATGGTTCGAAATTGAAAGGCGGCTTCGGCTGTCACTTA TGGATGGACCCGCGTCGCATTAGCTAGTTGGTGAGGTAACGGCTCACCAAGGCAACGATGCGTAGCCGACCTGAGAG GGTGATCGGCCACACTGGGACTGAGACACGGCCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTAGGGAATCTTCCGCAATGGA CGAAAGTCTGACGGAGCAACGCCGCGTGAGTGATGAAGGCTTTCGGGTCGTAAAACTCTGTTGTTAGGGAAGAACAA GTGCTAGTTGAATAAGCTGGCACCTTGACGGTACCTAACCAGAAAGCCACGGCTAACTACGTGCCAGCAGCCGCGGT AATACGTAGGTGGCAAGCGTTATCCGGAATTATTGGGCGTAAAGCGCGCGCAGGTGGTTTCTTAAGTCTGATGTGAA AGCCCACGGCTCAACCGTGGAGGGTCATTGGAAACTGGGAGACTTGAGTGCAGAAGAGGAAAGTGGAATTCCATGTG TAGCGGTGAAATGCGTAGAGATATGGAGGAACACCagtggcgaaggcgactttctggtctgtaactgacactgaggc gcgaaagcgtggggagcaaacaggattagataccctggtagtccacgccgtaaacgatgagtgctaagtgttagagg gtttccgccctttagtgctgaagttaacgcattaagcactccgcctggggagtacggccgcaaggctgaaactcaaa ggaattgacgggggcccgcacaagcggcggagcatgtggtttaattcgaagcaacgcgaagaaccttaccaggtctt gacatcctctgacaaccctagagataggacttctccttcgggagcagagtgacaggtggtgcatggttgtcgtcagc tcgtgtcgtgagatgttgggttaagtcccgcaacgagcgcaacccttgatcttagttgccatcatttagttgggcac tctaaggtgactgccggtgacaaaccggaggaaggtggggatgacgtcaaatcatcatgccccttatgacctgggct acacacgtgctacaatggacggtacaaagagctgcaagaccgcgaggtggagctaatctcataaaaccgttctcagt tcggattgtaggctgcaactcgcctacatgaagctggaatcgctagtaatcgcggatcagcatgccgcggtgaatac gttcccgggccttgtacacaccgcccgtcacaccacgagagtttgtaacacccgaagtcggtggggtaacctttttg gagccagccgcctaaggtgggacagatgattggggtgaagtcgtaacaaggtagccgtatcggaaggtgcggctgga tcacctcctt οBZ-001H的甲醛定向間斷馴化一共進行了 71個周期，如表1所示，選擇培養(yǎng)基中的甲醛濃度逐步由900 mg/L提高至10000mg/L，每個馴化周期內(nèi)出水的COD去除率維持在
90%左右，最后選育獲得一株甲醛高強度降解菌株。
權(quán)利要求
1.一株高效甲醛降解菌，代號為BZ-001H，經(jīng)鑒定為蠟狀芽孢桿菌feciBm cereus, 于2010年3月22日在中國菌種保藏管理委員會普通微生物中心保藏，保藏號為=CGMCC No. 3685;該菌為革蘭氏陽性桿菌，形成芽胞，菌落為灰白色、不透明，表面粗糙，邊緣常呈擴展狀，菌體兩端較平，抗溶菌酶和過氧化氫酶陽性，能利用葡萄糖，硝酸鹽還原陽性。
2.培養(yǎng)權(quán)利要求1所述甲醛降解菌的方法為培養(yǎng)基成分每 IL 培養(yǎng)基含 Na2HPO4 2g，KH2PO4 0. 5g，MgSO4 · 7H20 0. 3 g, (NH4) 2S04 0. 5 g，微量元素溶液5mL，甲醛1. 2g，固體培養(yǎng)基中加入15 g/L的瓊脂粉；培養(yǎng)方法采用上述培養(yǎng)基，對菌種進行活化，活化培養(yǎng)條件為30°C，pH 6-8，搖床 160r/min活化M小時；按1_10%接種量擴大發(fā)酵培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度為25_35°C，搖床轉(zhuǎn)速為 160r/min,發(fā)酵 48-72 小時。
3.權(quán)利要求1所述的高效甲醛降解菌的用途應(yīng)用于甲醛廢水處理或甲醛突發(fā)污染事故應(yīng)急處理。
4.權(quán)利要求1所述的高效甲醛降解菌的使用方法為處理高濃度甲醛廢水時，以菌體干重計，按接種量0. 1%。、. 3%。投加BZ-001H菌劑到已運行的甲醛廢水生物處理系統(tǒng)中，調(diào)整水力停留時間6 14小時，處理過程中調(diào)節(jié)處理系統(tǒng)的pH為6. 0-8. 0左右；應(yīng)急處理甲醛突發(fā)污染事故時，以菌體干重計，按接種量0. 1%0 ^0. 3%。往處理系統(tǒng)中接入BZ-001H菌劑， 曝氣維持處理系統(tǒng)中溶解氧3-6mg/L，調(diào)整水力停留時間6 14小時，處理過程中調(diào)節(jié)處理系統(tǒng)的PH為6. 0-8.0。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一株高效甲醛降解菌及其用途和使用方法。本發(fā)明高效甲醛降解菌，代號為BZ-001H，經(jīng)鑒定為蠟狀芽孢桿菌Bacilluscereus，于2010年3月22日在中國菌種保藏管理委員會普通微生物中心保藏，保藏號為CGMCCNo.3685；該菌可應(yīng)用于高濃度甲醛廢水處理與甲醛突發(fā)污染事故應(yīng)急處理。具有對高濃度甲醛降解速度快、耐受能力強、無二次污染、使用安全，對原有污水處理系統(tǒng)中微生物無不良影響等優(yōu)點。
文檔編號C12R1/085GK102260634SQ20101018544
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者劉慶華, 周后珍, 李旭東, 肖波, 譚周亮 申請人:中國科學(xué)院成都生物研究所