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一種提高除油菌除油效能的方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510632606.1

申請日:

2015.09.29

公開號:

CN105254025A

公開日:

2016.01.20

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):C02F 3/34申請日:20150929|||公開
IPC分類號: C02F3/34; C12N1/20; C12R1/01(2006.01)N 主分類號: C02F3/34
申請人: 哈爾濱工程大學
發明人: 任芝軍; 官滌; 施悅; 劉遷; 張志柳
地址: 150001黑龍江省哈爾濱市南崗區南通大街145號哈爾濱工程大學科技處知識產權辦公室
優先權:
專利代理機構: 代理人:
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510632606.1

授權公告號:

105254025B||||||

法律狀態公告日:

2017.06.20|||2016.02.17|||2016.01.20

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明的目的是提供一種提高除油菌除油效能的方法。在除油菌周圍外加磁場,通過調節磁場強度和磁場作用方式,可有效改善除油菌對石油的降解效果和對沖擊負荷的抵抗能力,提高工藝運行穩定性的微生物除油方法,屬于含油污水生物處理領域。所采用的永磁鐵為圓形鐵氧體永磁鐵,作用條件是指磁場強度為18-35mT之間,磁作用方式為連續作用。本發明所述磁場由市售永磁鐵產生,所需磁場強度小,不需要消耗電能,投資低、效果好,不改變現有工藝流程,不增加大的設備,是一項適合我國國情、經濟可行的強化含油污水處理技術。

權利要求書

1.一種提高除油菌除油效能的方法,其特征是:
(1)菌種活化
取保存于4℃的菌種保藏培養基斜面的菌落涂布于活化培養基平板,30℃培養24~36h;
所述菌種為Acinetobactersp.B11,已保藏在“中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中
心”,登記編號為CGMCCNc.10283;
(2)液體種子制備
在活化培養基平板上挑取單菌落接種到種子液培養基,30℃、200r/min搖床培養12h,
OD600波長下測定菌懸液濃度并將菌懸液稀釋到0.8,作為種子液待用;
(3)磁作用下除油菌降解石油烴
按照5%的接種量將菌株種子液接種到油濃度100mg/L-2000mg/L的降解培養基中,外加
18-60mT強度的磁場進行降解處理。
2.根據權利要求1所述的提高除油菌除油效能的方法,其特征是:菌種保藏培養基的組
成為牛肉膏5.0g/L、蛋白胨10.0g/L、NaCl5.0g/L和瓊脂20g/L,調節pH為7.2~7.4。
3.根據權利要求1或2所述的提高除油菌除油效能的方法,其特征是:種子液培養基的
組成為牛肉膏5.0g/L、蛋白胨10.0g/L和NaCl5.0g/L,調節pH為7.2~7.4。
4.根據權利要求1或2所述的提高除油菌除油效能的方法,其特征是:降解培養基的組
成為NH4NO32.0g/L、K2HPO41.5g/L、KH2PO43.0g/L、MgSO4·7H2O0.1g/L、無水CaCl20.01
g/L和Na2EDTA·2H2O0.01g/L,調節pH為7.2~7.4。
5.根據權利要求3所述的提高除油菌除油效能的方法,其特征是:降解培養基的組成為
NH4NO32.0g/L、K2HPO41.5g/L、KH2PO43.0g/L、MgSO4·7H2O0.1g/L、無水CaCl20.01g/L
和Na2EDTA·2H2O0.01g/L,調節pH為7.2~7.4。

說明書

一種提高除油菌除油效能的方法

技術領域

本發明涉及的是一種含油污水生物處理方法,具體地說是一種磁場強化除油菌提高除油效能的方法。

背景技術

石油作為工業文明的主要能源,影響到社會發展的許多方面。人們將石油稱為“工業的血液”。在對石油的開發、運輸、加工及儲運等過程中大量的石油及其制品進入環境,對其造成了嚴重的石油污染。石油污染地表水,破壞水生生物的生長,威脅供水安全;污染土壤,破壞土壤結構阻礙植物正常生長并通過農作物富集進入人體,危害人類健康;污染海洋,影響光和氧氣的進入,破壞海洋生態平衡等等,帶來一些列嚴重的經濟和安全危害。

含油廢水是一種量大面廣且危害嚴重的工業廢水,具有COD,BOD值高,有一定的氣味和色度,易燃,易氧化分解,難溶于水的特點。由于生物法除油效果穩定,方法經濟實用國內,在國內得到了廣泛的應用。冀東油田將含油污水經過沉降隔油及過濾除去水中的浮油和顆粒較大的懸浮油,再進入生化處理單元對乳化油和溶解油進行降解,最終出水達標排放。大港油田對水質改性技術、穩定塘生物處理技術、懸浮附著厭氧-好氧處理技術等含油污水處理技術進行油田實際應用的對比分析,認為生物處理方法經濟實用,是有機污水處理的首選工藝。生物法除油是利用微生物的代謝作用,使水中呈溶解、膠體狀態的有機污染物質轉化為穩定的無害物質。目前處理工藝比較成熟且使用較多的是活性污泥法和生物濾池法。活性污泥法是在曝氣池內利用流動狀態活性污泥作為凈化微生物的載體,通過吸附、濃縮在活性污泥表面上的微生物來分解有機物。生物濾池法是在生物濾池內,使微生物附著在濾料上,廢水從上而下流經濾料表面過程中,有機污染物便被微生物吸附和分解破壞。微生物法除油技術的關鍵在于生物菌種和生物處理工藝,根據含油廢水的特殊性開發出高效的生物菌種和高效的處理工藝是該領域研究的熱點,但是現有的微生物法處理含有廢水易受到環境因素的影響,導致除油效率降低。

磁場促進微生物降解有機物是近幾年新興的一項生物強化技術,微生物經磁場強化作用后,活性提高,新陳代謝作用增強,同時水經磁化處理后物理化學性質也會發生變化。磁場能夠對水中微生物的酶活性和新陳代謝產生影響,不同的微生物種類在不同的磁場類型、磁場強度、作用時間等條件下都會表現出不同的磁效應。磁技術的引入為污水生物處理工藝研究提供了新思路。磁技術與生物處理技術耦合具有占地面積小,能耗低、易于操作、無二次污染等優勢,是一種具有良好發展前景的新型廢水處理技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可有效改善除油菌對石油的降解效果和對沖擊負荷的抵抗能力,提高工藝運行穩定性的提高除油菌除油效能的方法。

本發明的目的是這樣實現的:

1、菌種活化

取保存于4℃的菌種保藏培養基斜面的菌落涂布于活化培養基平板,30℃培養24~36h;所述菌種為Acinetobactersp.B11,已保藏在“中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心”,登記編號為CGMCCNc.10283,保藏日期2015年1月6日,保藏單位地址:北京市朝陽區北辰西路1號院3號中國科學院微生物研究所;

2、液體種子制備

在活化培養基平板上挑取單菌落接種到種子液培養基,30℃、200r/min搖床培養12h,OD600波長下測定菌懸液濃度并將菌懸液稀釋到0.8,作為種子液待用;

3、磁作用下除油菌降解石油烴

按照5%的接種量將菌株種子液接種到油濃度100mg/L-2000mg/L的降解培養基中,外加18-60mT強度的磁場進行降解處理。

本發明還可以包括:

菌種保藏培養基的組成為牛肉膏5.0g/L、蛋白胨10.0g/L、NaCl5.0g/L和瓊脂20g/L,調節pH為7.2~7.4。

種子液培養基的組成為牛肉膏5.0g/L、蛋白胨10.0g/L和NaCl5.0g/L,調節pH為7.2~7.4。

降解培養基的組成為NH4NO32.0g/L、K2HPO41.5g/L、KH2PO43.0g/L、MgSO4·7H2O0.1g/L、無水CaCl20.01g/L和Na2EDTA·2H2O0.01g/L,調節pH為7.2~7.4。

本發明的目的是提供一種磁場強化提高除油菌除油效能的方法,在除油菌周圍外加磁場,通過調節磁場強度和磁場作用方式,可有效改善除油菌對石油的降解效果和對沖擊負荷的抵抗能力,提高工藝運行穩定性的微生物除油方法。

本發明所提供的是一種有效提高除油菌除油效能的方法。除油菌是一株從采油廢水生化處理池采集的活性污泥中分離得到的能夠高效降解石油烴的菌株,單菌落呈圓形,直徑1~2mm,表面光滑、濕潤,中央稍隆起,邊緣整齊,呈牙黃色。菌株呈短桿狀,兩端鈍圓,一般呈單個或成對,不產生芽孢。將菌株進行革蘭氏染色,觀察發現菌株可被番紅復染,為革蘭氏陰性。該菌株過氧化氫酶陽性、氧化酶陰性,不需要生長因子,吲哚實驗不顯色,不能使明膠液化,甲基紅試驗陰性。不能利用D-葡萄糖、D-木糖、L-阿拉伯糖、D-核糖,能利用檸檬酸鈉作為唯一的碳源,并能利用硝酸鉀和硫酸銨作為唯一氮源。該菌株的16SrDNA基因序列已經遞交到了GenBank數據庫,發現該序列與Acinetobactersp.菌株基因序列高度同源,將其命名為Acinetobactersp.B11,已保藏在“中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心”,登記編號為10283。

在磁作用下除油菌降解石油烴,磁場是通過市售鐵氧體永磁鐵產生,所采用的永磁鐵為圓形鐵氧體永磁鐵。磁鐵尺寸厚10mm。磁鐵及其磁場產生方式如圖1所示,所述磁場強度是通過調節永磁鐵間距來調節的。

用滅菌后的移液槍取5mL種子液接入裝有50mL降解培養基的150mL錐形瓶中,放置于恒溫搖床中,100r/min,30℃培養7d。采用紫外分光光度法測定培養基中剩余石油含量。

本發明與現有技術相比具有如下特點:

(1)外加磁場促進了除油菌的生長。磁場促進除油菌對新環境的適應能力和生長速度,當磁場強度為25mT時,外加磁場比未加磁場的微生物提前12小時生物量達到穩定。

(2)外加磁場對除油菌除油效能產生了明顯的促進作用。當外加磁場時,磁場強度在18mT-35mT之間時都會對除油菌石油降解效能產生促進作用,并在磁場強度達到25mT時微生物對石油的去除率從54.1%提高到66.0%,相較于不加磁場的情況除油率提高了11.9%,除油效率得到有效的提高。

(3)外加磁場可以有效提高除油菌對沖擊負荷的抵抗能力。當外加25mT磁場時,除油菌在100mg/L-2000mg/L的范圍內除油率都有所提高。當初始油濃度1000mg/L時,磁場對除油菌的強化效果最為明顯,除油率從61.5%提高到69.4%,提高了7.9%,有效的增強了除油菌對沖擊負荷的抵抗能力。

(4)本發明所述磁場由市售永磁鐵產生,所需磁場強度小,不需要消耗電能,投資低、效果好,不改變現有工藝流程,不增加大的設備,是一項適合我國國情、經濟可行的強化含油污水處理技術。

附圖說明

圖1磁鐵和磁場產生方式;

圖2是磁場對除油菌生長的影響;

圖3是磁場強度對除油菌除油效能的影響;

圖4是磁場對除油菌抗沖擊負荷的影響。

具體實施方式

本發明的提高除油菌除油效能的方法具體包括如下過程:

1、菌種選擇

選擇保藏在“中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心”,登記編號為10283,命名為Acinetobactersp.B11的菌種。該除油菌是一株從采油廢水生化處理池采集的活性污泥中分離得到的能夠高效降解石油烴的菌株。單菌落呈圓形,直徑1~2mm,表面光滑、濕潤,中央稍隆起,邊緣整齊,呈牙黃色。菌株呈短桿狀,兩端鈍圓,一般呈單個或成對,不產生芽孢。將菌株進行革蘭氏染色,觀察發現菌株可被番紅復染,為革蘭氏陰性。該菌株過氧化氫酶陽性、氧化酶陰性,不需要生長因子,吲哚實驗不顯色,不能使明膠液化,甲基紅試驗陰性。不能利用D-葡萄糖、D-木糖、L-阿拉伯糖、D-核糖,能利用檸檬酸鈉作為唯一的碳源,并能利用硝酸鉀和硫酸銨作為唯一氮源。

2、培養基配制

(1)菌種保藏及活化培養基(固體):牛肉膏5.0g/L,蛋白胨10.0g/L,NaCl5.0g/L,瓊脂20g/L,調節pH為7.2~7.4;

(2)種子液培養基(液體,1L):牛肉膏5.0g/L,蛋白胨10.0g/L,NaCl5.0g/L,調節pH為7.2~7.4;

(3)降解培養基(液體,0.05L):NH4NO32.0g/L,K2HPO41.5g/L,KH2PO43.0g/L,MgSO4·7H2O0.1g/L,無水CaCl20.01g/L,Na2EDTA·2H2O0.01g/L,調節pH為7.2~7.4,一定量的石油。

以上培養基均在121℃滅菌20~30min。

3、菌種活化

取保存于4℃的菌種保藏培養基斜面的菌落涂布于活化培養基平板,30℃培養24~36h。

4、液體種子制備

在活化培養基平板上挑取單菌落接種到種子液培養基,30℃、200r/min搖床培養12h。OD600波長下測定菌懸液濃度并將菌懸液稀釋到0.8,作為種子液待用。

5、磁作用下除油菌降解石油烴

所述磁場是通過市售鐵氧體永磁鐵產生,所采用的永磁鐵為圓形鐵氧體永磁鐵。磁鐵尺寸厚10mm。磁鐵及其磁場產生方式如圖1所示,所述磁場強度是通過調節永磁鐵間距來調節的。

用滅菌后的移液槍取5mL種子液接入裝有50mL降解培養基的150mL錐形瓶中,放置于恒溫搖床中,100r/min,30℃培養7d。采用紫外分光光度法測定培養基中剩余石油含量。

下面舉例對本發明做更詳細的描述。

磁場是通過市售鐵氧體永磁鐵產生,所采用的永磁鐵為圓形鐵氧體永磁鐵。磁鐵尺寸厚10mm。磁鐵及其磁場產生方式如圖1所示。

磁場強度以填充物表面磁場強度為準,即以培養皿或三角瓶底部外壁為準。磁場發生方向為N極垂直向上。所述磁場強度是通過調節永磁鐵間距來調節的。

將圓形磁鐵放置于恒溫搖床不銹鋼夾內,在磁鐵表面填充非導磁物質,通過特斯拉計實測調整表面磁場強度。

實施例1:磁場對除油菌生長的影響

取保存于4℃培養基斜面的Acinetobactersp.B11菌種涂布于營養瓊脂培養基平板,30℃培養24~36h后,挑取單菌落接種到種子液培養基,30℃、200r/min搖床培養12h。OD600波長下測定菌懸液濃度并將菌懸液稀釋到0.8,作為種子液待用。按照5%的接種量將菌株種子液接種到200mg/L石油濃度的降解培養基。分別外加0、18、25、35、60mT強度的磁場,以未接菌的空白培養基做對照,30℃,100r/min的條件下搖床培養7天,結果見圖2。由圖2實驗結果可知,不同磁場強度作用下的微生物對含油污水的適應能力差異較大。35mT磁場強度作用下,菌株的適應期有適當的縮短,其他磁場強度對菌株適應期無明顯影響。當菌株進入對數期時,外加磁場明顯的促進了微生物的生長速度。其中在25mT的磁場強度作用下,微生物生長速度最快,對數生長期最短,菌株生物量最先達到穩定且穩定后具有最大生物量。

實施例2:磁場強度對除油菌除油效能的影響

取保存于4℃培養基斜面的Acinetobactersp.B11菌種涂布于營養瓊脂培養基平板,30℃培養24~36h后,挑取單菌落接種到種子液培養基,30℃、200r/min搖床培養12h。OD600波長下測定菌懸液濃度并將菌懸液稀釋到0.8,作為種子液待用。按照5%的接種量將菌株種子液接種到200mg/L石油濃度的降解培養基。分別外加0、18、25、35、60mT強度的磁場,以未接菌的空白培養基做對照,30℃,100r/min的條件下搖床培養7天。考察微生物在不同磁場強度作用下對石油降解效能的影響。微生物對石油的降解效果見圖3。不同的磁場強度對微生物石油降解效果產生不同的影響。當沒有外加磁場時,微生物對石油的降解率為54.1%,剩余油濃度為88.3mg/L,當外加磁場強度提高時,除油率隨之提高,并在磁場強度達到25mT時微生物對石油的去除率達到最大值為66.0%,相較于不加磁場的情況除油率提高了11.9%。

實施例3:磁場對除油菌抗沖擊負荷的影響

將除油菌活化后接種到新鮮的液體石油培養基中,在25mT磁場強度和不加磁場的條件下,置于30℃、100r/min搖床培養7天,初始油濃度分別為100、200、500、1000、1500、2000、3000mg/L。分別測定石油降解率和生物量,以考察初始油濃度對微生物石油降解率的影響以及磁場對微生物不同初始油濃度下除油率的強化效果,確定微生物最適宜的原油降解濃度。微生物在不同初始油濃度條件下的降解結果見圖4。微生物對石油的降解率隨著初始油濃度的升高呈先上升后下降的趨勢。當初始油濃度1000mg/L時,微生物對石油的降解率最高,不加磁場和外加磁場強化的菌株石油去除率分別達到61.5%和69.4%,除油率提高7.9%。而磁場強化微生物除油比不加磁場的菌株降解率促進最高出現在1500mg/L,此時不加磁場和外加磁場強化的菌株石油去除率分別達到45.3%和59.7%,磁場強化菌株除油率提高了14.4%。當初始油濃度大于1000mg/L時,無論是否外加磁場除油率開始出現下降,當初始油濃度達到2000mg/L以上時,除油率出現較大幅度的下降,此時無論是否外加磁場對石油降解率都沒有明顯的影響,降解效果較差。

以上通過具體實施例詳細說明本發明的實施,目的在于幫助讀者更好地理解本發明的精神實質,但不作為對本發明實施范圍的限定。

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一種 提高 效能 方法
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