水體富營養(yǎng)化已成為世界范圍內的一個重要水污染問題。富營養(yǎng)化通常是指在人類活動的影響下，生活污水、肥料、食品等工業(yè)廢水、降水以及地表徑流中含有的氮、磷等無機鹽類等大量植物營養(yǎng)物質輸入水庫、湖泊、河流等緩流水體，導致藻類和其他浮游生物快速繁殖，水體溶解氧降低，水質惡化，魚類等生物大量死亡的現象。隨著工業(yè)生產規(guī)模的快速發(fā)展，人類每天向自然界排放大量富含氮磷的工業(yè)廢水。如果這些廢水不經處理就排入水體，會增加水體營養(yǎng)物質的負荷，導致水體富營養(yǎng)化。

目前，我國許多食品企業(yè)存在規(guī)模小、工藝落后、廢水排放量大等問題。企業(yè)沒有能力建設符合標準的環(huán)保處理裝置。直接結果就是廢水直接排放，污染了江河湖海的水環(huán)境。以豆瓣企業(yè)為例，年廢水排放量超過1.3億噸，傳統豆瓣企業(yè)都是由家庭作坊發(fā)展而來，擁有廢水處理裝置的企業(yè)并不多。因此，在傳統企業(yè)向現代企業(yè)轉型的過程中，豆瓣企業(yè)廢水處理的環(huán)保處理裝置和技術也需要進行改造。發(fā)現食品企業(yè)廢水中有機物含量較高。經過物理化學方法多級處理后，處理高濃度氨氮廢水比較經濟有效的方法是微生物降解，核心問題在于微生物菌種。因此，本文從豆瓣企業(yè)的污水中篩選出能高效降解氨氮的土著微生物菌株，并通過微生物強化技術制成微生物菌劑，解決豆瓣企業(yè)等食品企業(yè)的污水處理問題。

一.材料和方法

1.1樣本

污水收集自四川省知名品牌豆瓣生產企業(yè)，如鄄城、丹丹、名吃、清香園等。通過微生物實驗技術分離篩選土著微生物作為出發(fā)菌株進行氨氮降解實驗研究。

1.2實驗試劑

蛋白胨、牛肉膏、氯化鈉、葡萄糖、硫酸銨、磷酸二氫鉀、六水氯化亞鐵、氯化鈣、七水硫酸鎂、琥珀酸鈉、酵母抽提物、硫酸鋅、氫氧化鈉、鹽酸、氧化鎂、溴百里酚藍、硼酸、甲基紅、甲基橙、亞甲基藍、碳酸鈉，均為分析純。

1.3實驗儀器

三角瓶、燒杯、試管、容量瓶、平板、移液管、移液管、滅菌鍋、潔凈工作臺、搖床、分光光度計、凱氏燒瓶、直型冷凝器、酸堿滴定臺、離心機、干燥箱、電磁爐、電子天平、真空冷凍干燥機。

1.4培養(yǎng)基

增菌培養(yǎng)基:蛋白胨10g/L，牛肉醬10g/L，氯化鈉5g/L，葡萄糖10g/L，pH7.0，121℃滅菌20min。

分離培養(yǎng)基:蛋白胨10g/L，牛肉醬10g/L，氯化鈉5g/L，葡萄糖10g/L，瓊脂18-20g/L，pH7.0，121℃滅菌20min。

種子培養(yǎng)基:硫酸銨1g/L，磷酸二氫鉀1g/L，六水氯化亞鐵0.5g/L，氯化鈣0.2g/L，七水硫酸鎂1g/L，琥珀酸鈉8.5g/L，121℃滅菌20min。

發(fā)酵培養(yǎng)基:硫酸銨3.9g/L，磷酸二氫鉀1g/L，七水硫酸鎂1g/L，琥珀酸鈉2.8g/L，pH 6.5-7.5，121℃滅菌20min。

1.5分離方法

微生物菌株的富集

將混合均勻的水樣按5%的比例加入增菌培養(yǎng)基中，在搖床中于28-30℃、180轉/分鐘下增菌培養(yǎng)18-24小時。

1.5.2微生物菌株的分離和篩選

吸取上一步富集的菌液，用梯度稀釋法接種于分離板上，置于28-30℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。當單菌落生長時，選擇形態(tài)不同的單菌落并在新培養(yǎng)基上劃線，反復選擇單菌落并在平板上劃線，直至單菌落為微生物，選擇單菌落在斜面培養(yǎng)基上培養(yǎng)保存。

1.5.3微生物菌株的保存

將篩選出的菌株編號，制成真空凍干管保存。

1.6微生物發(fā)酵

種子培養(yǎng)基:選擇斜面培養(yǎng)的單菌落接種于種子培養(yǎng)基中，在28-30℃、180轉/分的條件下振蕩18-24h，繪制生長曲線。

發(fā)酵培養(yǎng)基:接種活化的種子菌液，在搖床中搖勻。對菌種、接種量、pH值、溫度、轉速(充氧)等單因素條件進行了優(yōu)化。選擇氨氮降解性能優(yōu)良的土著微生物菌株，按不同比例混合發(fā)酵培養(yǎng)，優(yōu)化發(fā)酵條件。

1.7水質指標檢測

氨氮的測定方法主要有納氏比色法和蒸餾-酸滴定法。本文采用蒸餾-酸滴定法測定微生物對氨氮的降解效果。

二。結果和分析

2.1不同豆瓣企業(yè)污水指標差異分析

污水樣品采集自四川省知名品牌豆瓣生產企業(yè)，如涓城、丹丹、名吃、清香園，分別命名為JC、DD、YM、QXY。依次檢測四種水樣的pH值、氨氮濃度、TP濃度、COD值等指標。為了模擬實驗環(huán)境中的污水水質條件，進行了微生物菌種的發(fā)酵實驗，并對篩選出的菌種進行了馴化。從表1可以看出，豆瓣企業(yè)生產廢水的幾個主要污染指標為:pH值5-7，氨氮濃度0.1-1.0g/L，TP濃度0.1-1.0g/L，COD濃度3.0-10.0g/L。在此基礎上，豆瓣土著微生物菌種的發(fā)酵培養(yǎng)基設計為:硫酸銨3.9g/L，磷酸二氫鉀1g/L，七水硫酸鎂1g/L，琥珀酸鈉2.8g/L，pH 6.5

2.2不同豆瓣企業(yè)污水中土著微生物的差異分析

選取已進入中國地理標志品牌的郫縣豆瓣品牌企業(yè)為研究對象，采集郫縣鄄城豆瓣有限公司(鄄城)、四川丹丹郫縣豆瓣集團有限公司(丹丹)、成都陽明食品有限公司(陽明食品)、四川清香源調味品有限公司(清香源)的生產廢水樣品，包括污水處理池塘水、供水和供水。通過傳統的梯度稀釋和平板分離方法收集了70多個微生物菌株。根據光學形態(tài)鑒定和16SrDNA分子鑒定結果，如表2和圖1所示，鄄城、丹丹、名吃、清香園產生的污水中微生物數量分別為15、19、17、14，其中芽孢桿菌占很大比例。

2.3土著微生物發(fā)酵降解氨氮實驗

根據發(fā)酵預試驗結果，篩選出JCFXH2、JCGH4、DDFXH1、YMFXH3和QXYFXH3等5株氨氮降解效果較好的土著微生物菌株作為出發(fā)菌株，并繪制其生長曲線。如圖2所示，五種土著微生物菌株的活化種子液的濃度在10-15小時之間都達到一個較大的值，以便活化土著微生物菌株并進行發(fā)酵實驗。

由表3可知，篩選出的5株土著微生物菌株JCFXH2、JCGH4、DDFXH1、YMFXH3和QXYFXH3具有明顯的發(fā)酵降解氨氮的效果，預實驗條件下氨氮降解率均在80%以上。經16SrDNA分子生物學鑒定，分別為拉烏爾鳥氨酸、纖維素、地衣芽孢桿菌、不動桿菌和假單胞菌。從圖3可以看出，土著微生物對氨氮的降解效果大多較低，基本不到70%，距離項目預期的90%降解率還有一定距離。為此，對5株土著微生物菌株進行協同發(fā)酵，探索復合微生物發(fā)酵對氨氮降解效果的影響。

2.4復合微生物菌劑對氨氮降解效果的初步研究

從表4和圖4中可以看出，由JCFXH2、JCGH4、DDFXH1、YMFXH3和QXYFXH3等5種土著微生物菌種按1 ∶ 1 ∶ 1 ∶ 1的比例混合而成的復合菌劑F1，與以往的單菌種發(fā)酵相比，對氨氮的降解效果有了顯著的提高，氨氮降解率達到93.75%，比單菌種發(fā)酵分別提高了8%和30%。

三。結論

從豆瓣企業(yè)生產的污水中分離篩選出5株土著微生物菌株，分別命名為JCFXH2、JCGH4、DDFXH1、YMFXH3和QXYFXH3。但與工業(yè)化污水處理微生物菌劑相比仍有差距。這五個土著微生物菌株是(來源:四川省食品發(fā)酵工業(yè)研究設計院)

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