[发明专利]一种产表面活性剂细菌及其在煤/石油化工废水中原位削减多环芳烃的应用

说明书

本发明公开了一种产表面活性剂细菌及其在煤/石油化工废水中原位削减多环芳烃的应用。该菌株筛选自焦化污泥，经鉴定为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)，命名为Pseudomonas aeruginosa Rh5，于2018年1月12日保藏在广东省微生物菌种保藏中心，地址：广州市先烈中路100号大院59号楼5楼，保藏号为GDMCC NO:60313。该产表面活性剂细菌可以应用在O₁/H/O₂工艺的煤/石油化工废水中原位削减多环芳烃。该产表面活性剂细菌能大幅度原位降低煤/石油化工废水中的多环芳烃，原位降解多环芳烃超过90％，使外排污泥中多环芳烃的含量大幅度降低，极大地降低了外排煤化工污泥的环境风险，并同时提高了脱氮效果。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种产表面活性剂细菌及其在O₁/H/O₂(好氧/缺氧/ 好氧)工艺的煤/石油化工废水中原位削减多环芳烃的应用。

背景技术

煤/石油化工业在我国工业当中占有非常重要的地位，其环境问题也非常突出。其中，耗水量和污染物产生量分别占全国总量8％和10％左右，还存在着大量的多环芳烃(PAHs)等有毒和难降解有机物。这类废水中以焦油、长链烷烃、酚类、苯类为代表的有机物其COD值处于3000-30000mg/L范围内，普遍能检测到杂环芳烃、多环芳烃之类的持久性有机污染物。以煤化工的焦化行业为例，2016年焦炭行业排放的焦化废水达到3.5×10⁸m³，约占全国工业废水排放总量的2.2％。炼焦过程贡献了全国PAHs总量的16％以上，估算该行业每年排放到环境中PAHs会达到5000t。作为该类废水中的特征有机污染物，PAHs会以各种形式存在于废水处理的各个工艺阶段，在此过程中，强疏水性的PAHs极易转移到污泥相中，导致其在污泥中不断累积。2012年开始实施的《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB 16171-2012) 明确规定了该类废水中PAHs的排放限值，其中总PAHs的限值为0.05mg·L^-1，苯并[a]芘的限值为0.03μg·L^-1，此标准的提出进一步表明PAHs是煤和石化行业控制的重点。目前该类废水工艺设计主要集中于满足BOD、COD、总氮和挥发酚等常规指标的合格性，虽然可以通过活性炭尾水吸附等手段满足焦化废水中PAHs的出水排放限值的要求，但作为焦化废水中的特征有机污染物，PAHs会以较高浓度的形式存在于焦化废水处理的各个工艺阶段中，中间物料特别是污泥的排放值得关注，一些稳定运行的煤化工废水处理站排水中总PAHs浓度虽然都已达标，外排污泥中的PAHs却很高，因为PAHs具有强疏水性，吸附到污泥相是其在废水处理工程中的重要去向。研究分析表明焦化废水处理工程排放的污泥中PAHs的含量达到 3-10g/kg污泥(农用污泥中的控制限值为3mg/kg)，这样的污泥排放到外界中会造成严重的环境负担，转移到污泥中的PAHs因为污泥的缺氧和微生物传质问题，将更难生物降解。目前缺乏规范的处理方法，法律法规也缺乏针对性，对排放污泥的多环芳烃含量没有限定。这些高含量多环芳烃的污泥尽管通过堆肥、填埋和焚烧等一系列方法处理处置后，仍然会对水体、土壤、农作物以及大气环境造成二次污染。如何有效解决该类废水和污泥中以PAHs为代表的疏水性有机物所带来的环境污染问题，已经成为此领域中一个亟待解决的课题。

微生物降解PAHs由于其经济性和有效性而得到广泛研究，但制约微生物降解污泥中 PAHs的关键步骤主要是传质过程，PAHs作为亲脂性的有机物，富集在污泥中，降低了PAHs 的生物有效性，表现为PAHs从污泥相中转移到微生物体内的传质受限问题，PAHs的传质速度成为这一过程的制约因素。因此，如何加快PAHs的传质速度和强化微生物降解效果，成为多环芳烃降解的关键问题。生物表面活性剂由于其良好的增溶性能、环境友好性、生物可利用性等优点，近年来也应用于环境修复中。但是生物表面活性剂价格相对昂贵，而且在充足有机碳源存在的工业废水，外来碳源的添加也会增加生物降解的负荷，因此生物表面活性剂应用于工业废水处理系统提高PAHs等疏水性有机物生物降解仍鲜见报道。