一种菌藻混合生物降解甲基叔丁基醚的方法
专利名称：一种菌藻混合生物降解甲基叔丁基醚的方法
技术领域：
本发明涉及一种菌藻混合生物降解甲基叔丁基醚的方法，属环境微生物技术领域。
背景技术：
甲基叔丁基醚(Methyl tert-Butyl Ether，MTBE)在国外已被广泛用作汽油添加剂，国内于2000年停止销售含铅汽油而改为使用含MTBE的清洁汽油以来，MTBE的使用量也在不断增加。MTBE已成为美国地下水中广泛分布的、较持久的污染物，而且有研究表明MTBE有潜在致癌可能性。因此，美国的加州和纽约州先后禁止在汽油中添加MTBE。但国内由于目前可替代的氧化物添加剂技术还不成熟，禁用MTBE是不现实的，因此我国面临MTBE污染加剧及其对人类的潜在危害。发明人对杭州周边地区进行了MTBE检测，在加油站周边水体中检测到了MTBE的存在，含量在18μg/L左右，随着我国汽车产业和汽油使用量的不断增加，MTBE在环境中的累积会对我国人民的生活造成影响，进行我国环境条件下MTBE各种降解和修复技术研究十分必要。近年来随着多种MTBE降解菌株的发现，MTBE的微生物降解技术倍受关注。但在微生物降解过程中普遍存在降解速率低、微生物生长缓慢等问题。氧气是影响MTBE微生物降解的重要因素之一。虽然，有报道(Bradeley et al.，2001，Effect ofredox conditions on MTBE biodegradation in surface water sediments.Environ Sci Technol，35(23)4643-4647)在厌氧环境中也能发生MTBE的生物降解(SO4，Fe(III)，Mn(IV)和NO3等为电子受体)，但降解速率要比以氧气为电子受体低得多。因此，氧气是MTBE降解菌所必需的，尤其是在密闭系统或地下水环境。已有报道的措施有采取充氧气或持续供氧的装置来满足降解空间对溶解氧的需求(Zhong Weihong et al.，2007，Aerobicdegradation of methyl tert-butyl ether by a Proteobacteria strain in a closedculture system，Journal of Environmental Sciences 19(1)315-319)，但迄今，关于采用藻菌共生系统进行MTBE降解的方法研究尚无文献报道。
发明内容本发明即是为了提供一种菌藻混合培养、提高甲基叔丁基醚降解菌降解速率和微生物生长速度的混合生物降解甲基叔丁基醚的方法。
为达到发明目的本发明采用的技术方案是一种菌藻混合生物降解甲基叔丁基醚的方法，所述方法是将甲基叔丁基醚降解菌和小球藻以初始细胞浓度1～1000∶1的比例混合，于光照条件下、在含有甲基叔丁基醚的培养体系中、20～40℃共生培养5～15天，将甲基叔丁基醚完全降解，所述甲基叔丁基醚降解菌在培养体系中初始细胞浓度为106～108cells/mL。
小球藻(Chlorella)，属绿藻门，绿藻纲，绿球藻目，卵孢藻科，小球藻属。常见的有核蛋白小球藻、眼点小球藻、卵形小球藻、盐生小球藻和海生小球藻等。形态特征球形或广椭圆形。优选为下列之一①椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea)，②蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)，③普通小球藻(Chlorella vulgaris)，④Chlorella sorokiniana(无中文译名)，⑤Chlorella saccharophila(无中文译名)。
本发明采用藻类在光照条件下可以利用光合作用持续供氧，而降解菌则利用氧气进行MTBE的加氧分解，最终产物二氧化碳反过来又成为藻类的光合作用底物，实现内循环的共生体系来持续降解MTBE。实验证明，藻菌混合降解效果明显好于单菌或单藻，藻菌混合体系内MTBE在7天内即可被全部降解，而单菌未能完全降解，单藻则几无降解。藻菌系统在整个反应过程中的溶氧水平也要高于单菌系统，相对于单藻系统来看，藻菌系统中细菌的存在又促进了藻的生长。
另外，MTBE降解效果也随培养体系中甲基叔丁基醚降解菌和椭圆小球藻初始细胞浓度之比不同而有所区别，当培养体系中甲基叔丁基醚降解菌和小球藻初始细胞浓度之比为1～1000∶1时，均有较好的效果。其初始细胞浓度之比优选为50～300∶1，最优选为约100∶1，效果最为显著。
所述甲基叔丁基醚降解菌为β变性菌属细菌、或假单胞菌属、或黄色杆菌属、或分枝杆菌属细菌，优选为PM1菌、SCL-1菌或铜绿假单孢菌、母牛分枝杆菌。
所述培养体系中甲基叔丁基醚浓度为10～500mg/L。
所述方法为将甲基叔丁基醚降解菌和椭圆小球藻以初始细胞浓度1～1000∶1的比例，加至光照反应器中的培养液中，使甲基叔丁基醚降解菌在培养液中初始细胞浓度为106～108cells/mL，将含有甲基叔丁基醚的废水通入反应器中反应，20～40℃下反应5～15天，将废水中甲基叔丁基醚降解为二氧化碳和水。
所述光照反应器出口处可设置细胞过滤器，以防止菌藻细胞流失。为防止菌藻细胞流失降低降解速率，也可将所述甲基叔丁基醚降解菌和小球藻固定化后用于光照反应器中反应。固定化是将游离细胞或者酶定位于限定的区域，使其保持活性并可反复利用的方法。废水处理中常用微生物固定化方法主要有包埋法、交联法、载体结合法。
包埋法的原理是将微生物细胞截流在水不溶性的凝胶聚合物孔隙的网络空间中。通过聚合作用或者离子网络形成，或通过沉淀作用，或改变溶剂、温度、pH值使细胞截流。凝胶聚合物的网络可以阻止细胞的泄漏，同时能让基质渗入和产物扩散出来。常见有海藻酸钙包埋法或聚乙烯醇—硼酸包埋法。
交联法是使用双功能的试剂与酶分子进行分子间的交联固定化方法。由于酶蛋白的功能团参与此反应，所以酶的活性中心构造可能受到影响，而使酶显著失活。此外，交联剂如戊二醛等价格昂贵，限制了其应用。
吸附法又称载体结合法，是通过物理吸附、化学或者离子的结合，将微生物固定于非水溶性载体。这种方法操作简单，对微生物活力影响小，但所结合的微生物数量有限，反应稳定性和反复使用性差。主要分为物理吸附法、共价结合法、离子结合法和生物特异性吸附法四种方法。
所述固定化方法优选为海藻酸钙包埋法或聚乙烯醇—硼酸包埋法。
海藻酸钙包埋法是一种使用最广、研究最多的包埋固定化方法，它具有固化、成形方便，对微生物毒性小，固定化细胞密度高等优点。利用海藻酸钠凝胶固定化微生物法安全、快速、制备简单，反应条件温和，成本低廉且适用于大多数微生物的固定化。
以海藻酸盐为载体，建立包埋固定化微生物的方法如下①将海藻酸钠加热溶于水；②将海藻酸钠溶液与微生物细胞混合均匀，使海藻酸钠最终质量浓度为2％～4％；③将海藻酸钠与菌体混合液用针形管滴入5％～10％的CaCl2溶液中，固定化7～8h；④滤出颗粒，用生理盐水洗净，备用。
聚乙烯醇是一种新型的微生物包埋固定化载体，它具有机械强度高，化学稳定性好，抗微生物分解性能强，对微生物无毒，价格低廉等一系列优点，是一种具有实用潜力的包埋材料，近年来在国内外获得了较广泛的研究。
以PVA为固定化载体，建立利用PVA-H3BO3包埋固定化微生物细胞的方法，具体方法如下①将聚乙烯醇(PVA)与海藻酸钠加热溶于水，冷却；②将微生物细胞与上述溶液混合均匀，使PVA与海藻酸钠最终质量浓度分别为7.5％～10％，0.4％～1.0％；③将上述混合液用针形管滴入下列溶液中H3BO3(饱和溶液)，CaCl21.0％～5.0％，pH值4.0～7.0；④放置10h，使之充分反应；⑤滤出颗粒，用生理盐水洗净，备用。
所述培养液为常用适用于甲基叔丁基醚降解菌和椭圆小球藻的液体培养基，本发明中采用BSM培养液。BSM培养基组成为(终浓度，g/L)Na2HPO45.57，KH2PO42.44，NH4Cl 2.0，MgCl2·6H2O 0.2，MnCl2·4H2O0.0004，FeCl3·6H2O0.001，CaCl20.001 pH7.0。
具体的，所述方法如下将PM1菌或SCL-1菌和椭圆小球藻以初始细胞浓度100∶1的比例，加至光照反应器中的BSM培养液中，使PM1菌或SCL-1菌在培养液中初始细胞浓度为106～108cells/mL，将含有甲基叔丁基醚的废水通入反应器中，30℃下反应7～10天，将废水中甲基叔丁基醚降解为二氧化碳和水。
本发明方法的有益效果主要体现在提供了一种菌藻混合生物降解甲基叔丁基醚的方法，可在封闭容器中进行，无需额外供氧设备，且降解速度快，降解彻底，效果好于单菌系统。
图1为不同菌(PM1菌)藻及其组合对密闭系统中MTBE降解的影响；
图2为不同菌(SCL-1菌)藻及其组合对密闭系统中MTBE降解的影响；图3为密闭系统中菌藻比例对MTBE降解的影响。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此实施例14个250mL培养瓶加200mLBSM培养基(含MTBE约50mg/L)，分为4组，分别接种(1)5mL PM1菌(β变形菌属)(浓度约2.683×108cells/mL)；(2)5mL椭圆小球藻(浓度约1.306×106cells/mL)；(3)10mL藻菌混合液(PM1菌浓度约2.683×108cells/mL，椭圆小球藻浓度约1.306×106cells/mL)；(4)空白对照；30℃，150r/min，光照培养。结果藻菌混合降解MTBE效果明显比单菌好，藻菌混合体系内MTBE在7天内即可被全部降解，而单菌未能完全降解，单藻则几无降解。(见图1)。藻菌系统在整个反应过程中的溶氧水平也要高于单菌系统(表1)，相对于单藻系统来看，藻菌系统中细菌的存在又促进了藻的生长(表2)。
注PM1菌分离自美国加利佛尼亚洲，由美国加州大学戴维斯分校Scow教授提供。
椭圆小球藻购自中科院水生生物所。
表1不同密闭培养系统中溶氧变化(30℃，mg/L)
表2不同密闭培养系统中藻浓度变化(cell/ml)
实施例2250mL培养瓶加50mLBSM培养基(含MTBE约25mg/L)，分为6组，分别接种B空白对照；C1mL椭圆小球藻(浓度为0.82×106个/mL)；D1mL椭圆小球藻(浓度为1.64×106个/mL)；E1mLSCL-1菌(假单胞菌属)(浓度为1.4×107cells/mL)；F2mL菌藻混合液(SCL-1菌浓度为1.4×107cells/mL，藻浓度为0.82×106个/mL)；G2mL菌藻混合液(SCL-1菌浓度为1.4×107cells/mL，藻浓度为1.64×106个/mL)；30℃，150r/min，光照培养。结果菌藻混合降解MTBE效果明显比单菌好(见图2)。
注SCL-1菌从杭州某加油站分离获得，浙江工业大学提供。
椭圆小球藻购自中科院水生生物所。
实施例35个250ml培养瓶加200mL BSM培养基(含MTBE约50mg/L)，分别接种
1)空白对照；2)1mL PM1菌(浓度约9.297×107cells/mL)，5mL椭圆小球藻(浓度约1.85×107cells/mL)；3)1mL PM1菌(浓度约9.297×107cells/mL)，5mL椭圆小球藻(浓度约1.85×106cells/mL)；4)1mL PM1菌(浓度约9.297×107cells/mL)，5mL椭圆小球藻(浓度约1.85×105cells/mL)；5)1mL PM1菌(浓度约9.297×107cells/mL)，5mL椭圆小球藻(浓度约1.85×104cells/mL)；30℃，150r/min，光照培养。结果菌藻比为100∶1时效果最好(图3)。
实施例4微生物固定化将海藻酸钠加热溶于水；将海藻酸钠溶液与微生物细胞(PM1菌和椭圆小球藻以初始细胞浓度100∶1)混合均匀，使海藻酸钠最终质量浓度为3％；将海藻酸钠与菌体混合液用针形管滴入8％的CaCl2溶液中，固定化8h；滤出颗粒，用生理盐水洗净，备用。
甲基叔丁基醚降解将以上固定化颗粒置于光照反应器中，添加BSM培养液，使PM1菌在培养液中初始细胞浓度为1.27×107cells/mL，将含有甲基叔丁基醚的废水(MTBE含量约60mg/L)通入反应器中，30℃下反应，10天后，废水中已检测不出甲基叔丁基醚，证明其已完全降解；同时经GC-MS检测发现单菌培养体系中CO2的含量有显著增加，说明降解菌可以将MTBE彻底降解为CO2。
权利要求
1.一种菌藻混合生物降解甲基叔丁基醚的方法，所述方法是将甲基叔丁基醚降解菌和小球藻以初始细胞浓度1～1000∶1的比例混合，于光照条件下、在含有甲基叔丁基醚的密闭培养体系中、20～40℃共生培养5～15天，将甲基叔丁基醚完全降解，所述甲基叔丁基醚降解菌在培养体系中初始细胞浓度为106～108cells/mL。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述培养体系中甲基叔丁基醚降解菌和小球藻初始细胞之比为50～300∶1。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述甲基叔丁基醚降解菌为β变形菌属、或假单胞菌属、或黄色杆菌属、或分枝杆菌属细菌。
4.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述甲基叔丁基醚降解菌为PM1菌，铜绿假单孢菌，母牛分枝杆菌或SCL-1菌。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述小球藻为下列之一①椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea)，②蛋白核小球藻(Chlorellapyrenoidosa)，③普通小球藻(Chlorella vulgaris)，④Chlorellasorokiniana，⑤Chlorella saccharophila。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述培养体系中甲基叔丁基醚浓度为10～500mg/L。
7.如权利要求1～6之一所述的方法，其特征在于所述方法为将甲基叔丁基醚降解菌和小球藻以初始细胞浓度1～1000∶1的比例，加至光照反应器中的培养液中，使甲基叔丁基醚降解菌在培养液中初始细胞浓度为106～108cells/mL，将含有甲基叔丁基醚的废水通入反应器中反应，20～40℃下反应5～15天，将废水中甲基叔丁基醚降解为二氧化碳和水。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于将所述甲基叔丁基醚降解菌和小球藻固定化后用于光照反应器中反应。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于所述培养液为BSM培养液或自来水。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法如下将PM1菌或SCL-1菌和椭圆小球藻以初始细胞浓度100∶1的比例，加至光照反应器中的BSM培养液中，使PM1菌或SCL-1菌在培养液中初始细胞浓度为1.0～1.5×107cells/mL，将含有甲基叔丁基醚的废水通入反应器中，30℃下反应7～10天，将废水中甲基叔丁基醚降解为二氧化碳和水。
全文摘要
本发明提供了一种菌藻混合生物降解甲基叔丁基醚的方法，所述方法是将甲基叔丁基醚降解菌和小球藻以初始细胞浓度1～1000∶1的比例混合，于光照条件下、在含有甲基叔丁基醚的密闭培养体系中、20～40℃共生培养5～15天，将甲基叔丁基醚完全降解，所述甲基叔丁基醚降解菌在培养体系中初始细胞浓度为10
文档编号A62D101/06GK101015731SQ20071006734
公开日2007年8月15日 申请日期2007年2月14日 优先权日2007年2月14日
发明者钟卫鸿, 孙柯丹, 李艺潇, 陈建孟, 陈东之 申请人:浙江工业大学
技术领域：
本发明涉及一种菌藻混合生物降解甲基叔丁基醚的方法，属环境微生物技术领域。
背景技术：
甲基叔丁基醚(Methyl tert-Butyl Ether，MTBE)在国外已被广泛用作汽油添加剂，国内于2000年停止销售含铅汽油而改为使用含MTBE的清洁汽油以来，MTBE的使用量也在不断增加。MTBE已成为美国地下水中广泛分布的、较持久的污染物，而且有研究表明MTBE有潜在致癌可能性。因此，美国的加州和纽约州先后禁止在汽油中添加MTBE。但国内由于目前可替代的氧化物添加剂技术还不成熟，禁用MTBE是不现实的，因此我国面临MTBE污染加剧及其对人类的潜在危害。发明人对杭州周边地区进行了MTBE检测，在加油站周边水体中检测到了MTBE的存在，含量在18μg/L左右，随着我国汽车产业和汽油使用量的不断增加，MTBE在环境中的累积会对我国人民的生活造成影响，进行我国环境条件下MTBE各种降解和修复技术研究十分必要。近年来随着多种MTBE降解菌株的发现，MTBE的微生物降解技术倍受关注。但在微生物降解过程中普遍存在降解速率低、微生物生长缓慢等问题。氧气是影响MTBE微生物降解的重要因素之一。虽然，有报道(Bradeley et al.，2001，Effect ofredox conditions on MTBE biodegradation in surface water sediments.Environ Sci Technol，35(23)4643-4647)在厌氧环境中也能发生MTBE的生物降解(SO4，Fe(III)，Mn(IV)和NO3等为电子受体)，但降解速率要比以氧气为电子受体低得多。因此，氧气是MTBE降解菌所必需的，尤其是在密闭系统或地下水环境。已有报道的措施有采取充氧气或持续供氧的装置来满足降解空间对溶解氧的需求(Zhong Weihong et al.，2007，Aerobicdegradation of methyl tert-butyl ether by a Proteobacteria strain in a closedculture system，Journal of Environmental Sciences 19(1)315-319)，但迄今，关于采用藻菌共生系统进行MTBE降解的方法研究尚无文献报道。
发明内容本发明即是为了提供一种菌藻混合培养、提高甲基叔丁基醚降解菌降解速率和微生物生长速度的混合生物降解甲基叔丁基醚的方法。
为达到发明目的本发明采用的技术方案是一种菌藻混合生物降解甲基叔丁基醚的方法，所述方法是将甲基叔丁基醚降解菌和小球藻以初始细胞浓度1～1000∶1的比例混合，于光照条件下、在含有甲基叔丁基醚的培养体系中、20～40℃共生培养5～15天，将甲基叔丁基醚完全降解，所述甲基叔丁基醚降解菌在培养体系中初始细胞浓度为106～108cells/mL。
小球藻(Chlorella)，属绿藻门，绿藻纲，绿球藻目，卵孢藻科，小球藻属。常见的有核蛋白小球藻、眼点小球藻、卵形小球藻、盐生小球藻和海生小球藻等。形态特征球形或广椭圆形。优选为下列之一①椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea)，②蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)，③普通小球藻(Chlorella vulgaris)，④Chlorella sorokiniana(无中文译名)，⑤Chlorella saccharophila(无中文译名)。
本发明采用藻类在光照条件下可以利用光合作用持续供氧，而降解菌则利用氧气进行MTBE的加氧分解，最终产物二氧化碳反过来又成为藻类的光合作用底物，实现内循环的共生体系来持续降解MTBE。实验证明，藻菌混合降解效果明显好于单菌或单藻，藻菌混合体系内MTBE在7天内即可被全部降解，而单菌未能完全降解，单藻则几无降解。藻菌系统在整个反应过程中的溶氧水平也要高于单菌系统，相对于单藻系统来看，藻菌系统中细菌的存在又促进了藻的生长。
另外，MTBE降解效果也随培养体系中甲基叔丁基醚降解菌和椭圆小球藻初始细胞浓度之比不同而有所区别，当培养体系中甲基叔丁基醚降解菌和小球藻初始细胞浓度之比为1～1000∶1时，均有较好的效果。其初始细胞浓度之比优选为50～300∶1，最优选为约100∶1，效果最为显著。
所述甲基叔丁基醚降解菌为β变性菌属细菌、或假单胞菌属、或黄色杆菌属、或分枝杆菌属细菌，优选为PM1菌、SCL-1菌或铜绿假单孢菌、母牛分枝杆菌。
所述培养体系中甲基叔丁基醚浓度为10～500mg/L。
所述方法为将甲基叔丁基醚降解菌和椭圆小球藻以初始细胞浓度1～1000∶1的比例，加至光照反应器中的培养液中，使甲基叔丁基醚降解菌在培养液中初始细胞浓度为106～108cells/mL，将含有甲基叔丁基醚的废水通入反应器中反应，20～40℃下反应5～15天，将废水中甲基叔丁基醚降解为二氧化碳和水。
所述光照反应器出口处可设置细胞过滤器，以防止菌藻细胞流失。为防止菌藻细胞流失降低降解速率，也可将所述甲基叔丁基醚降解菌和小球藻固定化后用于光照反应器中反应。固定化是将游离细胞或者酶定位于限定的区域，使其保持活性并可反复利用的方法。废水处理中常用微生物固定化方法主要有包埋法、交联法、载体结合法。
包埋法的原理是将微生物细胞截流在水不溶性的凝胶聚合物孔隙的网络空间中。通过聚合作用或者离子网络形成，或通过沉淀作用，或改变溶剂、温度、pH值使细胞截流。凝胶聚合物的网络可以阻止细胞的泄漏，同时能让基质渗入和产物扩散出来。常见有海藻酸钙包埋法或聚乙烯醇—硼酸包埋法。
交联法是使用双功能的试剂与酶分子进行分子间的交联固定化方法。由于酶蛋白的功能团参与此反应，所以酶的活性中心构造可能受到影响，而使酶显著失活。此外，交联剂如戊二醛等价格昂贵，限制了其应用。
吸附法又称载体结合法，是通过物理吸附、化学或者离子的结合，将微生物固定于非水溶性载体。这种方法操作简单，对微生物活力影响小，但所结合的微生物数量有限，反应稳定性和反复使用性差。主要分为物理吸附法、共价结合法、离子结合法和生物特异性吸附法四种方法。
所述固定化方法优选为海藻酸钙包埋法或聚乙烯醇—硼酸包埋法。
海藻酸钙包埋法是一种使用最广、研究最多的包埋固定化方法，它具有固化、成形方便，对微生物毒性小，固定化细胞密度高等优点。利用海藻酸钠凝胶固定化微生物法安全、快速、制备简单，反应条件温和，成本低廉且适用于大多数微生物的固定化。
以海藻酸盐为载体，建立包埋固定化微生物的方法如下①将海藻酸钠加热溶于水；②将海藻酸钠溶液与微生物细胞混合均匀，使海藻酸钠最终质量浓度为2％～4％；③将海藻酸钠与菌体混合液用针形管滴入5％～10％的CaCl2溶液中，固定化7～8h；④滤出颗粒，用生理盐水洗净，备用。
聚乙烯醇是一种新型的微生物包埋固定化载体，它具有机械强度高，化学稳定性好，抗微生物分解性能强，对微生物无毒，价格低廉等一系列优点，是一种具有实用潜力的包埋材料，近年来在国内外获得了较广泛的研究。
以PVA为固定化载体，建立利用PVA-H3BO3包埋固定化微生物细胞的方法，具体方法如下①将聚乙烯醇(PVA)与海藻酸钠加热溶于水，冷却；②将微生物细胞与上述溶液混合均匀，使PVA与海藻酸钠最终质量浓度分别为7.5％～10％，0.4％～1.0％；③将上述混合液用针形管滴入下列溶液中H3BO3(饱和溶液)，CaCl21.0％～5.0％，pH值4.0～7.0；④放置10h，使之充分反应；⑤滤出颗粒，用生理盐水洗净，备用。
所述培养液为常用适用于甲基叔丁基醚降解菌和椭圆小球藻的液体培养基，本发明中采用BSM培养液。BSM培养基组成为(终浓度，g/L)Na2HPO45.57，KH2PO42.44，NH4Cl 2.0，MgCl2·6H2O 0.2，MnCl2·4H2O0.0004，FeCl3·6H2O0.001，CaCl20.001 pH7.0。
具体的，所述方法如下将PM1菌或SCL-1菌和椭圆小球藻以初始细胞浓度100∶1的比例，加至光照反应器中的BSM培养液中，使PM1菌或SCL-1菌在培养液中初始细胞浓度为106～108cells/mL，将含有甲基叔丁基醚的废水通入反应器中，30℃下反应7～10天，将废水中甲基叔丁基醚降解为二氧化碳和水。
本发明方法的有益效果主要体现在提供了一种菌藻混合生物降解甲基叔丁基醚的方法，可在封闭容器中进行，无需额外供氧设备，且降解速度快，降解彻底，效果好于单菌系统。
图1为不同菌(PM1菌)藻及其组合对密闭系统中MTBE降解的影响；
图2为不同菌(SCL-1菌)藻及其组合对密闭系统中MTBE降解的影响；图3为密闭系统中菌藻比例对MTBE降解的影响。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此实施例14个250mL培养瓶加200mLBSM培养基(含MTBE约50mg/L)，分为4组，分别接种(1)5mL PM1菌(β变形菌属)(浓度约2.683×108cells/mL)；(2)5mL椭圆小球藻(浓度约1.306×106cells/mL)；(3)10mL藻菌混合液(PM1菌浓度约2.683×108cells/mL，椭圆小球藻浓度约1.306×106cells/mL)；(4)空白对照；30℃，150r/min，光照培养。结果藻菌混合降解MTBE效果明显比单菌好，藻菌混合体系内MTBE在7天内即可被全部降解，而单菌未能完全降解，单藻则几无降解。(见图1)。藻菌系统在整个反应过程中的溶氧水平也要高于单菌系统(表1)，相对于单藻系统来看，藻菌系统中细菌的存在又促进了藻的生长(表2)。
注PM1菌分离自美国加利佛尼亚洲，由美国加州大学戴维斯分校Scow教授提供。
椭圆小球藻购自中科院水生生物所。
表1不同密闭培养系统中溶氧变化(30℃，mg/L)
表2不同密闭培养系统中藻浓度变化(cell/ml)
实施例2250mL培养瓶加50mLBSM培养基(含MTBE约25mg/L)，分为6组，分别接种B空白对照；C1mL椭圆小球藻(浓度为0.82×106个/mL)；D1mL椭圆小球藻(浓度为1.64×106个/mL)；E1mLSCL-1菌(假单胞菌属)(浓度为1.4×107cells/mL)；F2mL菌藻混合液(SCL-1菌浓度为1.4×107cells/mL，藻浓度为0.82×106个/mL)；G2mL菌藻混合液(SCL-1菌浓度为1.4×107cells/mL，藻浓度为1.64×106个/mL)；30℃，150r/min，光照培养。结果菌藻混合降解MTBE效果明显比单菌好(见图2)。
注SCL-1菌从杭州某加油站分离获得，浙江工业大学提供。
椭圆小球藻购自中科院水生生物所。
实施例35个250ml培养瓶加200mL BSM培养基(含MTBE约50mg/L)，分别接种
1)空白对照；2)1mL PM1菌(浓度约9.297×107cells/mL)，5mL椭圆小球藻(浓度约1.85×107cells/mL)；3)1mL PM1菌(浓度约9.297×107cells/mL)，5mL椭圆小球藻(浓度约1.85×106cells/mL)；4)1mL PM1菌(浓度约9.297×107cells/mL)，5mL椭圆小球藻(浓度约1.85×105cells/mL)；5)1mL PM1菌(浓度约9.297×107cells/mL)，5mL椭圆小球藻(浓度约1.85×104cells/mL)；30℃，150r/min，光照培养。结果菌藻比为100∶1时效果最好(图3)。
实施例4微生物固定化将海藻酸钠加热溶于水；将海藻酸钠溶液与微生物细胞(PM1菌和椭圆小球藻以初始细胞浓度100∶1)混合均匀，使海藻酸钠最终质量浓度为3％；将海藻酸钠与菌体混合液用针形管滴入8％的CaCl2溶液中，固定化8h；滤出颗粒，用生理盐水洗净，备用。
甲基叔丁基醚降解将以上固定化颗粒置于光照反应器中，添加BSM培养液，使PM1菌在培养液中初始细胞浓度为1.27×107cells/mL，将含有甲基叔丁基醚的废水(MTBE含量约60mg/L)通入反应器中，30℃下反应，10天后，废水中已检测不出甲基叔丁基醚，证明其已完全降解；同时经GC-MS检测发现单菌培养体系中CO2的含量有显著增加，说明降解菌可以将MTBE彻底降解为CO2。
权利要求
1.一种菌藻混合生物降解甲基叔丁基醚的方法，所述方法是将甲基叔丁基醚降解菌和小球藻以初始细胞浓度1～1000∶1的比例混合，于光照条件下、在含有甲基叔丁基醚的密闭培养体系中、20～40℃共生培养5～15天，将甲基叔丁基醚完全降解，所述甲基叔丁基醚降解菌在培养体系中初始细胞浓度为106～108cells/mL。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述培养体系中甲基叔丁基醚降解菌和小球藻初始细胞之比为50～300∶1。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述甲基叔丁基醚降解菌为β变形菌属、或假单胞菌属、或黄色杆菌属、或分枝杆菌属细菌。
4.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述甲基叔丁基醚降解菌为PM1菌，铜绿假单孢菌，母牛分枝杆菌或SCL-1菌。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述小球藻为下列之一①椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea)，②蛋白核小球藻(Chlorellapyrenoidosa)，③普通小球藻(Chlorella vulgaris)，④Chlorellasorokiniana，⑤Chlorella saccharophila。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述培养体系中甲基叔丁基醚浓度为10～500mg/L。
7.如权利要求1～6之一所述的方法，其特征在于所述方法为将甲基叔丁基醚降解菌和小球藻以初始细胞浓度1～1000∶1的比例，加至光照反应器中的培养液中，使甲基叔丁基醚降解菌在培养液中初始细胞浓度为106～108cells/mL，将含有甲基叔丁基醚的废水通入反应器中反应，20～40℃下反应5～15天，将废水中甲基叔丁基醚降解为二氧化碳和水。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于将所述甲基叔丁基醚降解菌和小球藻固定化后用于光照反应器中反应。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于所述培养液为BSM培养液或自来水。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法如下将PM1菌或SCL-1菌和椭圆小球藻以初始细胞浓度100∶1的比例，加至光照反应器中的BSM培养液中，使PM1菌或SCL-1菌在培养液中初始细胞浓度为1.0～1.5×107cells/mL，将含有甲基叔丁基醚的废水通入反应器中，30℃下反应7～10天，将废水中甲基叔丁基醚降解为二氧化碳和水。
全文摘要
本发明提供了一种菌藻混合生物降解甲基叔丁基醚的方法，所述方法是将甲基叔丁基醚降解菌和小球藻以初始细胞浓度1～1000∶1的比例混合，于光照条件下、在含有甲基叔丁基醚的密闭培养体系中、20～40℃共生培养5～15天，将甲基叔丁基醚完全降解，所述甲基叔丁基醚降解菌在培养体系中初始细胞浓度为10
文档编号A62D101/06GK101015731SQ20071006734
公开日2007年8月15日 申请日期2007年2月14日 优先权日2007年2月14日
发明者钟卫鸿, 孙柯丹, 李艺潇, 陈建孟, 陈东之 申请人:浙江工业大学
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