本发明涉及菌种培育技术领域，尤其涉及一种定向培育降解二硫化碳废气菌种的方法、菌剂及应用。
背景技术：
二硫化碳(cs2)在工业上广泛用于生产黄原酸盐、黏胶纤维、胶合板粘合剂、四氯化碳、纤维脱脂剂和橡胶增塑剂等。随着我国工业等迅速发展，cs2的使用更加广泛，目前工业生产成为cs2废气的主要来源。cs2不仅对大气环境有严重危害，更对人体有毒害作用，因此cs2恶臭污染问题已成为工业上急待解决的环保难题之一。
现国内传统的废气治理方法主要有冷凝法、化学吸收转化法、吸附法、催化加氢法、催化水解法、完全氧化法、湿式氧化法等，这些方法虽去除率较高，但运行、维护成本太高、能耗较高，且容易产生二次污染。与传统的工业废气治理技术相比，生物法处理废气具有投资少、工艺设备简单、能耗低、二次污染小、成本低等优点。
但目前用于处理cs2工业废气的菌种少，配置成的菌剂处理效率低，需要改进。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种定向培育降解二硫化碳废气菌种的方法。
本发明的目的之二在于提供一种微生物复合菌剂。
本发明的目的之三在于提供上述微生物复合菌剂在降解二硫化碳废气中应用，以解决上述问题。
技术方案如下：
本发明第一方面提供一种定向培育降解二硫化碳废气菌种的方法，包括以下步骤：
a、接种培养
将含有菌种的接种物置于富集培养基中进行扩大培养；
b、驯化
将扩大培养后的菌种接种在填料中，加入二硫化碳以提供菌种能量源；
c、菌种分离、筛选
将b步骤中驯化后的接种在选择培养基上培养，然后挑选出不同形态的单菌落接种在备用选择培养基上继续培养，最后选取出长势好的单菌落，其中选择培养基组分：nh4cl0.2～0.5g/l、na2co30.2～0.5g/l、mgcl2·6h2o0.1～0.3g/l、na2s2o3·5h2o4～8g/l、na2hpo42～5g/l、kh2po42～5g/l、琼脂15～20g/l、适量微量元素，ph为3-6，本发明采用二硫化碳为菌种的能量源，从而进行定向改变，并进一步改变培养基组分以深化定向改变，最后筛选出具备降解二硫化碳废气的菌种，整套方法流程短，所需时间短，筛选出的菌种降解能力强。
在进一步的优选中，接种物选用活性污泥、剩余污泥、混合污泥、受到cs2污染的土壤、生产cs2及产生含cs2废气企业的废水、排水沟底泥中一种或多种，例如，活性污泥的选取，取青岛娄山河污水处理厂排出的混合污泥作为接种物，将混合污泥沉降浓缩后，取浓底泥备用。将浓底泥加入至富集培养基中曝气加热扩大培养，调节ph：3-5。
在进一步的优选中，富集培养基组分：
k2hpo42～5g/l、kh2po42～5g/l、nh4cl0.2～0.5g/l、na2co30.2～0.5g/l、mgcl2·6h2o0.1～0.3g/l、na2s2o3·5h2o5～8g/l，调节ph：6-6.5。
在进一步的优选中，步骤b中，将菌种接种在生物喷淋滴滤装置的填料中，加入二硫化碳提供菌种能量源，其中二硫化碳初始浓度100mg/m3，逐渐提升至500～600mg/m3,停留时间0～25s，驯化时间约为1～3个月。
以二硫化碳作为能源供应，促使菌种定向改变，通过浓度变化来深化改变。
在进一步的优选中，步骤c中，培养温度15～35℃，湿度70％～90％。
本发明第二方面提供一种微生物复合菌剂，包括由上述方法培育出的排硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、脱氮硫杆菌及恶臭假单胞菌，所述菌剂中组分，按质量计，如下：
本发明采用上述定向培育方法筛选出不同的菌种，在大量组合试验，及创造性劳作后发现，上述组分的菌种之间具备较强的协同作用，在降解二硫化碳废气中产生了协同强化效应，在实施时，在短时间内即可降解超过90％的二硫化碳废气，极大地缩短了废气处理的时间，大幅降低了废气降解的成本，能耗低，二次污染小。
在进一步的优选中，排硫硫杆菌30％，氧化亚铁硫杆菌25％，氧化硫硫杆菌20％，脱氮硫杆菌15％，恶臭假单胞菌10％。
在进一步的优选中，将上述方法培育出的上述菌种分别进行扩大培养，培养得到的高浓度菌株培养液进行高速冷冻离心，获得浓缩菌液，加入保护剂混匀，进行真空冷冻干燥得到单一菌剂，将单一菌剂按照质量份计算配置成复合菌剂。
优选地，保护剂选用脱脂奶粉溶液及甘油。
更佳地，扩大培养所用的培养基组分如下：
nh4cl0.2～0.5g、na2co30.2～0.5g、mgcl2·6h2o0.1～0.3g、na2hpo42～5g、kh2po42～5g，二硫化碳15～20g，琼脂15～20g，蒸馏水1l，调节ph为3～6。
采用上述组分培养基进一步深化菌种的定向改变，提高降解二硫化碳的废气能力。
本发明第三方面提供上述菌剂在降解含二硫化碳废气中的应用，将微生物复合菌剂接种到生物滴滤装置的填料中，然后将含二硫化碳废气通过生物滴滤装置，微生物复合菌剂接种量为生物滴滤装置水箱中循环水质量的5％-10％。
在进一步的优选中，生物滴滤装置中菌液ph：3-5。
更佳地，生物滴滤装置采用生物滴滤塔。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。
一、定向筛选菌种
a、接种培养
取青岛娄山河污水处理厂排出的混合污泥作为接种物，经鉴定，混合污泥中含有排硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、脱氮硫杆菌及恶臭假单胞菌，以及其他菌种，使用时，将新鲜底泥沉降浓缩后，取浓底泥备用；配制好的富集培养基，将浓底泥加入至富集培养基中曝气，加热至30℃扩大培养。
富集培养基的成分为：k2hpo42g/l、kh2po42g/l、nh4cl0.4g/l、na2co30.4g/l、mgcl2·6h2o0.2g/l、na2s2o3·5h2o5g/l，调节ph＝6-6.5。
当然，富集培养基组分也可为：k2hpo45g/l、kh2po45g/l、nh4cl0.5g/l、na2co30.5g/l、mgcl2·6h2o0.3g/l、na2s2o3·5h2o8g/l，调节ph：6-6.5。
k2hpo42～5g/l、kh2po42～5g/l、nh4cl0.2～0.5g/l、na2co30.2～0.5g/l、mgcl2·6h2o0.1～0.3g/l、na2s2o3·5h2o5～8g/l，调节ph：6-6.5
或者，富集培养基组分也可为：k2hpo43g/l、kh2po44g/l、nh4cl0.3g/l、na2co30.4g/l、mgcl2·6h2o0.2g/l、na2s2o3·5h2o6g/l，调节ph：6-6.5。
或者上述培养基组分范围内其他组分比例。
b、上塔驯化
将扩大培养好(do＜4mg/m3)的菌种接种至生物滴滤塔中的填料中，不断向填料中补充cs2以提供菌种能量源，初始浓度为100mg/m3，之后提升至500～600mg/m3，当然本实施例只是优选，二硫化碳的浓度可从omg/m3开始提升，或50mg/m3开始提升。
c、菌种分离、筛选
取塔中水箱菌液样品用无菌水分别制作10-6、10-7、10-8梯度稀释液，分别吸取1ml均匀涂布在平板选择培养基上，接种后的稀释液用专用灭菌涂布棒涂均匀，并倒置放入恒温恒湿培养箱内培养，培养温度为30℃，湿度为80％，当然也可70％或90％，120h后进行取样观察。
挑选出不同形态的单菌落分别接种于平板选择培养基上，倒置放入恒温恒湿培养箱内培养，培养120h后长出的菌落按照上述筛选方法继续选择培养2次，然后对选取5种长势较好的不同形态的单菌落进行斜面划线培养，并编号保存，经提取dna，通过细菌16srdna菌种鉴定，得出选取的5种菌种分别为排硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、脱氮硫杆菌及恶臭假单胞菌。
二、微生物复合菌剂制备
将上述筛选出的5株菌株分别进行扩大培养，培养温度30℃，摇床速度150r/min，培养时间为72h-120h，对培养得到的高浓度菌株培养液进行高速冷冻离心，离心温度为4℃，获得浓缩菌液，加入保护剂甘油混匀，进行真空冷冻干燥得到单一菌剂，将单一菌剂按照质量计配置多份微生物复合菌剂，如表1所示。
扩大培养所用的培养基组分：nh4cl0.4g/l、na2co30.4g/l、mgcl2·6h2o0.2g/l、na2s2o3·5h2o5g/l、na2hpo42g/l、kh2po42g/l、二硫化碳16g、适量微量元素，ph为6。
当然，扩大培养基组分也可采用如下比例：nh4cl0.2g、na2co30.2g、mgcl2·6h2o0.1g、na2hpo42g、kh2po42g，二硫化碳15g，琼脂15g，蒸馏水1l，适量微量元素，调节ph为3。
或，nh4cl0.5g、na2co30.5g、mgcl2·6h2o0.3g、na2hpo45g、kh2po44g，二硫化碳20g，琼脂18g，蒸馏水1l，适量微量元素，调节ph为3～6。
或上述组分范围内其他比例组合。
表1：微生物复合菌剂组分
三、废气处理测试
在东北一药厂实地测试，具体而言，将配置的菌剂接种挂膜到生物滴滤塔的生物填料中，生物填料为火山岩，接种量为生物滴滤塔水箱中循环水质量的5％，10％，从生物滴滤塔废气入口通入废气，流量为30l/min，废气中二硫化碳浓度在450-550mg/m3，水箱中水的温度为30℃，ph保持在3-5，在停留时间为0-25s，期间检测生物滴滤塔出口处废气二硫化碳的含量。
实施例1
采用a组分的复合菌剂。
实施例2
采用b组分的复合菌剂。
实施例3
采用c组分的复合菌剂。
对比例1
采用通过上述制备方法制备的单一排硫硫杆菌菌种的菌剂。
对比例2
采用通过上述制备方法制备单一氧化亚铁硫杆菌菌种的菌剂。
对比例3
采用通过上述制备方法制备单一菌种氧化硫硫杆菌的菌剂。
对比例4
采用通过上述制备方法制备单一菌种脱氮硫杆菌的菌剂。
对比例5
采用通过上述制备方法制备单一菌种恶臭假单胞菌的菌剂。
对比例6
采用市面上常见的排硫硫杆菌，氧化亚铁硫杆菌，氧化硫硫杆菌，脱氮硫杆菌，恶臭假单胞菌，按实施例1中组分配置成的菌剂。
四、测试结果
表2：对比例1-5中微生物复合菌剂处理二硫化碳效率(停留时间0-25s，接种量10％)
表3：实施例1-4中微生物复合菌剂处理二硫化碳效率(停留时间0-25s，接种量5％)
表4：实施例1-4中微生物复合菌剂处理二硫化碳效率(停留时间0-25s，接种量10％)
表5：实施例1中微生物复合菌剂接种量不同ph处理二硫化碳效率(停留时间0-25s，接种量10％)
对比例6单独测试，测试结果显示其几乎不具备降解二硫化碳的能力。
从上述表2-表5中可以看出，接种有本微生物复合菌剂的生物滴滤塔，ph保持在3-5时，在二硫化碳废气进入25s后即可除掉90％以上的废气，达到国家排放标准，协同能力强，大幅降低废气处理时间，提高处理效率，值得推广应用。
当然，以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
1.一种定向培育降解二硫化碳废气菌种的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、接种培养
将含有菌种的接种物置于富集培养基中进行扩大培养；
b、驯化
将扩大培养后的菌种接种在填料中，加入二硫化碳以提供菌种能量源；
c、菌种分离、筛选
将b步骤中驯化后的接种在选择培养基上培养，然后挑选出不同形态的单菌落接种在备用选择培养基上继续培养，最后选取出长势好的单菌落，其中选择培养基组分：nh4cl0.2～0.5g/l、na2co30.2～0.5g/l、mgcl2·6h2o0.1～0.3g/l、na2s2o3·5h2o4～8g/l、na2hpo42～5g/l、kh2po42～5g/l、琼脂15～20g/l、适量微量元素，ph为3-6。
2.根据权利要求1所述的定向培育降解二硫化碳废气菌种的方法，其特征在于，接种物选用活性污泥、剩余污泥、混合污泥、受到cs2污染的土壤、生产cs2及产生含cs2废气企业的废水、排水沟底泥中一种或多种。
3.根据权利要求1所述的定向培育降解二硫化碳废气菌种的方法，其特征在于，富集培养基组分：k2hpo42～5g/l、kh2po42～5g/l、nh4cl0.2～0.5g/l、na2co30.2～0.5g/l、mgcl2·6h2o0.1～0.3g/l、na2s2o3·5h2o5～8g/l，调节ph：6-6.5。
4.根据权利要求1所述的定向培育降解二硫化碳废气菌种的方法，其特征在于，步骤b中，将菌种接种在生物喷淋滴滤装置的填料中，加入二硫化碳提供菌种能量源，其中二硫化碳初始浓度0-100mg/m3，逐渐提升至500～600mg/m3,停留时间0～100s，驯化时间约为1～3个月。
5.根据权利要求1所述的定向培育降解二硫化碳废气菌种的方法，其特征在于，步骤c中，培养温度15～35℃，湿度70％～90％。
6.一种微生物复合菌剂，包括由权利要求1-5中任一项所述方法培育出的排硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、脱氮硫杆菌及恶臭假单胞菌，其特征在于，所述菌剂中组分，按质量计，如下：
7.根据权利要求6所述的一种微生物复合菌剂，其特征在于，排硫硫杆菌30％，氧化亚铁硫杆菌25％，氧化硫硫杆菌20％，脱氮硫杆菌15％，恶臭假单胞菌10％。
8.根据权利要求6所述的一种微生物复合菌剂，其特征在于，将权利要求1-5中任一项所述方法培育出的上述菌种分别进行扩大培养，培养得到的高浓度菌株培养液进行高速冷冻离心，获得浓缩菌液，加入保护剂混匀，进行真空冷冻干燥得到单一菌剂，将单一菌剂按照质量份计算配置成复合菌剂。
9.根据权利要求8所述的一种微生物复合菌剂，其特征在于，扩大培养所用的培养基组分如下：nh4cl0.2～0.5g、na2co30.2～0.5g、mgcl2·6h2o0.1～0.3g、na2hpo42～5g、kh2po42～5g、二硫化碳15～20g，琼脂15～20g，蒸馏水1l，调节ph为3～6。
10.权利要求6-9中任一项所述菌剂在降解含二硫化碳废气中的应用，其特征在于，将微生物复合菌剂接种到生物滴滤装置的填料中，然后将二硫化碳工业废气通过生物滴滤装置，微生物复合菌剂接种量为生物滴滤装置水箱中循环水质量的5％-10％。
技术总结