[发明专利]一种VOCs增溶菌的开放式发酵培养方法和装置

说明书

本发明公开了一种VOCs增溶菌的开放式发酵培养方法和装置。首先将含有VOCs增溶菌的样品在无菌条件下摇床驯化得到驯化种液；再在无菌条件下转接驯化种液进行连续曝气培养，培养容器用若干层透气的过滤材料封口；按照相同的方法进行多次转接培养，每次转接，对容器进行封口的过滤材料减少一层；待发酵体系逐渐稳定后，转接条件由无菌条件变为自然条件；当过滤材料完全减掉时，发酵培养基也不再灭菌，实现完全开放式自然培养。直接用本发明的增溶菌完全开放式的自然发酵体系和装置得到的发酵液对VOC等进行增溶，增溶效果优异，可大幅降低生产成本，易实现大规模工程生产应用，为BST的大批量生产提供技术支持，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于有机污染物降解技术领域。更具体地，涉及一种VOCs增溶菌的开放式发酵培养方法和装置。

背景技术

石油化工、制药、油漆、涂料、电子制造、表面防腐、制鞋、印刷及交通运输等行业在生产及使用过程中产生大量挥发性有机物（简称VOCs），挥发性有机物（volatile organiccompounds VOCs）定义为熔点低于室温，沸点在50～260℃之间的有机化合物的总称，目前已鉴定的VOCs达300多种，最常见的是苯、甲苯、二甲苯、三氯甲烷、丙酮及丁酮等。VOCs的许多成分具有毒性，有的还具有致癌作用；如苯和甲苯是VOCs相关行业使用广泛的有机溶剂，它们以气态形式存在于空气中，进入人体后可长期滞留，即使低浓度也会带来持续性损害，长期与之接触有引发白血病的可能，苯已被世界卫生组织列为强致癌物。由于工业的迅猛发展，VOCs排放量与日剧增，VOCs因具有排放量大、种类多、毒性强、难降解的特点，已成为全球关注的焦点。

VOCs的处理方法很多，包括冷凝法、吸收法、吸附法和膜分离法、催化燃烧法、等离子体法、光催化氧化法及生物法等。目前应用较多的主要是吸附法、催化燃烧法、等离子体法和生物法。其中，吸附法主要是将污染物转移至吸附剂，吸收剂需解吸、再生或更换，故其成本高并存在二次污染的风险。催化燃烧法处理比较彻底，但耗能大，成本高。等离子体法是近年来用于处理VOCs的新技术，但此法易产生二次污染，且降解效率低，能耗高，不适宜工业应用。而生物法因操作简单、成本低、无二次污染备受青睐，但是，由于VOCs的水溶性差，导致其可生化性偏低，故限制了该技术的应用。提高VOCs可生化性的重要途径就是对其增溶，表面活性剂对VOCs具有良好的增溶作用。利用表面活性剂提高疏水性有机污染物的溶解性国内外已有展开，但大多利用的是化学表面活性剂，而化学表面活性剂具有毒性且难降解，易引起二次污染。生物表面活性剂（简称BST）不仅具有良好的表面活性和乳化性能，且具有无毒、易于生物降解等独特优势，使其在VOCs生物治理方面具有广阔的应用前景。

目前利用生物表面活性剂对VOCs增溶主要有以下两种，第一种方法：可在VOCs处理系统中加入纯的生物表面活性剂，但此方法涉及到生物表面活性剂的提取和纯化，故成本极高，同时，在提取与纯化过程中生物表面活性剂可能遭到破坏；第二种方法：可在VOCs反应器中直接接入产能够对VOCs增溶的生物表面活性剂的外源菌，但是也要先分离纯化获取合适的外源菌，而且外源菌与VOCs反应器中的内源菌存在竞争，外源菌因适应能力弱往往无法成为优势菌而失去作用，特别是像VOCs这样的特殊环境，引入的外源菌更难以生存。

本发明人的前期研究工作得出了一种能够产生VOC增溶剂的增溶菌的活化方法，并以增溶菌的发酵液直接作为增溶剂使用，使用简单、成本大大降低、工艺简单、无二次污染，具有很好的应用价值。但是，该法仍然是采用的传统微生物培养发酵方法，即需在无菌条件下进行培养发酵。对于大规模的实际工程生产应用而言，显然处处需要无菌的条件仍然相对比较复杂、需要额外的提供无菌环境所需的成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷和不足，提供一种可实现VOCs增溶微生物的完全开放式的自然发酵体系，可为BST的大批量生产提供技术支持；通过本发明有望突破VOCs因难溶于水而影响其生物降解这一技术瓶颈，为VOCs的高效生物处理提供科学依据。