脫氮副球菌的生產(chǎn)方法及其生物脫氮方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種脫氮副球菌的生產(chǎn)方法及其生物脫氮方法，包括用氫氧化鈉或鹽酸調節(jié)甘薯淀粉廢水的pH至5.0～7.0，再于110～126℃條件下滅菌10～35分鐘，作為甘薯淀粉廢水培養(yǎng)基；向甘薯淀粉廢水培養(yǎng)基中接種斜面保存的脫氮副球菌菌株，然后于25～30℃，150～200rpm條件下振蕩培養(yǎng)20～30小時，得到液體種子；向甘薯淀粉廢水培養(yǎng)基中接種2～10％的液體種子，然后于25～30℃條件下振蕩培養(yǎng)18～30小時。本發(fā)明選擇低廉的甘薯廢水作為脫氮副球菌的發(fā)酵底物，從而減少企業(yè)的污染治理投入，同時又可降低脫氮副球菌的生產(chǎn)成本，以實現(xiàn)廢物資源化利用。
【專利說明】
脫氮副球菌的生產(chǎn)方法及其生物脫氮方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及廢物資源化和水環(huán)境治理技術領域，具體涉及一種脫氮副球菌的生產(chǎn)方法及其生物脫氮方法。
【背景技術】
[0002]組合填料是在軟性填料和半軟性填料的基礎上發(fā)展而成，其結構是將塑料圓片壓扣改成雙圈大塑料環(huán)，將醛化纖維或滌綸絲壓在環(huán)的環(huán)圈上，使纖維束均勻分布；內圈是雪花狀塑料枝條，既能掛膜，又能有效切割氣泡，提高氧的轉移速率和利用率。使水氣生物膜得到充分交換，使水中的有機物得到高效處理。目前主要用于污水、廢水處理工程，配套于接觸氧化塔、氧化池氧化槽等設備，是一種生物接觸氧化法和厭氧發(fā)酵法處理廢水的生物載體。然而在受污染的河道、湖泊等大型水體環(huán)境中組合填料依靠微生物自我定殖與繁殖具有生物膜形成時間長、污染物去除效率低的缺點，如何提高組合填料在水體環(huán)境中污染物的降解能力尤其是氨氮與硝態(tài)氮的去除效率成為水體黑臭消除與富營養(yǎng)化治理的技術難點，于是氨氮與硝態(tài)氮的生物脫氮過程成為提高組合填料性能的核心單元。
[0003]傳統(tǒng)生物脫氮分為好氧硝化和厭氧反硝化兩個過程，由于反應條件不同，需要將硝化和反硝化過程分開，使得處理工藝產(chǎn)生很多弊端。1983年，Robertson和Kuenen首次篩選出一株既具有異養(yǎng)硝化同時又有有氧反硝化能力的菌--泛養(yǎng)硫球菌(Th1sphaera
pantotropha)，證明了異養(yǎng)硝化-有氧反硝化現(xiàn)象的存在，這株細菌現(xiàn)更名為脫氮副球菌(Paracoccus denitrif icans)。脫氮副球菌是一種兼性化能無機自養(yǎng)的革蘭氏陰性菌，它既能利用各種糖類、氨基酸等有機物進行異養(yǎng)生長，也能夠在H2、02、C02同時存在的情況下進行自養(yǎng)生長。
[0004]利用脫氮副球菌凈化水體氮素的實際應該過程中需要大量菌體的投入，目前脫氮副球菌的生產(chǎn)參照常規(guī)生物發(fā)酵的方式，發(fā)酵底物主要為細菌類培養(yǎng)基，其發(fā)酵培養(yǎng)基組成主要有:葡萄糖20克，牛肉膏8克，L-谷氨酸鈉5克，MgSO4 0.5克，KCl 0.5克，KH2PO4 I克，F(xiàn)eSO4.6H20 0.15毫克，11^04*1120 5毫克，CuSO4.5出0 0.16毫克，水 1000毫升(中國發(fā)明專利(申請?zhí)?201010264520.5)中公開了解淀粉芽孢桿菌的生產(chǎn)原料)。按照市場采購價格核算原料成本為約3500元/噸，由于發(fā)酵成本高昂造成利用脫氮副球菌凈化水體的成本較高，限制其廣泛應用。

【發(fā)明內容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種脫氮副球菌的生產(chǎn)方法及其生物脫氮方法，以降低脫氮副球菌的生產(chǎn)成本，同時提高其生物脫氮效果。
[0006]基于上述目的，本發(fā)明提供了一種脫氮副球菌的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:
[0007]用氫氧化鈉或鹽酸調節(jié)甘薯淀粉廢水的pH至5.0?7.0，再于110?126°C條件下滅菌10?35分鐘，作為甘薯淀粉廢水培養(yǎng)基；
[0008]向甘薯淀粉廢水培養(yǎng)基中接種斜面保存的脫氮副球菌菌株，然后于25?30°C，150?200rpm條件下振蕩培養(yǎng)20?30小時，得到液體種子；
[0009]向甘薯淀粉廢水培養(yǎng)基中接種2?10%的液體種子，然后于25?30°C條件下振蕩培養(yǎng)18?30小時。
[0010]在本發(fā)明的一些實施例中，經(jīng)培養(yǎng)后得到的溶液經(jīng)平板細菌計數(shù)，活菌數(shù)達1.1 X109CFU/ml 以上。
[0011]本發(fā)明還提供一種根據(jù)上述脫氮副球菌的生產(chǎn)方法得到的液體菌劑的生物脫氮方法，包括:
[0012]將塑料圓片壓扣改成雙圈大塑料環(huán)，將醛化纖維或滌綸絲壓在環(huán)的環(huán)圈上，使纖維束均勾分布；
[0013]將所述液體菌劑裝入噴淋機罐，在10萬級潔凈工作室內打開噴淋器將液體菌劑噴到所述軟性微生物填料上，噴至填料的吸附量飽和;通過封閉輸送裝置送入真空干燥室，干燥室溫度35?40°C，干燥8?10小時，即制成脫氮副球菌生物填料；
[0014]將脫氮副球菌生物填料串接于固定條上，組裝好的固定條直接安裝在靜態(tài)水體環(huán)境中。
[0015]在本發(fā)明的一些實施例中，所述雙圈大塑料環(huán)的內圈是雪花狀塑料枝條，選擇聚丙烯膨體絲為原料，將其編織成的軟性微生物填料，作為脫氮副球菌發(fā)酵液的固定化載體。
[0016]在本發(fā)明的一些實施例中，所述固定條選自剛性尼龍繩或者皮條，每米固定條上串接6?8個脫氮副球菌填料。
[0017]從上面所述可以看出，本發(fā)明提供脫氮副球菌及其生物脫氮方法降低了脫氮副球菌的生產(chǎn)成本，本發(fā)明選擇低廉的甘薯廢水作為脫氮副球菌的發(fā)酵底物，從而減少企業(yè)的污染治理投入，同時又可降低脫氮副球菌的生產(chǎn)成本，以實現(xiàn)廢物資源化利用;進一步地，本發(fā)明脫氮菌與組合填料有機結合形成的微生物型組合填料，將脫氮副球菌利用機械噴淋的方式大量固定在組合填料上，實現(xiàn)脫氮副球菌的大量定殖制備出微生物型組合填料;最后將該微生物型組合填料應用到受污染水體的生物脫氮過程中，實現(xiàn)對污染物的快速降解。
【具體實施方式】
[0018]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0019]甘薯廢水是甘薯加工的副產(chǎn)物，企業(yè)一般將其作為污染物作厭氧-好氧處理，污染處理成本約為10?15元/噸。為降低脫氮副球菌的生產(chǎn)成本，本發(fā)明選擇低廉的甘薯廢水作為脫氮副球菌的發(fā)酵底物，從而減少企業(yè)的污染治理投入，同時又可降低脫氮副球菌的生產(chǎn)成本，以實現(xiàn)廢物資源化利用。
[0020]實施例1
[0021]本發(fā)明提供的脫氮副球菌的生產(chǎn)方法包括以下步驟:
[0022]I)甘薯淀粉廢水預處理:用氫氧化鈉或鹽酸調節(jié)甘薯淀粉廢水的pH至6.0，再于110?115°C條件下滅菌30分鐘。
[0023]2)液體種子制備:向裝有甘薯淀粉廢水培養(yǎng)基的三角瓶中接種斜面保存的脫氮副球菌菌株(pdl222)，然后于30°C，180rpm條件下振蕩培養(yǎng)24h，得到液體種子。
[0024]3)擴大培養(yǎng):向裝有預處理好的甘薯淀粉廢水培養(yǎng)基中接種8%的液體種子，然后于25?27°C條件下恒溫振蕩搖床培養(yǎng)28小時;培養(yǎng)結束后的溶液經(jīng)平板細菌計數(shù)，活菌數(shù)達1.1 X 109CFU/ml以上。經(jīng)擴大培養(yǎng)后得到的溶液可作為液體菌劑直接使用。
[0025]實施例2
[0026]本發(fā)明提供的脫氮副球菌的生產(chǎn)方法包括以下步驟:
[0027]I)甘薯淀粉廢水預處理:用氫氧化鈉或鹽酸調節(jié)甘薯淀粉廢水的pH至6.2，再于120?125 °C條件下滅菌28分鐘。
[0028]2)液體種子制備:向裝有甘薯淀粉廢水培養(yǎng)基的三角瓶中接種斜面保存的脫氮副球菌菌株(pdl222)，然后于28°C，160rpm條件下振蕩培養(yǎng)27h，得到液體種子。
[0029]3)擴大培養(yǎng):向裝有預處理好的甘薯淀粉廢水培養(yǎng)基中接種5%的液體種子，然后于29°C條件下恒溫振蕩搖床培養(yǎng)22小時;培養(yǎng)結束后的溶液經(jīng)平板細菌計數(shù)，活菌數(shù)達1.2X 109CFU/ml以上。經(jīng)擴大培養(yǎng)后得到的溶液可作為液體菌劑直接使用。
[0030]實施例3
[0031]本發(fā)明提供的脫氮副球菌的生產(chǎn)方法包括以下步驟:
[0032]I)甘薯淀粉廢水預處理:用氫氧化鈉或鹽酸調節(jié)甘薯淀粉廢水的pH至7.0，再于118?122°C條件下滅菌15分鐘。
[0033]2)液體種子制備:向裝有甘薯淀粉廢水培養(yǎng)基的三角瓶中接種斜面保存的脫氮副球菌菌株(pdl222)，然后于25°C，150rpm條件下振蕩培養(yǎng)22h，得到液體種子。
[0034]3)擴大培養(yǎng):向裝有預處理好的甘薯淀粉廢水培養(yǎng)基中接種3%的液體種子，然后于29?30°C條件下恒溫振蕩搖床培養(yǎng)20小時；培養(yǎng)結束后的溶液經(jīng)平板細菌計數(shù)，活菌數(shù)達1.3 X 109CFU/ml以上。經(jīng)擴大培養(yǎng)后得到的溶液可作為液體菌劑直接使用。
[0035]實施例4
[0036]本發(fā)明提供的脫氮副球菌的生產(chǎn)方法包括以下步驟:
[0037]I)甘薯淀粉廢水預處理:用氫氧化鈉或鹽酸調節(jié)甘薯淀粉廢水的pH至5.5，再于113?126 °C條件下滅菌1分鐘。
[0038]2)液體種子制備:向裝有甘薯淀粉廢水培養(yǎng)基的三角瓶中接種斜面保存的脫氮副球菌菌株(pdl222)，然后于25°C，195rpm條件下振蕩培養(yǎng)23h，得到液體種子。
[0039]3)擴大培養(yǎng):向裝有預處理好的甘薯淀粉廢水培養(yǎng)基中接種2%的液體種子，然后于28?29 °C條件下恒溫振蕩搖床培養(yǎng)24小時;培養(yǎng)結束后的溶液經(jīng)平板細菌計數(shù)，活菌數(shù)達1.2 X 109CFU/ml以上。經(jīng)擴大培養(yǎng)后得到的溶液可作為液體菌劑直接使用。
[0040]通過上面可以看出，本發(fā)明利用甘薯淀粉廢水作為培養(yǎng)基，原料成本可節(jié)省3500元/噸，從而使脫氮副球菌的生產(chǎn)成本顯著減少，同時還能節(jié)省污染處理成本10?15元/噸。
[0041]進一步地，本發(fā)明將通過上述生產(chǎn)方法得到的液體菌劑用于生物脫氮，該生物脫氮方法包括:
[0042]利用機械噴淋的方式將液體菌劑固定在組合填料上，實現(xiàn)脫氮副球菌的大量定殖，制備出微生物型組合填料；
[0043]將該微生物型組合填料應用到受污染水體的生物脫氮過程中，實現(xiàn)對污染物的快速降解。
[0044]具體地，微生物型組合填料組合方法可以包括以下步驟:
[0045]I)制備脫氮副球菌載體填料:
[0046]首先，將塑料圓片壓扣改成雙圈大塑料環(huán)，將醛化纖維或滌綸絲壓在環(huán)的環(huán)圈上，使纖維束均勻分布；內圈是雪花狀塑料枝條，可以選擇比表面積大的聚丙烯膨體絲為原料，將其編織成的軟性微生物填料，作為液體菌劑的固定化載體，所述聚丙烯膨體絲的比表面積可以為600?800m2/m3。
[0047]2)制備脫氮副球菌生物填料:
[0048]將所述液體菌劑裝入噴淋機罐，在10萬級潔凈工作室內打開噴淋器將液體菌劑噴到所述軟性微生物填料上，噴至填料的吸附量飽和(下端滴水為宜)。通過封閉輸送裝置送入真空干燥室，干燥室溫度35?40°C，干燥8?10小時，即制成脫氮副球菌生物填料。
[0049]3)生物填料的固定與組裝
[0050]將脫氮副球菌生物填料串接于固定條上，所述固定條可以選自剛性尼龍繩或者皮條，每米固定條上串接6?8個脫氮副球菌填料，組裝好的固定條可直接安裝在靜態(tài)水體環(huán)境中，也可安裝在浮島的底部，發(fā)揮微生物生物強化的作用。
[0051 ]實施例5:微生物型組合填料對含氮污水的生物脫氮模擬實驗
[0052]配制模擬低氮污水1:
[0053]BOD濃度為Omg/L，NH4+-N濃度10mg/L，N03—-N濃度10mg/L。對照組:普通組合填料的投放比例為每立方水體投放0.05-0.1立方的組合填料，在溫度30°(:的微氧(00 = 21^/1)條件下處理96LNH4+與N03—脫除效率分別可達為34%、21%;實驗組:微生物型組合填料的投放比例為每立方水體投放0.05-0.1立方的微生物型組合填料，在溫度30°C的微氧(DO =2mg/L)條件下處理96KNH4+與NO3-脫除效率分別可達為88%、61%。；
[0054]模擬高氮污水Π:
[0055]BOD濃度為Omg/L，NH4+-N濃度20mg/L，NO3--N濃度20mg/L ；對照組:普通組合填料的投放比例為每立方水體投放0.05-0.1立方的組合填料，在溫度30°(:的微氧(00 = 21^/1)條件下處理96h JH4+與NO3-脫除效率分別可達為46%、27%，。微生物型組合填料的投放比例為每立方水體投放0.05-0.1立方的組合填料，在溫度30°C的微氧(D0 = 2mg/L)條件下處理96h。NH4+與NO3-脫除效率分別可達為87%、76%。
[0056]綜上所述，本發(fā)明降低了脫氮副球菌的生產(chǎn)成本，本發(fā)明選擇低廉的甘薯廢水作為脫氮副球菌的發(fā)酵底物，從而減少企業(yè)的污染治理投入，同時又可降低脫氮副球菌的生產(chǎn)成本，以實現(xiàn)廢物資源化利用。進一步地，本發(fā)明脫氮菌與組合填料有機結合形成的微生物型組合填料，將脫氮副球菌利用機械噴淋的方式大量固定在組合填料上，實現(xiàn)脫氮副球菌的大量定殖制備出微生物型組合填料;最后將該微生物型組合填料應用到受污染水體的生物脫氮過程中，實現(xiàn)對污染物的快速降解。
[0057]所屬領域的普通技術人員應當理解:以上任何實施例的討論僅為示例性的，并非旨在暗示本公開的范圍(包括權利要求)被限于這些例子;在本發(fā)明的思路下，以上實施例或者不同實施例中的技術特征之間也可以進行組合，步驟可以以任意順序實現(xiàn)，并存在如上所述的本發(fā)明的不同方面的許多其它變化，為了簡明它們沒有在細節(jié)中提供。因此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何省略、修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種脫氮副球菌的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括以下步驟: 用氫氧化鈉或鹽酸調節(jié)甘薯淀粉廢水的PH至5.0?7.0，再于110?126 °C條件下滅菌10?35分鐘，作為甘薯淀粉廢水培養(yǎng)基； 向甘薯淀粉廢水培養(yǎng)基中接種斜面保存的脫氮副球菌菌株，然后于25?30°C，150?200rpm條件下振蕩培養(yǎng)20?30小時，得到液體種子； 向甘薯淀粉廢水培養(yǎng)基中接種2?10%的液體種子，然后于25?30°C條件下振蕩培養(yǎng)18?30小時。2.根據(jù)權利要求1所述的脫氮副球菌的生產(chǎn)方法，其特征在于，經(jīng)培養(yǎng)后得到的溶液經(jīng)平板細菌計數(shù)，活菌數(shù)達1.1 X 109CFU/ml以上。3.—種根據(jù)權利要求1或2所述的脫氮副球菌的生產(chǎn)方法得到的液體菌劑的生物脫氮方法，其特征在于，包括: 將塑料圓片壓扣改成雙圈大塑料環(huán)，將醛化纖維或滌綸絲壓在環(huán)的環(huán)圈上，使纖維束均勻分布； 將所述液體菌劑裝入噴淋機罐，在10萬級潔凈工作室內打開噴淋器將液體菌劑噴到所述軟性微生物填料上，噴至填料的吸附量飽和;通過封閉輸送裝置送入真空干燥室，干燥室溫度35?40°C，干燥8?10小時，即制成脫氮副球菌生物填料； 將脫氮副球菌生物填料串接于固定條上，組裝好的固定條直接安裝在靜態(tài)水體環(huán)境中。4.根據(jù)權利要求3所述的生物脫氮方法，其特征在于，所述雙圈大塑料環(huán)的內圈是雪花狀塑料枝條，選擇聚丙烯膨體絲為原料，將其編織成的軟性微生物填料，作為脫氮副球菌發(fā)酵液的固定化載體。5.根據(jù)權利要求3所述的生物脫氮方法，其特征在于，所述固定條選自剛性尼龍繩或者皮條，每米固定條上串接6?8個脫氮副球菌填料。
【文檔編號】C12R1/01GK105950498SQ201610282573
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】莊緒亮, 汪霞, 徐圣君, 吳尚華, 莊國強, 白志輝
【申請人】中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心