申请日2021.08.16
公开日期2021.12.07
IPC分类C02F3/34;C02F3/02;C12R1/01;C12N1/20;C12N11/14;C02F101/16
摘要
本发明公开了一种用于污水处理的高效反硝化微生物制剂，所述高效反硝化微生物制剂是采用吸附法将好氧反硝化菌144号菌株负载到载体材料上，所述好氧反硝化菌144号菌株的保藏编号为CGMCC No.22897，所述载体材料为活化后的草炭土。本发明采用吸附法直接对菌株进行负载，免去了复杂的制作步骤，操作过程简便。本发明提供的144号菌株是一种好氧反硝化菌，该菌种通过生物培养手段富集筛选得到，具有高效的好氧反硝化性能，可在好氧条件下显著去除黑臭水体中的总氮。
权利要求
1.一种用于污水处理的高效反硝化微生物制剂，其特征在于，所述高效反硝化微生物制剂是采用吸附法将好氧反硝化菌144号菌株负载到载体材料上，所述好氧反硝化菌144号菌株的保藏编号为CGMCC No.22897，所述载体材料为活化后的草炭土。
2.根据权利要求1所述的一种用于污水处理的高效反硝化微生物制剂，其特征在于，所述活化后的草炭土是向草炭土中混入改性果胶钙并均质化处理，改性果胶钙的混入量为草炭土质量的10％～30％。
3.根据权利要求2所述的一种用于污水处理的高效反硝化微生物制剂，其特征在于，所述改性果胶钙的制备方法为：
a.称取木脂素与质量分数为30％～70％的乙醇溶液混合，搅拌均匀后，得到木脂素溶液；其中，木脂素与乙醇溶液的质量比为1:10～15；
b.称取果胶加入至木脂素溶液中，搅拌混合均匀后，木脂素/果胶混液；其中，果胶与木脂素溶液的质量比为1:12～18；
c.向木脂素/果胶混液中逐滴加入氢氧化钙溶液，滴加过程中以500～600rpm的速度不断搅拌，滴加完之后继续搅拌1～2h，得到果胶钙前处理液；其中，氢氧化钙溶液的浓度为0.02～0.05mol/L，氢氧化钙溶液中的氢氧化钙与木脂素/果胶混液的质量比为1:10～15；
d.称取碳酸氢钠溶液持续滴加至果胶钙前处理液中，滴加完毕后搅拌处理2～4h，将反应液减压除去乙醇后，置于3～10℃的冷藏室内静置5～8h，趁冷过滤收集固体，冷冻干燥后，得到改性果胶钙；其中，碳酸氢钠溶液的浓度为0.01～0.02mol/L；碳酸氢钠溶液中的碳酸氢钠与果胶钙前处理液的质量比为1:15～20。
4.权利要求1所述的一种用于污水处理的高效反硝化微生物制剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，菌种的培养：
用接种环从斜面接种所述好氧反硝化菌144号菌株至反硝化培养基中，在摇床中培养，培养至对数生长期得到菌悬液；
步骤2，反硝化微生物制剂的制备：
称取载体材料于烧杯中，使用锡箔纸密封后于高压灭菌釜中灭菌处理；之后在无菌条件下，将灭菌后的载体材料加入至经步骤1培养至对数生长期的菌悬液中，混合至载体材料完全润湿时，装入无菌容器，在室温环境下干燥，得到反硝化微生物制剂。
5.根据权利要求4所述的一种用于污水处理的高效反硝化微生物制剂的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述摇床的温度为30℃，转速为150rpm。
6.根据权利要求4所述的一种用于污水处理的高效反硝化微生物制剂的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述反硝化培养基的体积为150mL。
7.根据权利要求4所述的一种用于污水处理的高效反硝化微生物制剂的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述反硝化培养基的配方包括：蒸馏水、6g/L的K2HPO4、1.5g/L的KH2PO4、0.1g/L的MgSO4·7H2O、0.6g/L的KNO3、5.64g/L的丁二酸钠和0.1mL/L的微量元素。
8.根据权利要求4所述的一种用于污水处理的高效反硝化微生物制剂的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述培养基在配置完成后调节pH至7.5，且在温度为118～125℃的条件下灭菌至少30min。
9.根据权利要求7所述的一种用于污水处理的高效反硝化微生物制剂的制备方法，其特征在于，所述微量元素包括钙剂、铁剂、锌剂、硒剂、铬剂中的至少一种。
10.根据权利要求4所述的一种用于污水处理的高效反硝化微生物制剂的制备方法，其特征在于，所述菌悬液的OD600为0.60～0.63。
说明书
一种用于污水处理的高效反硝化微生物制剂及制备方法
技术领域
本发明涉及污水环境修复领域，具体涉及一种用于污水处理的高效反硝化微生物制剂及制备方法。
背景技术
在实际生产中,高浓度氨氮废水成分复杂，可生化性较差，传统的生物脱氮法的效果还有待进一步提高，且随着水体富营养化问题的日益严重以及废水中氮排放标准的日益严格，如何经济有效地去除废水中的氨氮，成为高浓度氨氮废水处理中亟待解决的问题之一。
微生物菌剂技术在治理水环境污染过程中，对环境条件无特殊要求，适应性强，耐水质水量波动冲击，可去除水体中的NH3-N。相对于其他物理化学等技术，该技术具有利于生态环保的优势，能够逐渐改善水体的生态系统构成和功能，使得生态结构逐渐健康，水质逐渐变好。
固定化技术是一种新型的菌剂制作方法，固定化菌剂相比于普通菌剂有耐受浓度高、降解速率高、处理能力强和利于重复利用的特点。微生物固定化是一种通过使用所选的载体吸附固定所需的具有特殊功能的细菌，使菌体在载体上生长繁殖、保持活性，菌剂投加后细菌可迅速繁殖处理污水，具有非常高的实用价值的技术。在废水处理中使用固定化技术可以显著提高细菌浓度、减小不利环境对菌体的影响、促进反应后的固液分离，缩短污水处理所需的时间。然而固定化技术目前也存在着菌体易失活、污水处理效率低的问题。
发明内容
针对现有固定化技术中存在的菌体易失活、污水处理效率低的问题，本发明提供了一种用于污水处理的高效反硝化微生物制剂及制备方法。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
第一方面，本发明提供一种用于污水处理的高效反硝化微生物制剂，所述高效反硝化微生物制剂是采用吸附法将好氧反硝化菌144号菌株负载到载体材料上，所述好氧反硝化菌144号菌株的保藏编号为CGMCC No.22897，所述载体材料为。
第二方面，本发明提供一种用于污水处理的高效反硝化微生物制剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，菌种的培养：
用接种环从斜面接种所述好氧反硝化菌144号菌株至反硝化培养基中，在摇床中培养，培养至对数生长期得到菌悬液；
步骤2，反硝化微生物制剂的制备：
称取载体材料于烧杯中，使用锡箔纸密封后于高压灭菌釜中灭菌处理；之后在无菌条件下，将灭菌后的载体材料加入至经步骤1培养至对数生长期的菌悬液中，混合至载体材料完全润湿时，装入无菌容器，在室温环境下干燥，得到反硝化微生物制剂。
优选地，步骤1中，所述摇床的温度为30℃，转速为150rpm。
优选地，步骤1中，所述反硝化培养基的体积为150mL。
优选地，步骤1中，所述反硝化培养基的配方(DM)包括：蒸馏水、6g/L的K2HPO4、1.5g/L的KH2PO4、0.1g/L的MgSO4·7H2O、0.6g/L的KNO3、5.64g/L的丁二酸钠和0.1mL/L的微量元素。
优选地，步骤1中，所述培养基在配置完成后调节pH至7.5，且在温度为118～125℃的条件下灭菌至少30min。
优选地，步骤1中，所述微量元素包括钙剂、铁剂、锌剂、硒剂、铬剂中的至少一种。
优选地，步骤1中，所述对数生长期的判定是采用紫外分光光度计测定菌液在600nm波长下的吸光度数值，记为OD600，OD600的数值验证菌液中菌种的含量，进而控制菌液是否处于对数生长期。
优选地，所述菌悬液的OD600为0.60～0.63。
更优选地，经菌液浓度浓缩或稀释2倍或4倍实验对比，所述好氧反硝化菌144号菌株生长量(OD600)为0.613时固定化菌剂脱氮效果最佳。
优选地，步骤2中，所述载体材料为活化后的草炭土，活化后的草炭土是向草炭土中混入改性果胶钙并均质化处理，改性果胶钙的混入量为草炭土质量的10％～30％。
优选地，所述改性果胶钙的制备方法为：
a.称取木脂素与质量分数为30％～70％的乙醇溶液混合，搅拌均匀后，得到木脂素溶液；其中，木脂素与乙醇溶液的质量比为1:10～15；
b.称取果胶加入至木脂素溶液中，搅拌混合均匀后，木脂素/果胶混液；其中，果胶与木脂素溶液的质量比为1:12～18；
c.向木脂素/果胶混液中逐滴加入氢氧化钙溶液，滴加过程中以500～600rpm的速度不断搅拌，滴加完之后继续搅拌1～2h，得到果胶钙前处理液；其中，氢氧化钙溶液的浓度为0.02～0.05mol/L，氢氧化钙溶液中的氢氧化钙与木脂素/果胶混液的质量比为1:10～15；
d.称取碳酸氢钠溶液持续滴加至果胶钙前处理液中，滴加完毕后搅拌处理2～4h，将反应液减压除去乙醇后，置于3～10℃的冷藏室内静置5～8h，趁冷过滤收集固体，冷冻干燥后，得到改性果胶钙；其中，碳酸氢钠溶液的浓度为0.01～0.02mol/L；碳酸氢钠溶液中的碳酸氢钠与果胶钙前处理液的质量比为1:15～20。
优选地，所述木脂素是从亚麻中提取得到。
优选地，步骤2中，所述载体材料的使用量为50g。
优选地，步骤2中灭菌处理的温度为118～125℃，灭菌时间至少为30min。
优选地，基于实验数据得到，所述草炭土吸水率为100％，因此将载体材料与菌悬液取相同质量混合。
优选地，所述室温环境为25～35℃。
在步骤2中，对固定化载体草炭土进行灭菌，保证后期过程中不引入其他的细菌，进而影响好氧反硝化菌的活性，甚至影响菌剂处理含氮污水的效果。
本发明的有益效果为：
本发明采用吸附法直接对菌株进行负载，免去了复杂的制作步骤，操作过程简便。本发明提供的144号菌株是一种好氧反硝化菌，该菌种通过生物培养手段富集筛选得到，具有高效的好氧反硝化性能，可在好氧条件下显著去除黑臭水体中的总氮。所述固定化载体为活化后的草炭土，与菌液的适配比为1:1，由吸水率测定实验反映了该载体的吸水率为100％，并以此确定载体材料与菌液的混合比。
草炭土作为固定化载体，其质地松软易散碎，价格低廉，较易获得，但是吸水性能较弱，特别是干燥的草炭土吸水率更差，草炭土直接作为载体在污水中会浮在水面上，进而影响到后期微生物对于污水的处理能力。根据研究发现，影响草炭土吸水率的因素主要是其中有机质的含量，以及有机质的孔隙率和比表面积，草炭土含有较多的矿物质，有机质较少，呈微酸性或中性反应，吸水率较低，因此，本发明为了提升其吸水率，对其进行活化处理，活化处理的过程是在草炭土中拌入一定的高有机质含量以及比表面积大的改性果胶钙，通过检测活化后的草炭土的吸水率约为100％，说明其吸水率得到了大幅度地改善。
对数生长期的微生物生长速度最大，细胞数量呈指数递增，选择对数生长期的菌悬液能保证制备的固定化菌剂生长速度高，并具有高的生物活性。
本发明制备的固定化微生物菌剂，有效解决了菌株适应不良环境的问题，对于总氮的去除较为明显。
（发明人：李正山; 郑茂盛; 刘薇薇; 黄中满; 李正优; 苏成标）
