一種提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養基的製作方法

2023-09-23 23:50:55 5

專利名稱：一種提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養基的製作方法
技術領域：
本發明涉及硝化菌發酵培養基，特別是涉及一種有效提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率 的培養基。
背景技術：
硝化菌(Nitrite Oxidizing Bacteria)為自然界氮循環中降解亞硝酸鹽為硝酸鹽的一類 重要微生物。由於近年來水體微生態環境遭到了嚴重破壞，水域大面積亞硝酸鹽過度積 累中毒事件頻繁爆發，直接或間接造成了我國經濟的巨大損失。然而，我國市面上硝化 菌產品極其匱乏，大多為其他種類低效混合微生物的替代產品，如光合細菌、芽孢桿菌 等。尤其以專門針對富營養化水體亞硝酸鹽降解研究的缺失。因此，硝化菌菌劑的研究 與開發顯得尤為重要。
現有技術公開的常規硝化菌培養基為華南理工大學微生物研究室使用的培養基。 每1000mL水中含有碳酸氫鈉2.0g/L，亞硝酸鈉0.5g/L，磷酸二氫鉀0.2g/L，硫酸鎂0.05g/L， 硫酸鐵0.1g/L。常規硝化菌培養基由於組分同本發明的差異，無法快速激活硝化菌的關 鍵酶——亞硝酸鹽氧化還原酶，以使硝化菌達到最佳的降解亞硝酸鹽狀態；同時，由於 缺乏必要含量的有機底物，在常溫缺氧環境下，反而加快了硝化菌的衰減死亡速率和亞 硝酸鹽氧化還原酶的失活速率。

發明內容
本發明的目的是提供一種有效提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養基，實現硝化菌 活菌劑大規模生產的硝化菌培養基。
本發明的目的通過如下技術方案實現-
一種提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養基，其組成為每1000mL水中含有甘油 2.1-3.lg、酵母抽提物1.3-1.9g、碳酸氫鈉1.0-2.0g、亞硝酸鈉1.9-3.2g、碳酸鈉0.1-0.8g、 氯化鈉0.1-0.5g、磷酸二氫鉀0.1-0.5g、硫酸鎂0.1-0.5g和硫酸亞鐵0.005-0.05g。
為進一步實現本發明目的，每lOOOmL水中含所述甘油優選為2.5-2.8g。
所述甘油是發酵前期或者是發酵後期加入培養基中，發酵後期加入效果更好。
每1000mL水中含所述酵母抽提物優選為1.5-1.8g。所述酵母抽提物是發酵前期加入或者是發酵後期加入培養基中，發酵後期加入效果 更好。
每lOOOmL水中含所述碳酸氫鈉優選為1.5-1.8g，亞硝酸鈉優選為2.1-2.8g，碳酸鈉 優選為0.4-0.6g。氯化鈉優選為0.3-0.4g、磷酸二氫鉀優選為0.3-0.5g、硫酸鎂優選為 0.2-0.3g和硫酸亞鐵優選為0.008-0.02g。
為更進一步實現本發明目的，培養基組成優選為每lOOOmL水中含所述甘油2.6g， 酵母抽提物1.6g、碳酸氫鈉1.7g、亞硝酸鈉2.7g、碳酸鈉0.5g、氯化鈉0.4g、磷酸二氫 鉀0.4g、硫酸鎂0.2g和硫酸亞鐵O.Olg。
本發明利用硝化菌在好氧環境下可快速生長，在缺氧環境下，可利用有機物維持降 解活性的特點，通過優化得到一個最佳的培養基配方。通常認為，硝化菌在好氧環境下 可利用無機培養基快速生長。但硝化菌菌體易絮凝成大顆粒而沉入反應器底部，由於反 應器底部相對缺氧，通過後期補加甘油和酵母抽提物等有機物，可使硝化菌在缺氧環境 下繼續維持活性。
本發明將培養基按照本發明配方配製(甘油和酵母抽提物可發酵後期補加)，以10% 的接種量接入硝化菌，同時調節通氣量，以使溶氧大於2mg/L,溫度為25-3(TC。培養9d 後，即可停止通氣，沉澱傾去上清液，濃縮至所需濃度即可。
相對於現有技術，本發明具有如下優點和有益效果
(1) 提供了硝化菌好氧環境中快速生長的配方，該配方使硝化菌的生長代謝速度顯 著加快；對亞硝酸鹽的降解速率顯著提高，平均降解速率比常規培養基提高40%-60%， 達到850-1600 mgN02-N/gMLSS'd， 一般降解速率穩定在950-1100 mgN02-N/gMLSS-d。 小水體和真實水體試驗證明，本發明培養出的菌體可持續高效降解汙染水體中的亞硝酸 鹽。
(2) 解決了培養過程中菌體由於自身聚集絮凝沉澱反應器底部，在相對缺氧環境中， 硝化菌降解活性損失過快的問題。


圖1為不同時間內養殖蝦塘水中亞硝酸鹽濃度變化結果圖。
具體實施例方式
以下結合實施例對本發明作進一步的說明，需要說明的是，這些實施例並不構成對 本發明保護範圍的限制。 實施例l—在1000mL水中依次溶解甘油2.1、酵母抽提物1.3g、碳酸氫鈉l.Og、亞硝酸鈉1.9g、 碳酸鈉O.lg、氯化鈉O.lg、磷酸二氫鉀O.lg、硫酸鎂O.lg和硫酸亞鐵0.005g製成培養基。 將石肖化菌菌種(Nitrobacter hamburgensis、 Nitrobacter winogradskyi等)活化並逐級方j( 大至1L，溫度30°C，溶氧控制大於5.0mgO2/L，按體積百分比10%的接種量接入上述 培養基。培養好的菌劑測得降解速率926.4mgN02-N/gMLSS ，d。同批使用常規培養基(每 lOOOmL水中含有碳酸氫鈉2.0g/L，亞硝酸鈉0.5g/L，磷酸二氫鉀0.2g/L，硫酸鎂0.05g/L， 硫酸鐵0.1g/L。)得到降解速率580.0 mgN02-N/gMLSS *d。結果表明，本發明培養的硝 化菌降解速率比常規培養基提高了 59.7%。 實施例2
在lOOOmL水中依次溶解甘油3.1、酵母抽提物1.9g、碳酸氫鈉2.0g、亞硝酸鈉3.2g、 碳酸鈉0.8g、氯化鈉，0.5g、磷酸二氫鉀0.5g、硫酸鎂0.5g和硫酸亞鐵0.05g製成培養基。 將硝化菌菌禾中(Nitrobacter hamburgensis、 Nitrobacter winogradskyi等)活化並逐級放大 至1L，溫度28",溶氧控制大於5.0mgO2/L，按體積百分比5%的接種量接入上述培養 基。培養好的菌劑測得降解速率947.8mgN02-N/gMLSS d。同批使用常規培養基(每 lOOOmL水中含有碳酸氫鈉2.0g/L，亞硝酸鈉0.5g/L，磷酸二氫鉀0.2g/L，硫酸鎂0.05g/L， 硫酸鐵0.1g/L。)得到降解速率580.0 mgN02-N/gMLSS d。結果表明，本發明培養的硝 化菌降解速率比常規培養基提高了 63.4%。 實施例3
在lOOOmL水中依次溶解甘油2.6g，酵母抽提物1.6g、碳酸氫鈉1.7g、亞硝酸鈉2.7g、 碳酸鈉0.5g、氯化鈉0.4g、磷酸二氫鉀0.4g、硫酸鎂0.2g和硫酸亞鐵O.Olg製成培養基。 將硝化菌菌種(Nitrobacter hamburgensis、 Nitrobacter winogradskyi等)活化並逐級放大 至1L，溫度32°C,溶氧控制大於5.0mg / L，按體積百分比8%的接種量接入上述培養基。 培養好的菌劑測得降解速率1194.1mgN02-N/gMLSS "d。同批使用常規培養基(每lOOOmL 水中含有碳酸氫鈉2.0g/L，亞硝酸鈉0.5g/L，磷酸二氫鉀0.2g/L，硫酸鎂0.05g/L，硫酸 鐵0.1g/L。)得到降解速率580.0 mgNOrN/gMLSS d。結果表明，本發明培養的硝化菌 降解速率比常規培養基提高了 105.9%。 實施例4
在1000mL水中依次溶解碳酸氫鈉1.7g、亞硝酸鈉2.7g、碳酸鈉0.5g、氯化鈉0.4g、 磷酸二氫鉀0.4g、硫酸鎂0.2g和硫酸亞鐵O.Olg。
將石肖化菌菌禾中(M的6flc敏to附6wge柳's、 M的6a"er vW朋grac&^'等)活化並逐級 放大至1L,溫度30。C，溶氧控制大於5.0mg/L，按體積百分比10。/。的接種量接入培養基。 2d後進入發酵後期，補加甘油2.6，酵母抽提物1.6g。培養好的菌劑測得降解速率 1310.5mgNO2-N/gMLSS .d。同批使用常規培養基(每1000mL水中含有碳酸氫鈉2.0g/L， 亞硝酸鈉0.5g/L，磷酸二氫鉀0.2g/L，硫酸鎂0.05g/L，硫酸鐵0.1g/L。)得到降解速率 576.6 mgN02-N/gMLSS d。
結果明顯可見，本發明培養的硝化菌降解速率比常規培養基提高了 127.3%。 實施例5
以實施例1所培養出的A^ra6a"erw/wograA^/硝化菌菌劑，按每畝(深度以1米計) 1L (菌體量^1.99gVSS/L)的用量直接投灑入真實水體。實驗過程中，對照組和實驗組 的增氧機分布、通氣時間、投餵詞料時間及用量皆一致，並且在過程中不投加任何其他微 生物菌劑及化學試劑。
結果如圖1所示:,在三天內，所加M加toc欣vW朋grat/4y/硝化菌菌劑的3個實驗組， 亞硝酸鹽初始濃度分別由1.35、 1.01和1.84mg/L下降至0.03、 0.01和0.00mg/L。此後維 持在安全亞硝酸鹽濃度以下(0.2mg/L)。而3個未投加菌劑的對照組，亞硝酸鹽濃度由 1.23、 0.98和1.68mg/L分別上升至2.71、 2.54和2.95mg/L，並有繼續增大的趨勢。可見， 投加硝化菌達到了在水體中持續高效降解亞硝酸鹽的效果。
權利要求
1、一種提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養基，其特徵在於，該培養基組成為每1000mL水中含有甘油2.1-3.1g、酵母抽提物1.3-1.9g、碳酸氫鈉1.0-2.0g、亞硝酸鈉1.9-3.2g、碳酸鈉0.1-0.8g、氯化鈉0.1-0.5g、磷酸二氫鉀0.1-0.5g、硫酸鎂0.1-0.5g和硫酸亞鐵0.005-0.05g。
2、 根據按權利要求1所述的提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養基，其特徵在於每 1000mL水中含所述甘油為2.5-2.8g。
3、 根據按權利要求1或者2所述的提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養基，其特徵 在於所述甘油是發酵前期或者是發酵後期加入培養基中。
4、 根據按權利要求1所述的提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養基，其特徵在於每 1000mL水中含所述酵母抽提物1.5-1.8g。
5、 根據按權利要求1或者3所述的提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養基，其特徵 在於所述酵母抽提物是發酵前期加入或者是發酵後期加入培養基中。
6、 根據按權利要求1所述的提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養基，其特徵在於每 1000mL水中含所述碳酸氫鈉1.5-1.8g。
7、 根據按權利要求1所述的提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養基，其特徵在於每 1000mL水中含所述亞硝酸鈉2.1-2.8g。
8、 根據按權利要求1所述的提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養基，其特徵在於每 1000mL水中含所述碳酸鈉0.4-0.6g。
9、 根據按權利要求1所述的提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養基，其特徵在於每 1000mL水中含所述氯化鈉0.3-0.4g、磷酸二氫鉀0.3-0.5g、硫酸鎂0.2-0.3g和硫酸亞鐵 0.008-0.02g。
10、 根據按權利要求1所述的提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養基，其特徵在於 每1000mL水中含所述甘油2.6g，酵母抽提物1.6g、碳酸氫鈉1.7g、亞硝酸鈉2.7g、碳 酸鈉0.5g、氯化鈉0.4g、磷酸二氫鉀0.4g、硫酸鎂0.2g和硫酸亞鐵0.01g。
全文摘要
本發明公開了一種提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養基。該培養基組成為每1000mL水中含有甘油2.1-3.1g、酵母抽提物1.3-1.9g、碳酸氫鈉1.0-2.0g、亞硝酸鈉1.9-3.2g、碳酸鈉0.1-0.8g、氯化鈉0.1-0.5g、磷酸二氫鉀0.1-0.5g、硫酸鎂0.1-0.5g和硫酸亞鐵0.005-0.05g。，其中，甘油和酵母抽提物在發酵後期補加更好。該培養基使硝化菌的生長代謝速度顯著加快；對亞硝酸鹽的降解速率顯著提高，平均降解速率比常規培養基提高40％-127％，達到900-1320mgNO2-N/gMLSS·d。小水體和真實水體試驗證明，本發明培養出的菌體可持續高效降解汙染水體中的亞硝酸鹽。
文檔編號C12N1/20GK101186888SQ20071003249
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月14日 優先權日2007年12月14日
發明者傑 任, 林煒鐵 申請人:華南理工大學