一種高活力硝化細菌產品的生產方法及培養裝置的製作方法
2023-05-29 16:56:06
專利名稱：一種高活力硝化細菌產品的生產方法及培養裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及硝化細菌的生產方法及生產設備，尤其是一種高活力硝化細菌的生產方法及培養裝置。
背景技術：
硝化細菌是一種自養需氧型細菌，包括氨氧化細菌和亞硝酸氧化細菌，在氮循環、水質淨化過程中扮演著很重要的角色，由於硝化細菌的繁殖慢，不遵循分離定律和自由組合定律，硝化細菌的存活需要水分，還需要很高的氧氣，所以只能生活在生化棉、生化球、玻 璃環、陶瓷環等各種有微孔的濾材中，硝化細菌最適宜在在弱鹼性的水中生活，在溫度達到25攝氏度左右時生長繁殖最快，所以硝化細菌的培養、生產比較困難。目前硝化細菌主要自然水體中培養，水體中硝化細菌含量較低時，但靠供氧及調節PH值來等措施無法再短時間內使硝化細菌自然生長繁殖，在工業上通常是利用裝有培養液的發酵罐等設備來培養硝化細菌，生產成本高，專利文獻CN200310112485. 5公開了一種在好氧發酵器中布置軟性纖維來收集硝化細菌的生產方法，雖然軟性纖維有利於硝化細菌的附著生長，但洗脫收集工作量大，不適合規模化生產。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的上述不足而提供一種高活力硝化細菌的生產方法，能同時培養氨氧化細菌和亞硝酸氧化細菌，避免亞硝酸氮的產物抑制，各個培養基組份在過濾前分開加入反應器，避免了培養基相互反應，並且生產設備成本低，適合規模化生產。本發明解決上述問題所採用的技術方案為一種高活力硝化細菌產品的生產方法，包括以下步驟在容器中培養硝化細菌，並且容器中放置用於硝化細菌生長吸附的吸附裝置，其總體積佔容器有效容積的20%-30%，培養步驟是
a、靜態培養階段培養容器中加入培養基，煮沸，加入硝化細菌種子液，充氣和加熱，持續培養一段時間；
b、流動培養階段連續培養後，在兩端帶蓋子的多孔塑料管內裝好無機填料，放入培養容器中，將三種不同組份的培養基分別輸入培養容器，進行流動式培養，控制水力停留時間；
C、產品收集培養一段時間後，取出多孔塑料管，烘乾、收集多孔塑料管上的硝化細菌。上述方法循環進行流動培養、收集硝化細菌多次後，可再向培養容器中補充硝化細菌菌種。上述靜態培養階段，培養基成分為硫酸銨(NH4) 2S04,0. 30 g/L ;亞硝酸鈉NaN02,0. 10 g/L ;磷酸二氫鈉 NaH2P04，O. 25 g/L ;磷酸氫二鉀 K2HP04，O. 75 g/L ;硫酸鎂 MgS04*7H20,0. 01 g/L ;硫酸亞鐵 FeS04,0. 40 g/L ;硫酸錳 MnS04,0. 03 g/L ;碳酸氫氨NH4HC03,0. 50 g/L ;氯化鈣CaC12，O. 50 g/L。培養基佔容器容量的70%_90%，煮沸時間為30mins，種子液為有效容積O. 1%體積量的氨氧化細菌和O. 3%體積量的亞硝酸氧化細菌，溫度彡22 °C，溶解氧D0> 4 mg/L，連續培養120h。流動培養階段，培養基分成三種不同的組份分別加入到培養容器中，三種組份為組份一硫酸銨(NH4)2S04，0. 90 g/L ;亞硝酸鈉NaN02，O. 30 g/L ;硫酸鎂MgS04*7H20，O. 03g/L ;硫酸亞鐵 FeS04,1. 20 g/L ;硫酸錳 MnS04，0. 09 g/L ;組份二 磷酸二氫鈉 NaH2P04,
O.75 g/L;磷酸氫二鉀K2HP04，2. 25 g/L ;碳酸氫氨NH4HC03，I. 50 g/L ;組份三氯化鈣CaCl2,1. 50 g/L。為達到本發明的目的，還設計一種高活力硝化細菌產品的培養裝置，包括保溫材料製成的罐體及固定在罐體上部的蓋子，蓋子上方設置有四通管，四通管的其中一個管道插入罐體內，其它三個管道中設置有液體濾膜。罐體外部配置空氣壓縮機，壓縮空氣通過輸氣管道送入罐體內，輸氣管道內設置有空氣濾膜，輸氣管道出口處裝有氣石。罐體內放置有多孔塑料管，塑料管的兩端蓋有蓋子，罐體的底部設有排汙口，罐體上部設 有溢流口。與現有技術相比，本發明的優點在於1、培養基含有既包含氨氧化細菌培養基也包含亞硝酸氧化細菌培養基，可以同時培養兩種硝化細菌；2、流動式培養，解決了產物抑制問題，能夠高效快速獲得有用的菌體；3、培養基按照不同的組份配成溶液，分別進入容器中，解決了培養基相互作用形成沉澱而無法用濾膜除菌的問題；4、培養基進入容器前經過四通管的液體濾膜，採用濾膜除菌的方法，大大節約了流動式培養過程中培養基滅菌的能耗；5、培養出來的硝化細菌產品是已經掛上菌膜的固定化後的產品，可以直接應用到環境中，而不用擔心投加到實際環境中由於水體流動而造成菌體流失。
圖I是硝化細菌培養裝置示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖、實施例對發明進一步說明。如圖I所示為培養高活力硝化細菌產品的培養裝置，包括保溫材料製成的罐體1，罐體內帶有溫控裝置，為培養硝化細菌創造溫度條件，蓋子2通過法蘭3固定在罐體I的上部，蓋子2上方設置有四通管4，四通管4的其中一個管道插入罐體內，通過其它三個管道向罐體I內部輸送營養液，三個管道分別輸送三種不同組份的營養液，避免營養液在混合前發生反應出現沉澱，並且在這三個管道中設置有液體濾膜5、閥門6，液體濾膜5用於去除營養液中的細菌等不必要雜質。罐體I外部配置空氣壓縮機7，壓縮空氣通過輸氣管道送入罐體I內，輸氣管道內設置有空氣濾膜8用於過濾空氣中的細菌等雜質，液體濾膜5、空氣濾膜8的孔徑優選為O. 22 μ m,輸氣管道出口處裝有氣石9，分散空氣成小泡，同時起到增氧和攪拌溶液的功能。罐體I內放置有用於硝化細菌生長吸附的吸附裝置，吸附裝置為多孔塑料管，塑料管的兩端蓋有蓋子，內部添加適當大小的陶粒、浮石、硅藻土顆粒、活性炭等無機材料顆粒供給硝化細菌的生長吸附。罐體I的底部設有排汙口 11，罐體I上部設有溢流口12。培養過程在培養裝置中放置用於硝化細菌生長吸附的吸附裝置，其總體積佔容器有效容積的20%-30%，靜態培養階段培養裝置中加入培養基，煮沸，加入硝化細菌種子液，打開曝氣系統和溫控系統，連續培養；連續培養120h後進行流動培養階段將培養基分成三種不同的組份，分別輸入培養裝置，控制水力停留時間HRT=30 h ;產品收集階段取出吸附裝置，烘乾、收集吸附裝置上的硝化細菌；再將吸附裝置放入培養裝置中，再循環進行流動培養、烘乾收集硝化細菌。循環進行流動培養、收集硝化細菌多次後，可再向培養裝置中補充硝化細菌菌種。培養硝化細菌的實施例
I、在外徑80mm,內徑75mm,長度900mm,管壁孔徑為3mm的多孔管內，按照等體積比例填入顆粒直徑大小為5-8_的陶粒、浮石、娃藻土顆粒、活性炭等無機材料。2、將30根裝好填料的多孔管均勻地分布到有效容積O. 9T (ImX ImX Im)的培養裝置內，加入O. 8t培養基，煮沸30mins，培養基成分為硫酸銨(NH4) 2S04，O. 30 g/L ;亞硝酸鈉 NaN02，0. 10 g/L ;磷酸二氫鈉 NaH2P04,0. 25 g/L ;磷酸氫二鉀 K2HP04，0. 75 g/L ;硫 酸 鎂 MgS04*7H20,0. 01 g/L ;硫酸亞鐵 FeS04,0. 40 g/L ;硫酸錳 MnS04,0. 03 g/L ;碳酸氫氨NH4HC03,0. 50 g/L ;氯化鈣 CaC12，O. 50 g/L。3、加入有效容積8kg氨氧化細菌和8kg亞硝酸氧化細菌作為種子液，開啟曝氣系統和溫控系統，關閉進料系統，溫度控制在28±6°C，充氣量=10 L/min,D0> 4 mg/L，連續培養 120h。4、開啟三種培養基組份的進料裝置，將三種組份的培養基通過四通管4分別輸入到罐體I內，三種組份為組份一硫酸銨(NH4)2S04，0. 90 g/L ;亞硝酸鈉NaN02，0. 30 g/L ;硫酸鎂MgS04*7H20，0. 03 g/L ;硫酸亞鐵FeS04，I. 20 g/L ;硫酸錳MnS04，O. 09 g/L ;組份二 磷酸二氫鈉 NaH2P04，0. 75 g/L ;磷酸氫二鉀 K2HP04，2. 25 g/L ;碳酸氫氨NH4HC03，I. 50g/L ;組份三氯化鈣CaC12，I. 50 g/L。進行流動式培養，控制水力停留時間HRT=30 h，每個組份的流量為9L/h。5、連續培養3天，已經有足夠多的硝化細菌在多孔塑料管內的無機填料上吸附生長了，培養完成，取出多孔塑料管，在45 °C的熱風循環乾燥器中將產品烘乾。6、重複培養當第一批多孔塑料管取出後，培養裝置中內仍有足夠多的硝化細菌存在，將第二批多孔塑料管放入培養裝置中，繼續進行流動式培養，72h後取出產品，如此循環培養數批次。7、菌種補充每2個月補充一次菌種，保證培養裝置中的硝化細菌有足夠的活力。
權利要求
1.ー種高活力硝化細菌產品的生產方法，其特徵在於包括以下步驟在容器中培養硝化細菌，並且容器中放置用於硝化細菌生長吸附的吸附裝置，其總體積佔容器有效容積的20%-30%，培養步驟是 a、靜態培養階段培養容器中加入培養基，煮沸，加入硝化細菌種子液，充氣和加熱，持續培養一段時間； b、流動培養階段連續培養後，在兩端帶蓋子的多孔塑料管內裝好無機填料，放入培養容器中，將三種不同組份的培養基分別輸入培養容器，進行流動式培養，控制水力停留時間； C、產品收集培養一段時間後，取出多孔塑料管，烘乾、收集多孔塑料管上的硝化細菌。
2.根據權利要求I所述的高活力硝化細菌產品的生產方法，其特徵在於步驟a中培養基佔培養容器容量的70%-90%，煮沸時間為30mins，種子液為有效容積0. 1%體積量的氨氧化細菌和0.3%體積量的亞硝酸氧化細菌，溫度> 22で，溶解氧DO> 4 mg/L，連續培養120h。
3.根據權利要求I所述的高活力硝化細菌產品的生產方法，其特徵在於步驟a中的培養基成分為硫酸銨(NH4)2S04，0. 30 g/L ;亞硝酸鈉NaN02，0. 10 g/L ;磷酸ニ氫鈉NaH2P04,0. 25 g/L ;磷酸氫ニ鉀 K2HP04,0. 75 g/L ;硫酸鎂 MgS04*7H20,0. 01 g/L ;硫酸亞鐵 FeS04,0. 40 g/L ;硫酸錳 MnS04，0. 03 g/L ;碳酸氫氨 NH4HC03，0. 50 g/L ;氯化鈣 CaCl2，0.50 g/L。
4.根據權利要求I所述的高活力硝化細菌產品的生產方法，其特徵在於步驟b中的培養基分成三種不同的組份分別加入到培養容器中，三種組份為組份ー硫酸銨(NH4)2S04,0. 90 g/L ;亞硝酸鈉 NaN02，0. 30 g/L ;硫酸鎂MgS04*7H20，0. 03 g/L ;硫酸亞鐵FeS04,1. 20 g/L ;硫酸錳 MnS04，0. 09 g/L ;組份ニ磷酸ニ氫鈉 NaH2P04，0. 75 g/L ;磷酸氫ニ鉀 K2HP04, 2. 25 g/L ;碳酸氫氨 NH4HC03,1. 50 g/L ;組份三氯化鈣 CaCl2，I. 50 g/L。
5.ー種高活力硝化細菌產品的培養裝置，其特徵在於其包括保溫材料製成的罐體及固定在罐體上部的蓋子，蓋子上方設置有四通管，四通管的出口管道插入罐體內，罐體外部配置空氣壓縮機，空氣通過空氣壓縮機送入罐體內，罐體內放置有多孔塑料管，塑料管的兩端蓋有蓋子。
6.根據權利要求5所述的ー種高活力硝化細菌產品的培養裝置，其特徵在於所述四通管的其它三個管道中設置有液體濾膜。
7.根據權利要求5所述的ー種高活力硝化細菌產品的培養裝置，其特徵在於所述壓縮空氣的輸氣管道內設置空氣濾膜。
8.根據權利要求5或7所述的ー種高活力硝化細菌產品的培養裝置，其特徵在於所述壓縮空氣的輸氣管道出ロ處裝有氣石。
9.根據權利要求5所述的ー種高活力硝化細菌產品的培養裝置，其特徵在於所述罐體的底部設有排汙ロ，罐體上部設有溢流ロ。
全文摘要
本發明公開了一種高活力硝化細菌產品的生產方法及培養裝置，在培養裝置中放置用於硝化細菌生長吸附的吸附裝置，其總體積佔容器有效容積的20%-30%，培養裝置中加入培養基，煮沸，加入硝化細菌種子液，打開曝氣系統和溫控系統，連續培養120h後，將培養基分成三種不同的組份，通過四通管分別輸入培養容器，控制水力停留時間HRT=30h，取出吸附裝置，烘乾吸附裝置上的硝化細菌，形成成品；再將新的吸附裝置放入培養容器中，再循環進行流動培養、烘乾收集硝化細菌，循環多次後，再向培養容器中補充硝化細菌菌種。本發明可同時培養兩種硝化細菌，解決了產物抑制、培養基相互作用形成沉澱、濾膜除菌等問題。
文檔編號C12N1/20GK102757913SQ20121022055
公開日2012年10月31日 申請日期2012年6月29日 優先權日2012年6月29日
發明者張德民, 潘志崇, 王一農, 章文軍 申請人:寧波大學