一種高效聚磷菌及其生產的菌劑的製作方法
2023-05-11 13:33:56
專利名稱：一種高效聚磷菌及其生產的菌劑的製作方法
技術領域：
本發明一種高效聚磷菌及其生產的菌劑，屬於生物高技術領域，是利用微生物的方法去除汙水中的磷，適用於城市汙水處理廠的生物除磷。
二、技術背景水體富營養化是全球十大環境問題之一。氮磷尤其是磷的輸入是引起水體富營養化的關鍵因素。城鎮生活汙水的排放是水體磷汙染的主要來源之一。為解決磷汙染所帶來的危害，在汙水進入水體前進行有效處理，降低排放汙水的磷濃度十分必要。
在廢水生物除磷中，EBPR工藝是主流工藝，它的穩定高效運行對廢水中磷的有效去除起了決定性的作用。為了解EBPR的微生物學和分子機理，國內外許多研究者，對EBPR工藝的微生物學和遺傳學進行了大量的研究，但因EBPR系統的複雜性，迄今為止對諸如究竟是哪些微生物種群是負責著EBPR的PAOs、poly-P形成的關鍵基因是什麼等基本的理論了解甚少。因此，EBPR系統在運行過程中的行為具有不可預見性，一方面新建汙水處理廠的生物除磷系統的啟動較慢；另一方面在實際大規汙水處理運行中，會出人意料的出現水質不穩定和突然惡化現象，導致汙水處理系統除磷效果大幅下降，出水磷濃度嚴重超標，而且較難恢復。因此，分離高效聚磷，尋求快速有效的啟動和恢復EBPR穩定高效運行的方法在工程化應用中有著現實意義。
發明內容
技術問題 本發明的目的在於針對城市汙水處理廠生產實踐中的實際問題和需求，開發研製出一種新型的微生物高效除磷菌劑，使用本菌劑可以快速啟動汙水的強化生物除磷能力，使除磷效果惡化的汙水處理廠的強化物除磷能力得以快速恢復。
技術方案 下面為本發明的主要內容本發明提供一種用於汙水處理廠生物除磷工藝的菌株，是一株革蘭氏染色反應陰性菌GM6，2005年12月16日寄存於中國微生物菌種保存管理委員會普通微生物中心，菌種保藏號為CGMCC No.1568，屬惡臭假單胞菌(Pseudomonas putida)。主要生物學特性為G-，菌體為杆狀，大小約0.7×2.5μm，兼性厭氣；吲哚反應、氧化酶和硝酸鹽還原反應為陽性；甲基紅試驗、V-P反應、檸檬酸鹽試驗、硫化氫反應為陰性；該菌株16SrDNA的Genbank登陸號為DQ133506。
使用上述高效聚磷菌生產菌劑的工藝為斜面種-搖瓶種-種子罐-生產罐-(包裝劑型為液體菌劑或固體吸附菌劑)。將高效聚磷菌GM6的試管種接種於肉湯培養基搖瓶中，振蕩培養至對數期；1)將試管種接種於肉湯培養基搖瓶中，振蕩培養至對數期；2)將上述培養好的菌種按種子罐培養基10％的接種量接種入500升種子罐，培養至對數生長期，種子罐所用的培養基配方為葡萄糖0.8％，(NH4)2SO41％，K2HPO40.2％，MgSO40.05％，NaCl 0.01％，CaCO30.3％，酵母膏0.02％，pH值7.27.5；3)將種子液按生產罐培養基10％的接種量接入生產罐培養，生產罐所用培養基與種子罐培養基相同；4〕在種子罐和生產罐的培養過程中無菌空氣的通氣量為化1∶0.6-1.2，攪拌速度為180-240轉/分，培養溫度為30-35℃，全流程培養時間為48-60小時，發酵結束後菌體數量達到10億個/ml以上，發酵完成後培養液出罐直接用塑料包裝桶或包裝瓶分裝成液體劑型或採用泥炭吸附用包裝袋分裝成固體菌劑劑型。
有益效果 使用該發明生產的高效聚磷菌劑具有生產使用成本低，使用方便，高效除磷的等優點，適合在全國汙水處理廠大面積推廣使用。本發明對於改善和保護生態環境，保護人民的身體健康具有重要的意義。聚磷菌GM6具有較高的除磷效果，能使汙水處理廠的磷去除率由原來的30％左右升高為96.8％，大大提高了磷的去除效果。
小型汙水處理設施處理結果表明，用本發明生產的菌劑直接投加至汙水處理廠可以使磷的去除率高至96.8％。本發明成功地解決了汙水處理廠調試期的快速啟動和除磷效果不好的生物除磷系統的快速恢復，使出水磷濃度低於0.3mg/L，對於解決水體富營養化具有重要的現實意義，使出水磷濃度能穩定達標，使菌劑的生產和使用成本較低，適於大規模生產和實際中應用。
四
圖1菌體生長照片(a)(×1000)和電鏡照片(b)(29×1000)圖2pH對GM6除磷能力的影響圖3通氣量對GM6除磷能力的影響圖4溫度對GM6除磷能力的影響圖5不同運行時間進出水的磷濃度變化五具體實施方式
1.菌株的分離和鑑定採取大通量高流量的原則，採用平板梯度稀釋塗布、poly-P和PHB染色和藍白斑篩選相結合的方法從活性汙泥中分離獲得高效聚磷菌GM6。經生理生化鑑定和16S rDNA序列分析和同源性比較，GM6被初步鑑定為惡臭假單胞菌(Pseudomonas putida)。GM6在合成廢水中培養時，最適起始pH為6.5，最適生長溫度為27℃，當初始pH值大於8.0或小於5.0時，或當溫度小於5℃或大於37℃時生長較慢；裝液量對GM6生長影響不大。主要生物學特性為G-，菌體為杆狀，大小約0.7×2.5μm，兼性發好氧；吲哚反應、氧化酶和硝酸鹽還原反應為陽性；甲基紅試驗、V-P反應、檸檬酸鹽試驗、硫化氫反應為陰性；該菌株16S rDNA的Genbank登陸號為DQ133506。GM6在實驗室條件下對合成汙水磷的去除率高達96.6％，可以用發酵工業通用發酵設備進行生產，成本較低。
2.實驗室生物除磷實驗2.1培養基初始pH對GM6除磷能力的影響由圖2可知，GM6在合成廢水中28℃下生長時，培養基初始pH值在6.0～8.0之間均長正常，最適生長pH為6.5。當初始pH值大於8.0或小於5.0時，菌體生長較慢，生長量明顯減小。當培養基的起始pH值為7.0，GM6聚磷能力最強，此時上清磷濃度由10.5mg L-1降為2.3mg L-1，去除率較高。當起始pH值小於5.5或大於7.5時，除磷能力下降。
2.2裝液量對GM6除磷能力的影響將GM6接種於裝有不同體積合成廢水的三角瓶中，培養10h，測定其生長量和上清磷濃度。由圖3可知，當裝液量為80ml時，生長最好；當裝液量為200ml時，生長較慢；總的說來，裝液量對GM6的生長影響較小。從除磷效果看，裝液量為100ml時，磷的去除效果最好，當裝液量大於150ml時磷的去除效果變差。
2.3溫度對GM6除磷能力的影響將GM6接種於裝有100ml合成廢水的三角瓶中，於不同的溫度下培養10h，測定其生長量及上清磷濃度。圖4表明，GM6的最適生長溫度為27℃，當溫度小於5℃或大於37℃時生長較慢。其除磷最適溫度為20℃，當溫度大於33℃或小於5℃時，除磷效果明顯變差。
2.5GM6菌劑對除磷能力較差的汙水處理設施的恢復選擇南京農業大學校醫院廢水處理設施進行強化生物除磷試驗，多次測定結果表明裝置除磷效果較差，進水磷濃度在9mg L-1左右，出水磷濃度在6.5mg L-1，處理效果與普通的活性汙泥除磷效果類似，磷的去除率在30％左右，將發酵的菌液按2％的比例在進水前投至厭氧池中，正常運行，工藝過程由PLC控制。測定不同運行時間的磷去除效果，結果如圖5所示。由圖5可見，隨著運行時間的增加，出水磷濃度不斷降低，至投菌21d時，出水磷濃度僅為0.3mg L-1，磷的去除率達到96.8％。說明投加高效聚磷菌可以強化裝置的生物除磷能力，出水磷濃度能穩定達標。
以上小型汙水處理設施處理結果表明，用本發明生產的菌劑直接投加至汙水處理廠可以使磷的去除率高至96.8％。因此，GM6強化生物除磷效果顯著。
權利要求
1.一種高效聚磷菌，革蘭氏陰性的菌株GM6，2005年12月16日寄存於中國微生物菌種保存管理委員會普通微生物中心，菌種保藏號為CGMCC No.1568，經鑑定為惡臭假單胞菌(Pseudomonas putida)，主要生物學特性為G-，菌體為杆狀，大小約0.7×2.5μm，兼性發好氧；吲哚反應、氧化酶和硝酸鹽還原反應為陽性；甲基紅試驗、V-P反應、檸檬酸鹽試驗、硫化氫反應為陰性；該菌株16S rDNA的Genbank登陸號為DQ133506。
2.一種用權利要求1所述的高效聚磷菌生產的菌劑，是通過以下方法生產而成1)將試管種接種於肉湯培養基搖瓶中，振蕩培養至對數期；2)將上述培養好的菌種按種子罐培養基10％的接種量接種入500升種子罐，培養至對數生長期，種子罐所用的培養基配方為葡萄糖0.8％，(NH4)2SO41％，K2HPO40.2％，MgSO40.05％，NaCl 0.01％，CaCO30.3％，酵母膏0.02％，pH值7.2-7.5；3)將種子液按生產罐培養基10％的接種量接入生產罐培養，生產罐所用培養基與種子罐培養基相同；4)在種子罐和生產罐的培養過程中無菌空氣的通氣量為化1∶0.6-1.2，攪拌速度為180-240轉/分，培養溫度為30-35℃，全流程培養時間為48-60小時，發酵結束後菌體數量達到10億個/ml以上，發酵完成後培養液出罐直接用塑料包裝桶或包裝瓶分裝成液體劑型或採用泥炭吸附用包裝袋分裝成固體菌劑劑型。
全文摘要
本發明的菌劑是一種用於城市汙水處理廠生物強化除磷工藝的產品，主要用於快速啟動新建汙水處理廠的生物除磷能力和恢復惡化的生物除磷系統的強化除磷能力，來源於高效聚磷菌株GM6，經鑑定為惡臭假單胞菌(Pseudomonas putida)。主要生物學特性為G
文檔編號C02F1/58GK1807585SQ20051002255
公開日2006年7月26日 申請日期2005年12月23日 優先權日2005年12月23日
發明者李順鵬, 蔡天明, 管莉菠, 崔中利 申請人:南京農業大學