專利名稱:一體化硝化菌培養(yǎng)與保藏的方法及反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種硝化菌培養(yǎng)的保藏裝置與方法,特別是涉及硝化菌常溫低溶氧保藏 方法及保藏反應(yīng)器。
背景技術(shù):
硝化菌(Nitrite Oxidizing Bacteria)為自然界氮循環(huán)中降解亞硝酸鹽為硝酸鹽的一類 重要微生物。由于近年來水體微生態(tài)環(huán)境遭到了嚴(yán)重破壞,水域大面積亞硝酸鹽過度積 累中毒事件頻繁爆發(fā),直接或間接造成了我國經(jīng)濟(jì)的巨大損失。然而,我國市面上硝化 菌產(chǎn)品極其匱乏,大多為其他種類低效混合微生物的替代產(chǎn)品,如光合細(xì)菌、芽孢桿菌 等。造成這種現(xiàn)狀的主要原因之一為保藏過程中硝化菌活性損失過快,從而使得硝化菌 產(chǎn)業(yè)化過程進(jìn)展緩慢。
目前有關(guān)硝化菌的培養(yǎng)和保藏是分開進(jìn)行的,即培養(yǎng)結(jié)束后,通過沉淀或離心等方 式獲得菌體,再將其裝入其他容器進(jìn)行保藏。此種工藝,工作量大,工作效率低下,同 時也增加了雜菌的污染概率。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn),提供一種將硝化菌的培養(yǎng)和保藏于一個反 應(yīng)器中完成,從而為大規(guī)模的硝化菌生產(chǎn)提供了便利,借助保藏時低溶氧和有機(jī)碳源的 添加使硝化菌的活性得以長久保持的硝化菌常溫低溶氧保藏方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述硝化菌常溫低溶氧保藏方法使用保藏反應(yīng)器。
本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種用于一體化硝化菌培養(yǎng)與保藏的反應(yīng)器,包括罐蓋、進(jìn)氣管、分布器、罐體、 出氣管;分布器位于罐體內(nèi),進(jìn)氣管和出氣管分別伸入罐體內(nèi)與分布器連接,可通過進(jìn) 氣管和出氣管上下調(diào)節(jié)分布器在罐體中位置。所述分布器為空氣分布器。
所述的進(jìn)氣管2和出氣管6為橡膠軟管或硅膠軟管。
一種一體化硝化菌培養(yǎng)與保藏的方法,培養(yǎng)階段和保藏階段在同一設(shè)有進(jìn)氣管與出 氣管及空氣分布器的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行;培養(yǎng)階段,空氣分布器位于容器的底部,溫度保持 在20-35。C范圍內(nèi),培養(yǎng)基溶氧高于2. 0mg/L;保藏階段,溫度保持在20-35。C范圍內(nèi),
空氣分布器調(diào)節(jié)距離底部1/3以上,培養(yǎng)基溶氧低于0.8mg/L,按照培養(yǎng)基的體積,加入 1.8-3. Og/L的甘油或葡萄糖。
所述保藏階段,溫度保持優(yōu)選在25-3(TC范圍內(nèi)。
所述保藏階段,降解溶氧優(yōu)選低于0. 5mg/L。
所述保藏階段,按照培養(yǎng)基的體積,加入2.0-2.7g/L的甘油或葡萄糖。 所述降解溶氧低于0. lmg/L,按照培養(yǎng)基的體積,加入2.5g/L的甘油。
所述培養(yǎng)基為1000mL水中含有NaHCO3 1.0-2.0g、NaNO2 1.2-2.2g、Na2CO30.1-1.0g、 NaCl 0.1國0.8g、 KH2P04 0.1-0.8g、 MgS04 0.1-0.8g和FeS04 0.005-0.1g, pH為7.0-7.8。
本發(fā)明利用了硝化菌在缺氧環(huán)境中亞硝酸鹽氧化還原酶,利用硝酸鹽還原成亞硝酸 鹽獲得能量,從而保持關(guān)鍵酶(亞硝酸鹽氧化還原酶)活性。
罐體中的培養(yǎng)基為常規(guī)硝化菌培養(yǎng)基,保藏時,添加1.8-3.0g/L的甘油。將硝化菌菌 種投入反應(yīng)器中,由底部分布器通氣(純氧或空氣,盡量減少雜菌的進(jìn)入),當(dāng)硝化菌的 菌量達(dá)到一定量后,將空氣分布器調(diào)整,使其距離底部1/3以上,同時降低溶氧,使培養(yǎng) 基的溶氧低于0.8mg/i。再向培養(yǎng)基中添加1.8-3.0g/L的有機(jī)碳源,尤其是甘油。此方法 得當(dāng),可使硝化菌的活性得到長久保持。
相對于現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果
(1) 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單,易于制造和使用;
(2) 常溫低溶氧保藏方式省去了低溫冷庫保藏環(huán)節(jié),節(jié)省了成本;
(3) 本技術(shù)省去了由培養(yǎng)到保藏的中間環(huán)節(jié),如沉淀、過濾、濃縮、裝罐保藏等 過程,縮減了生產(chǎn)工藝,節(jié)省了生產(chǎn)成本和勞動力。
(4) 本發(fā)明采用的常溫低溶氧保藏正符合硝化菌使用的環(huán)境,如水產(chǎn)養(yǎng)殖、廢水 處理和生活污水處理,從而縮短了硝化菌馴化時間,加快了硝化菌作用時間。
(5) 本發(fā)明提供一種可以長久保藏硝化菌亞硝酸鹽降解活性的方法和設(shè)備,實(shí)現(xiàn) 硝化菌的規(guī)?;a(chǎn)。
圖l是硝化菌培養(yǎng)及原位保藏反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明,需要說明的是,這些實(shí)施例并不構(gòu)成對 本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
如圖1所示,本發(fā)明的硝化菌常溫低溶氧保藏反應(yīng)器包括罐蓋l、進(jìn)氣管2、分布器
3、培養(yǎng)基溶液4、罐體5、出氣管6,分布器3位于罐體5內(nèi),進(jìn)氣管2和出氣管6分別 伸入罐體5內(nèi)與分布器3連接,可通過進(jìn)氣管2和出氣管6上下調(diào)節(jié)分布器3在罐體中 位置。分布器可以為空氣分布器,由進(jìn)氣管2和出氣管6連接,懸垂于反應(yīng)器中,由于 進(jìn)氣管2和出氣管6為軟管,如橡膠管或硅膠管等,可通過插拔上下移動調(diào)整。通氣時, 氧氣通過進(jìn)氣管2進(jìn)入分布器3,再進(jìn)入位于分布器3上端的培養(yǎng)基溶液4,使培養(yǎng)基中 均勻溶氧。培養(yǎng)基溶液4為常規(guī)培養(yǎng)基,1000mL水中含有NaHC03 1.0-2.0g、 NaN02 L2-2.2g、 Na2CO30.1-1.0g、 NaCl 0.1-0.8g、 KH2P04 0.1-0.8g、 MgS04 0.1-0.8g禾Q FeS04 0.005隱0.1g, pH為7.0-7.8。 實(shí)施例l
維氏硝化桿菌常溫低溶氧保藏方法操作工藝如下
(1) 培養(yǎng)保藏反應(yīng)器的準(zhǔn)備。反應(yīng)器應(yīng)為可密閉容器,由氣泵供氣,氣體為純氧,
通氣量可進(jìn)行調(diào)節(jié)。反應(yīng)器中液體裝液量為75%。
(2) 培養(yǎng)基溶液準(zhǔn)備1000mL水中含有NaHCO3 l.Og、 NaN022.2g、 Na2CO30.1g、 NaCl 0.8g、 KH2P04 O.lg、 MgS04 0.8g和FeS04 0'005g, pH為7.3。
(3) 維氏硝化桿菌培養(yǎng)階段。由氣泵通氣,經(jīng)由底部分布器,使培養(yǎng)基中溶氧》 5mgA,同時監(jiān)測硝化菌的菌體量。
(4) 保藏階段的準(zhǔn)備。當(dāng)維氏硝化桿菌濃度達(dá)到1.87gMLSS/l時,將分布器調(diào)整, 使其距離頂部2/3處,同時降低通氣量,使上層液體溶氧為0.8g/l。
(5) 保藏階段。向培養(yǎng)基中添加1.8g/l的甘油。
該方法保持低溶氧的缺氧環(huán)境,同時又有有機(jī)碳源的存在,可使硝化菌的硝酸鹽氧 化還原酶保持活性,從而提高硝化菌保藏時間。經(jīng)檢測亞硝酸鹽降解速率的衰減情況, 通過上述方法,維氏硝化桿菌亞硝酸鹽降解活性的半衰期達(dá)到185天。 實(shí)施例2
維氏硝化桿菌常溫低溶氧保藏方法操作工藝如下
(1) 培養(yǎng)保藏反應(yīng)器的準(zhǔn)備。反應(yīng)器應(yīng)為可密閉容器,由氣泵供氣,氣體為過濾空 氣,通氣量可進(jìn)行調(diào)節(jié)。反應(yīng)器中液體裝液量為70%。
(2) 培養(yǎng)基溶液準(zhǔn)備1000mL水中含有NaHCO3 2.0g、 NaN021.2g、 Na2CO31.0g、 NaCl O.lg、 KH2P04 0.8g、 MgS04 O.lg和FeS04 O.lg, pH為7.0。
(3) 維氏硝化桿菌培養(yǎng)階段。由氣泵通氣,經(jīng)由底部分布器,使培養(yǎng)基中溶氧》 5mg/l,同時監(jiān)測硝化菌的菌體量。
(4) 保藏階段的準(zhǔn)備。當(dāng)硝化菌的菌量達(dá)到1.83gMLSS/l時,將分布器調(diào)整,使其 距離頂部2/3處,同時降低通氣量,使上層液體溶氧為0.5g/l。
(5) 保藏階段。向培養(yǎng)基中添加3.0g/l的有甘油。
這樣,保持低溶氧的缺氧環(huán)境,同時又有有機(jī)碳源的存在,可使硝化菌的硝酸鹽氧 化還原酶保持活性,從而提高硝化菌保藏時間。經(jīng)檢測亞硝酸鹽降解速率的衰減情況, 通過上述方法,維氏硝化桿菌亞硝酸鹽降解活性的半衰期達(dá)到210天。 實(shí)施例3
維氏硝化桿菌常溫低溶氧保藏方法操作工藝如下-
(1) 培養(yǎng)保藏反應(yīng)器的準(zhǔn)備。反應(yīng)器應(yīng)為可密閉容器,由氣泵供氣,氣體為過濾空 氣,通氣量可進(jìn)行調(diào)節(jié)。反應(yīng)器中液體裝液量為70%。
(2) 培養(yǎng)基溶液準(zhǔn)備1000mL水中含有NaHCO3 1.5g、 NaNO22.0g、 Na2CO30.6g、 NaCl 0.5g、 KH2P04 0.5g、 MgS04 0.4g和FeS04 0.008g, pH為7.5。
(3) 維氏硝化桿菌培養(yǎng)階段。由氣泵通氣,經(jīng)由底部分布器,使培養(yǎng)基中溶氧》 5mg/l,同時監(jiān)測硝化菌的菌體量。
(4) 保藏階段的準(zhǔn)備。當(dāng)硝化菌的菌量達(dá)到1.79gMLSS/l時,將分布器調(diào)整,使其 距離頂部2/3處,同時降低通氣量,使上層液體溶氧為0.3g/l。
(5) 保藏階段。向培養(yǎng)基中添加2.7g/l的有甘油。 該方法保持低溶氧的缺氧環(huán)境,同時又有有機(jī)碳源的存在,可使硝化菌的硝酸鹽氧
化還原酶保持活性,從而提高硝化菌保藏時間。經(jīng)檢測亞硝酸鹽降解速率的衰減情況,
通過上述方法,維氏硝化桿菌亞硝酸鹽降解活性的半衰期達(dá)到220天。
實(shí)施例4
維氏硝化桿菌常溫低溶氧保藏方法操作工藝如下
(1) 培養(yǎng)保藏反應(yīng)器的準(zhǔn)備。反應(yīng)器應(yīng)為可密閉容器,由氣泵供氣,氣體為過濾空 氣,通氣量可進(jìn)行調(diào)節(jié)。反應(yīng)器中液體裝液量為70%。
(2) 培養(yǎng)基溶液準(zhǔn)備1000mL水中含有NaHCO3 1.8g、 NaN021.5g、 Na2CO30.6g、 NaC10.8g、 KH2PO40.5g、 MgS04 0.2g和FeS04 0.006g, pH為7.6。
(3) 維氏硝化桿菌培養(yǎng)階段。由氣泵通氣,經(jīng)由底部分布器,使培養(yǎng)基中溶氧》 5mg/1,同時監(jiān)測硝化菌的菌體量。
(4) 保藏階段的準(zhǔn)備。當(dāng)硝化菌的菌量達(dá)到1.81gMLSS/l時,將分布器調(diào)整,使其 距離頂部2/3處,同時降低通氣量,使上層液體溶氧為0.4g/l。(5)保藏階段。向培養(yǎng)基中添加1.8g/I的有葡萄糖。 這樣,保持低溶氧的缺氧環(huán)境,同時又有有機(jī)碳源的存在,可使硝化菌的硝酸鹽氧化還 原酶保持活性,從而提高硝化菌保藏時間。經(jīng)檢測亞硝酸鹽降解速率的衰減情況,通過 上述方法,維氏硝化桿菌亞硝酸鹽降解活性的半衰期達(dá)到170天。 實(shí)施例5
維氏硝化桿菌常溫低溶氧保藏方法操作工藝如下
(1) 培養(yǎng)保藏反應(yīng)器的準(zhǔn)備。反應(yīng)器應(yīng)為可密閉容器,由氣泵供氣,氣體為過濾空 氣,通氣量可進(jìn)行調(diào)節(jié)。反應(yīng)器中液體裝液量為70%。
(2) 培養(yǎng)基溶液準(zhǔn)備1000mL水中含有NaHCO3 1.5g、 NaN021.5g、 Na2CO30.5g、 NaCl 0.3g、 KH2P04 0.6g、 MgS04 0.6g和FeS04 0.006g, pH為7.8。
(3) 維氏硝化桿菌培養(yǎng)階段。由氣泵通氣,經(jīng)由底部分布器,使培養(yǎng)基中溶氧》 5mg/l,同時監(jiān)測硝化菌的菌體量。
(4) 保藏階段的準(zhǔn)備。當(dāng)硝化菌的菌量達(dá)到1.81gMLSS/1時,將分布器調(diào)整,使其 距離頂部2/3處,同時降低通氣量,使上層液體溶氧為0.4g/l。
(5) 保藏階段。向培養(yǎng)基中添加3.0g/l的有葡萄糖。 該方法保持低溶氧的缺氧環(huán)境,同時又有有機(jī)碳源的存在,可使硝化菌的硝酸鹽氧
化還原酶保持活性,從而提高硝化菌保藏時間。經(jīng)檢測亞硝酸鹽降解速率的衰減情況,
通過上述方法,維氏硝化桿菌亞硝酸鹽降解活性的半衰期達(dá)到181天。
實(shí)施例6
維氏硝化桿菌常溫低溶氧保藏方法操作工藝如下
(1) 培養(yǎng)保藏反應(yīng)器的準(zhǔn)備。反應(yīng)器應(yīng)為可密閉容器,由氣泵供氣,氣體為過濾空 氣,通氣量可進(jìn)行調(diào)節(jié)。反應(yīng)器中液體裝液量為70%。
(2) 培養(yǎng)基溶液準(zhǔn)備1000mL水中含有NaHCO3 1.4g、 NaN021.6g、 Na2CO30.5g、 NaC10.6g、 KH2PO40.5g、 MgS04 0.5g和FeS04 0.008g, pH為7.5。
(3) 維氏硝化桿菌培養(yǎng)階段。由氣泵通氣,經(jīng)由底部分布器,使培養(yǎng)基中溶氧》 5mg/l,同時監(jiān)測硝化菌的菌體量。
(4) 保藏階段的準(zhǔn)備。當(dāng)硝化菌的菌量達(dá)到1.91gMLSS/l時,將分布器調(diào)整,使其 距離頂部2/3處,同時降低通氣量,使上層液體溶氧為0.3g/l。
(5) 保藏階段。向培養(yǎng)基中添加2.7g/l的有葡萄糖。
該方法保持低溶氧的缺氧環(huán)境,同時又有有機(jī)碳源的存在,可使硝化菌的硝酸鹽氧化還原酶保持活性,從而提高硝化菌保藏時間。經(jīng)檢測亞硝酸鹽降解速率的衰減情況, 通過上述方法,維氏硝化桿菌亞硝酸鹽降解活性的半衰期達(dá)到183天。
權(quán)利要求
1、一種用于一體化硝化菌培養(yǎng)與保藏的反應(yīng)器,其特征在于,該反應(yīng)器包括罐蓋、進(jìn)氣管、分布器、罐體、出氣管;分布器位于罐體內(nèi),進(jìn)氣管和出氣管分別伸入罐體內(nèi)與分布器連接,可通過進(jìn)氣管和出氣管上下調(diào)節(jié)分布器在罐體中位置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布器用于一體化硝化菌培養(yǎng)與保藏的反應(yīng)器,其特征在 于,所述分布器為空氣分布器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布器用于一體化硝化菌培養(yǎng)與保藏的反應(yīng)器,其特征在 于,所述的進(jìn)氣管2和出氣管6為橡膠軟管或硅膠軟管。
4、 一種一體化硝化菌培養(yǎng)與保藏的方法,其特征在于,培養(yǎng)階段和保藏階段在同一 設(shè)有進(jìn)氣管與出氣管及空氣分布器的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行;培養(yǎng)階段,空氣分布器位于容器的 底部,溫度保持在20-35℃范圍內(nèi),培養(yǎng)基溶氧高于2. Omg/L;保藏階段,溫度保持在20-35 ℃范圍內(nèi),空氣分布器調(diào)節(jié)距離底部1/3以上,培養(yǎng)基溶氧低于0. 8mg/L,按照培養(yǎng)基的 體積,加入1. 8-3. Og/L的甘油或葡萄糖。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的常溫低溶氧硝化菌保藏方法,其特征在于,所述保藏階段, 溫度保持在25-30℃范圍內(nèi)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的常溫低溶氧硝化菌保藏方法,其特征在于,所述保藏階段, 降解溶氧低于0. 5mg/L。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的常溫低溶氧硝化菌保藏方法,其特征在于,所述保藏階段, 按照培養(yǎng)基的體積,加入2. 0-2. 7g/L的甘油或葡萄糖。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的常溫低溶氧硝化菌保藏方法,其特征在于,所述降解溶氧 低于0.1mg/L,按照培養(yǎng)基的體積,加入2.5g/L的甘油。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的常溫低溶氧硝化菌保藏方法,其特征在于,所述培養(yǎng)基為 1000mL水中含有NaHCO3 1.0-2.0g、 NaN02 1.2-2.2g、 Na2CO30.1-1.0g、 NaCl 0.1-0.8g、 KH2P04 0.1-0.8g、 MgS04 0.1-0.8g和FeS04 0.005-0.lg, pH為7.0-7.8。
全文摘要
本發(fā)明公開了一體化硝化菌培養(yǎng)與保藏的方法及反應(yīng)器。該反應(yīng)器分布器位于罐體內(nèi),進(jìn)氣管和出氣管分別伸入罐體內(nèi)與分布器連接,可通過進(jìn)氣管和出氣管上下調(diào)節(jié)分布器在罐體中位置。培養(yǎng)階段和保藏階段在同一設(shè)有進(jìn)氣管與出氣管及空氣分布器的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行;培養(yǎng)階段,空氣分布器位于容器的底部,溫度保持在20-35℃,培養(yǎng)基溶氧高于2.0mg/L;保藏階段,溫度保持在20-35℃,空氣分布器調(diào)節(jié)距離底部1/3以上,培養(yǎng)基溶氧低于0.8mg/L,按照培養(yǎng)基的體積,加入1.8-3.0g/L的甘油或葡萄糖。該發(fā)明使得硝化菌半衰期達(dá)到170-220天,減少了生產(chǎn)環(huán)節(jié),提高了工作效率,為大規(guī)模生產(chǎn)硝化菌菌劑提供了技術(shù)支持。
文檔編號C12M1/00GK101200687SQ20071003249
公開日2008年6月18日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者杰 任, 林煒鐵 申請人:華南理工大學(xué)