CN104450558A - 一种海洋厌氧氨氧化菌的富集培养方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海洋厌氧氨氧化菌的富集培养方法，其特征在于：从具有硝化-反硝化功能的污泥中提取淡水厌氧氨氧化菌 Candidatus Kuenenia ，然后通过梯度盐度海水驯化淡水厌氧氨氧化菌 Candidatus Kuenenia 成为海水厌氧氨氧化菌 Candidatus Scalindua 。这种海洋厌氧氨氧化菌的富集培养方法，对于推动厌氧氨氧化菌的研究、扩大厌氧氨氧化工艺的应用具有重要的现实意义。

Description

一种海洋厌氧氨氧化菌的富集培养方法

技术领域

本发明涉及一种细菌的富集培养方法，特别是一种海洋厌氧氨氧化菌的富集培养方法。

背景技术

厌氧氨氧化菌是一类能够将氨氮和亚硝氮按1:1.32的比例转化成氮气的自养型厌氧细菌。该菌特殊的细胞结构和生理特性，以及由此开发出的厌氧氨氧化新型废水生物脱氮工艺，使该菌在微生物学和环境工程界备受关注。厌氧氨氧化菌广泛存在于多种自然和人工环境中。目前发现的厌氧氨氧化菌共分5个属，12个种，其中“Candidatus Scalindua”属被认为是海洋厌氧氨氧化菌。该菌属能够生存于海洋这一盐度较高的环境中，因此具有耐盐特性，可用于高盐度废水的脱氮处理。但由于厌氧氨氧化菌的世代时间长达11天，细胞产率低，用传统的微生物学方法难以获得富集培养物，而海洋厌氧氨氧化菌目前只从海洋底泥、海洋次氧化带，入海口处有所发现，且含量较低，因此欲从天然环境中获取海洋厌氧氨氧化菌并用于高盐废水的处理，难度较大。

所以说研究海洋厌氧氨氧化菌的富集培养方法，对于推动厌氧氨氧化菌的研究、扩大厌氧氨氧化工艺的应用具有重要的现实意义。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出一种时间短、效率高，能够产业化获得海洋厌氧氨氧化菌的富集培养方法。

本发明的技术解决方案是：一种海洋厌氧氨氧化菌的富集培养方法，其特征在于：从具有硝化-反硝化功能的污泥中提取淡水厌氧氨氧化菌Candidatus Kuenenia，然后通过梯度盐度海水驯化淡水厌氧氨氧化菌Candidatus Kuenenia成为海水厌氧氨氧化菌Candidatus Scalindua，其中驯化过程采用以下步骤和参数进行：通过稀释海水的方式调整进水海水盐度分别为10‰、20‰和30‰，在每个盐度下驯化时，其条件均为反应温度35-38℃，每种盐度的海水的pH 8-9，厌氧反应器的水力停留时间6-8小时，在维持每个盐度的海水中NH₄ ⁺-N和NO₂ ^--N的浓度比值为1:1-1.3的前提下，将海水中的NH₄ ⁺-N和NO₂ ^--N的浓度在160-180天内均匀、逐次的由150 mg/L提高至350 mg/L-400 mg/L，每次提升浓度14-28 mg/L，并始终保证出水海水的浓度范围在10 mg/L-30 mg/L，经驯化后，总氮容积去除负荷为2.80-3.00 kgN/m³/d，通过电镜观察污泥中细菌细胞结构，发现其细胞壁表面具有类菌毛状结构，经16S rNDA鉴定其为海水厌氧氨氧化菌Candidatus Scalindua。

所述的具有硝化-反硝化功能的污泥为取自城市污水处理厂的好氧活性污泥。

将所述的具有硝化-反硝化功能的污泥经过30 分钟沉淀处理后，将上清液废弃，取下部浓缩的高浓度污泥混合液作为接种物进行驯化，该作为接种物的污泥混合液的悬浮固体浓度MLSS为15-20 g/L，污泥混合液的挥发性悬浮固体浓度MLVSS为10-15 g/L，MLVSS/MLSS为0.6-0.75，硝化活性为10-30 mgNH₄ ⁺-N/gVSS/h，反硝化活性为20-40 mgNH₄ ⁺-N/gVSS/h，

然后利用含有氨和亚硝酸盐的淡水作为模拟废水来驯化上述污泥混合液，该模拟废水中NH₄ ⁺-N和NO₂ ^--N的浓度比值为1: 1-1.3，且该模拟废水中的各矿物元素的含量为：

Ca²⁺  0.003-0.004 mmol/L

Fe²⁺  0.06-0.08 mmol/L

Mg²⁺  1.20-1.25 mmol/L

Mn²⁺  0.006-0.007 mmol/L

Cu²⁺  0.001-0.002 mmol/L

Zn²⁺  0.0015-0.0016 mmol/L

Ni²⁺  0.0007-0.0008 mmol/L，

驯化过程中，控制反应温度35-38℃，模拟废水的pH 8-9，厌氧反应器的水力停留时间4-12小时，基质去除率控制在90%以上，总氮容积去除负荷为1.50-2.00 kgN/m³/d，当污泥混合液中的污泥颜色由黄褐色变为红色，经16S rDAN鉴定污泥中含有典型淡水厌氧氨氧化菌Candidatus Kuenenia属，成功提取淡水厌氧氨氧化菌。

本发明同现有技术相比，具有如下优点：

利用本种方法进行海洋厌氧氨氧化菌的富集和培养，相比于传统的从天然海水中获取海洋厌氧氨氧化菌的方法，具有难度小，获得容易，成本低等优点，利用这种方法能够获得大量的海洋厌氧氨氧化菌，而传统的从海洋底泥、海洋次氧化带的海水中提取海洋厌氧氨氧化菌的方法则难以实现上述效果。因此可以说该方法对于推动厌氧氨氧化菌的研究、扩大厌氧氨氧化工艺的应用具有重要的现实意义。

具体实施方式

下面将说明本发明的具体实施方式。

在上流式厌氧生物膜反应器中，将从城市污水处理厂中获得的、具有硝化-反硝化功能的好氧污泥，经过30 分钟沉淀处理后，将上清液废弃，取下部浓缩的高浓度污泥混合液作为接种物进行驯化。这种作为接种物的污泥混合液的悬浮固体浓度（MLSS）为15-20 g/L，污泥混合液的挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）为10-15 g/L，MLVSS\MLSS为0.6-0.75，硝化活性为10-30 mgNH₄ ⁺-N/gVSS/h，反硝化活性为20-40 mgNH₄ ⁺-N/gVSS/h。

然后利用含有氨和亚硝酸盐的淡水作为模拟废水来驯化上述污泥混合液，该模拟废水中NH₄ ⁺-N和NO₂ ^--N的浓度比值为1: 1-1.3，且该模拟废水中的各矿物元素的含量为：Ca²⁺ 0.003-0.004 mol/L、Fe²⁺ 0.06-0.08 mmol/L、Mg²⁺ 1.20-1.25 mmol/L、Mn²⁺ 0.006-0.007 mmol/L、Cu²⁺ 0.001-0.002 mmol/L、Zn²⁺ 0.0015-0.0016 mmol/L、Ni²⁺ 0.0007-0.0008 mmol/L。驯化过程中，控制温度35-38℃，模拟废水的pH 8-9，厌氧反应器的水力停留时间4-12小时，基质去除率控制在90%以上，总氮容积去除负荷为1.50-2.00 kgN/m³/d，当污泥混合液中的污泥颜色由黄褐色变为红色，经16S rDAN鉴定污泥中含有典型淡水厌氧氨氧化菌Candidatus Kuenenia属，成功提取淡水厌氧氨氧化菌Candidatus Kuenenia。

然后采用梯度盐度海水驯化淡水厌氧氨氧化菌Candidatus Kuenenia。通过稀释海水的方式调整进水海水盐度分别为10‰、20‰和30‰，在每个盐度下驯化时，其条件均为反应温度35-38℃，每种盐度的海水的pH 8-9，厌氧反应器的水力停留时间6-8小时，在维持每个盐度的海水中NH₄ ⁺-N和NO₂ ^--N的浓度比值为1:1-1.3的前提下，将海水中的NH₄ ⁺-N和NO₂ ^--N的浓度在160-180天内均匀、逐次的由150 mg/L提高至350 mg/L-400 mg/L，并且每一次提升的浓度范围是14-28 mg/L，同时还要始终保证出水海水的浓度范围在10 mg/L到30 mg/L，经驯化后，总氮容积去除负荷为2.80-3.00 kgN/m³/d。通过电镜观察污泥中细菌细胞结构，发现其细胞壁表面具有类菌毛状结构，经16S rDAN鉴定其为海水厌氧氨氧化菌Candidatus Scalindua，这样就成功的获得了海水厌氧氨氧化菌Candidatus Scalindua。

Claims (3)

1.一种海洋厌氧氨氧化菌的富集培养方法，其特征在于：从具有硝化-反硝化功能的污泥中提取淡水厌氧氨氧化菌Candidatus Kuenenia，然后通过梯度盐度海水驯化淡水厌氧氨氧化菌Candidatus Kuenenia成为海水厌氧氨氧化菌Candidatus Scalindua，其中驯化过程采用以下步骤和参数进行：通过稀释海水的方式调整进水海水盐度分别为10‰、20‰和30‰，在每个盐度下驯化时，其条件均为反应温度35-38℃，每种盐度的海水的pH 8-9，厌氧反应器的水力停留时间6-8小时，在维持每个盐度的海水中NH₄ ⁺-N和NO₂ ^--N的浓度比值为1:1-1.3的前提下，将海水中的NH₄ ⁺-N和NO₂ ^--N的浓度在160-180天内均匀、逐次的由150 mg/L提高至350 mg/L-400 mg/L，每次提升浓度14-28 mg/L，并始终保证出水海水的浓度范围在10 mg/L-30 mg/L，经驯化后，总氮容积去除负荷为2.80-3.00 kgN/m³/d，通过电镜观察污泥中细菌细胞结构，发现其细胞壁表面具有类菌毛状结构，经16S rNDA鉴定其为海水厌氧氨氧化菌Candidatus Scalindua。

2.根据权利要求1所述的海洋厌氧氨氧化菌的富集培养方法，其特征在于：所述的具有硝化-反硝化功能的污泥为取自城市污水处理厂的好氧活性污泥。

3.根据权利要求2所述的海洋厌氧氨氧化菌的富集培养方法，其特征在于：将所述的具有硝化-反硝化功能的污泥经过30 分钟沉淀处理后，将上清液废弃，取下部浓缩的高浓度污泥混合液作为接种物进行驯化，该作为接种物的污泥混合液的悬浮固体浓度MLSS为15-20 g/L，污泥混合液的挥发性悬浮固体浓度MLVSS为10-15 g/L，MLVSS/MLSS为0.6-0.75，硝化活性为10-30 mgNH₄ ⁺-N/gVSS/h，反硝化活性为20-40 mgNH₄ ⁺-N/gVSS/h，

然后利用含有氨和亚硝酸盐的淡水作为模拟废水来驯化上述污泥混合液，该模拟废水中NH₄ ⁺-N和NO₂ ^--N的浓度比值为1: 1-1.3，且该模拟废水中的各矿物元素的含量为：

Ca²⁺  0.003-0.004 mmol/L

Fe²⁺  0.06-0.08 mmol/L

Mg²⁺  1.20-1.25 mmol/L

Mn²⁺  0.006-0.007 mmol/L

Cu²⁺  0.001-0.002 mmol/L

Zn²⁺  0.0015-0.0016 mmol/L

Ni²⁺  0.0007-0.0008 mmol/L，

驯化过程中，控制反应温度35-38℃，模拟废水的pH 8-9，厌氧反应器的水力停留时间4-12小时，基质去除率控制在90%以上，总氮容积去除负荷为1.50-2.00 kgN/m³/d，当污泥混合液中的污泥颜色由黄褐色变为红色，经16S rDAN鉴定污泥中含有典型淡水厌氧氨氧化菌Candidatus Kuenenia属，成功提取淡水厌氧氨氧化菌。