CN105543093B - 一种氨氮降解菌剂保存剂及保存方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氨氮降解菌剂保存剂,由水,抑制剂,抗氧化剂,细胞保护剂和无机盐调节剂组成,其中,所述抑制剂为亚硝酸盐,细胞保护剂为甘油,无机盐调节剂为磷酸二氢盐和磷酸氢二盐。本发明还公开了一种氨氮降解菌剂的保存方法,其采用上述保存剂对氨氮降解菌剂进行保存。相对现有技术中的其他保存方法而言,本发明的突出优势在于:1.氨氮降解菌剂保存剂各组分来源广泛,价格便宜,保存方式相对简便,容易操作,无二次污染等优点;2.氨氮降解菌剂保存中,可有效防止染菌,并且不会对亚硝化菌剂活菌细胞造成伤害,菌剂保存后,代谢活性较为稳定,可满足菌剂应用于污水处理***中硝化功能强化的需要,应用价值极高。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护技术领域,具体涉及一种用于低温保藏氨氮降解菌剂的保存剂以及保存方法,通过保存剂的保护作用,以达到长时间、低成本防止氨氮降解菌剂污染杂菌,保持硝化活性的目的。
背景技术
水资源是人类环境的重要组成部分,是生态***中能量流动和物质循环的介质,是地球上的珍贵资源,是生物生长生存的必须元素之一。
目前,我国水环境污染问题仍然十分严峻,其中,氨氮问题尤为突出,氨氮是控制废水有害物质的重要指标之一,是造成水体富营养化的主要元凶。针对氨氮浓度,生物处理方法因其具有持续性、高效性、无二次污染等优点成为主流技术手段。亚硝化菌是一种专性代谢氨氮的好氧自养菌,能高效,长期代谢废水中的氨氮,是污水氨氮生物处理的主要微生物,但是,由于该氨氮降解菌剂是活性微生物菌剂,因此不易长期保存,活菌死亡较快,而氨氮代谢效果与菌剂中有效活菌数量及代谢活性状态密切相关。因此,如何有效保证菌剂中活菌长时间高活力保存是目前亚硝化菌应用领域亟待解决的一项技术难题,。
现有微生物活菌保存技术多为冷冻干燥保存技术、添加淀粉等干燥制粒保存、在菌剂中添加二甲基亚砜保存以及向菌剂中添加桔皮提取物等。二甲基亚砜具有一定的生物毒性,会导致微生物大量死亡、活性降低等问题,而载体干燥技术对亚硝化菌活性伤害较大,干燥后的亚硝化菌剂难以恢复代谢活性,冷冻干燥技术是一项有效的保存亚硝化菌活菌的方法,但该方法相对繁琐,对技术设备要求高,生产量小,一般仅限于实验室或工业生产中保存菌种使用。微生物菌剂的保存时间和保存条件直接影响着他的应用效果,成为其推广应用的技术瓶颈。目前,针对如何有效的保存亚硝化菌活菌制剂的方法国内鲜有相关报道,综上所述,目前在亚硝化菌剂生产应用中尚缺乏高效经济可行的长效保存技术和方法。
发明内容
本发明的目的是针对氨氮降解菌活菌制剂保存中存活率低,杂菌污染严重,代谢活性降低等问题,为氨氮降解菌剂提供一种保存效率高、适应性好、成本低廉的低温保藏保存剂以及保存方法,以保障其在应用时具有较高的活菌数以及较强的代谢活性。其中,本发明中所述氨氮降解菌剂是指亚硝化菌。
为实现上述目的,本发明一方面提供了一种氨氮降解菌剂保存剂,由水,抑制剂,抗氧化剂,细胞保护剂和无机盐调节剂组成,其中,所述抑制剂为亚硝酸盐,细胞保护剂为甘油,无机盐调节剂为磷酸二氢盐和磷酸氢二盐。
可选地,根据本发明的氨氮降解菌剂保存剂,所述抗氧化剂为D-抗坏血酸。
可选地,根据本发明的氨氮降解菌剂保存剂,每1L保存剂中含有亚硝酸盐0.08-0.23g,D-异抗坏血酸0.05-0.15g,甘油4-12mL,磷酸二氢盐0.13-0.38g,磷酸氢二盐2-6g,余量为水。
可选地,根据本发明的氨氮降解菌剂保存剂,所述亚硝酸盐为亚硝酸钠。
可选地,根据本发明的氨氮降解菌剂保存剂,所述磷酸二氢盐为磷酸二氢钠,所述磷酸氢二盐为磷酸氢二钾。
可选地,根据本发明的氨氮降解菌剂保存剂,每1L保存剂中含有亚硝酸钠0.15g,D-异抗坏血酸0.1g,甘油8mL,磷酸二氢钠0.25g,磷酸氢二钾4.10g,余量为水。
本发明另一方面还提供了一种氨氮降解菌剂的保存方法,该保存方法采用上述保存剂对氨氮降解菌剂进行保存。
可选地,根据本发明的保存方法,所述方法包括步骤:将氨氮降解菌剂细胞重悬于所述氨氮降解菌剂保存剂中,然后置于0-4℃低温保存。
相对现有技术中的其他保存方法而言,本发明的突出优势在于:
1.氨氮降解菌剂保存剂各组分来源广泛,价格便宜,保存方式相对简便,容易操作,无二次污染等优点;
2.氨氮降解菌剂保存中,可有效防止染菌,并且不会对亚硝化菌活菌细胞造成伤害,菌剂保存后,代谢活性较为稳定,可满足菌剂应用于污水处理***中硝化功能强化的需要,应用价值极高。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式对本发明作进一步的描述。
在下面的实施例中所用的氨氮降解菌剂均为自主发酵生产扩培浓缩而成。
一方面,本发明提供了一种氨氮降解菌剂保存剂,其由水,抑制剂,抗氧化剂,细胞保护剂和无机盐调节剂组成,其中,所述抑制剂为亚硝酸盐,细胞保护剂为甘油,无机盐调节剂为磷酸二氢盐和磷酸氢二盐。在所述保存剂中,发酵培养的氨氮降解菌剂通过添加抗氧化剂保护细胞免受氧化损伤,通过添加抑制剂防止杂菌污染,而抑制剂本身为亚硝化菌代谢产物,对亚硝化菌影响较小,无机盐调节剂具有调节渗透压及pH缓冲两个功能,为亚硝化菌在保存过程中提供合适的保存环境,保护剂可以有效的保护亚硝化菌细胞不受破坏。通过上述组分的共同作用,从而实现亚硝化菌的有效保存,保证其代谢活性。
优选地,所述氨氮降解菌剂保存剂中使用的抗氧化剂为D-抗坏血酸。将上述亚硝酸盐,D-抗坏血酸,磷酸二氢盐和磷酸氢二盐分别溶于水中制成水溶液,将各水溶液混合,然后加入甘油,再加水补充至目标体积即可制成氨氮降解菌剂保存剂。具体地,每1L保存剂中含有亚硝酸盐0.08-0.23g,D-异抗坏血酸0.05-0.15g,甘油4-12mL,磷酸二氢盐0.13-0.38g,磷酸氢二盐2-6g,余量以水补齐。可以理解的是,其他的抗氧化剂也适用于本发明。
进一步优选地,所述亚硝酸盐为亚硝酸钠,所述磷酸二氢盐为磷酸二氢钠,所述磷酸氢二盐为磷酸氢二钾。此时,每1L保存剂中含有亚硝酸钠0.15g,D-异抗坏血酸0.1g,甘油8mL,磷酸二氢钠0.25g,磷酸氢二钾4.10g,余量为水。
另一方面,本发明提供了一种利用上述氨氮降解菌剂对氨氮降解菌剂进行保存的方法。所述方法包括以下步骤:将氨氮降解菌剂细胞重悬于所述氨氮降解菌剂保存剂中,然后置于0-4℃低温保存即可。一般地,该保存剂中氨氮降解菌剂的细胞浓度小于1015cfu/mL较为适宜,能够最大程度保证保存后菌剂的活性。
根据本发明提出的氨氮降解菌剂保存剂组成的可选因素较多,可以设计出多种实施例,因此具体的实施例仅作为本发明的具体实现方式的示例性说明,而不构成对本发明范围的限制。为了具体的描述本发明,选择以下实施例进行示例性说明。
实施例1
本实施例中,氨氮降解菌剂保存剂的组成为:亚硝酸盐0.08g,D-异抗坏血酸0.15g,甘油4mL,磷酸二氢盐0.38g,磷酸氢二盐2g和适量水。
将上述除甘油之外的物质分别溶于水中制成水溶液,将各水溶液混合,然后加入甘油,再补充水至1L,即制得氨氮降解菌剂保存剂。
实施例2
本实施例中,氨氮降解菌剂保存剂的组成为:亚硝酸钠0.15g,D-异抗坏血酸0.1g,甘油8mL,磷酸二氢钠0.25g,磷酸氢二钾4.1g和适量水。
将上述除甘油之外的物质分别溶于水中制成水溶液,将各水溶液混合,然后加入甘油,补充水至1L,即制得氨氮降解菌剂保存剂。
实施例3
本实施例中,氨氮降解菌剂保存剂的组成为:亚硝酸盐0.23g,D-异抗坏血酸0.05g,甘油12mL,磷酸二氢盐0.13g,磷酸氢二盐6g和适量水。
将上述除甘油之外的物质分别溶于水中制成水溶液,将各水溶液混合,然后加入甘油,补充水至1L,即制得氨氮降解菌剂保存剂。
实施例4
本实施例中,氨氮降解菌剂保存剂的组成为:亚硝酸钠0.08g,D-异抗坏血酸0.05g,甘油12mL,磷酸二氢钠0.13g,磷酸氢二钾2g和适量水。
将上述除甘油之外的物质分别溶于水中制成水溶液,将各水溶液混合,然后加入甘油,补充水至1L,即制得氨氮降解菌剂保存剂。
实施例5
本实施例中,氨氮降解菌剂保存剂的组成为:亚硝酸盐0.23g,D-异抗坏血酸0.15g,甘油4mL,磷酸二氢盐0.38g,磷酸氢二盐6g和适量水。
将上述除甘油之外的物质分别溶于水中制成水溶液,将各水溶液混合,然后加入甘油,补充水至1L,即制得氨氮降解菌剂保存剂。
本发明的保存方法操作简单,使用的保存剂价格低廉,从而大大降低了菌剂保存的成本并提高了保存效果。为了更好地说明本发明氨氮降解菌剂保存剂的保存效果以及保存后菌剂的生物活性,申请人进行了如下测试例1-3。
测试例1亚硝化菌剂低温保存剂保存效果
发酵扩培后的亚硝化菌剂经浓缩后,分别用不同组分和配比的保存剂稀释重悬,充分混匀后,置于4℃环境低温保存,保存期间,用MPN法(最大可能数法)对菌剂进行活菌计数,并考察菌剂在废水中代谢活性情况及染菌情况。
(1)亚硝化菌剂保存
1号作为空白对照组,由去离子水作为保存剂,2-5号分别按表1所示组分配比,加去离子水按照上述保存剂的制备过程制成25L保存剂,将浓缩后的亚硝化菌剂稀释重悬于装有1-5号保存剂的25L容积的封闭水桶中,然后置于4℃冷库,低温保存。
表1亚硝化菌剂保存剂组成
(2)保存后活菌数变化情况
分别用MPN法测定保存六个月前后活菌数,变化情况见表2。结果显示,不添加本发明保存剂保存的亚硝化菌剂保存效果较差,菌剂呈黑色,并伴有浓重异味,倾倒时较粘稠,而4号5号的表观状态也有不同程度的变质,3号虽表观状态良好,但保存后活菌数较少,综上所述,2号配方保存效果最佳。
表2活菌数变化情况
(3)保存后亚硝化菌剂活性标定
对六个月保存前后的亚硝化菌剂进行活性标定,具体实施步骤如下:取亚硝化菌剂50mL置于500mL锥形瓶中,添加150mL代谢活性标定培养基,30℃振荡培养,每2h取样测定培养基中氨氮浓度,根据氨氮浓度变化拟合氨氮代谢曲线,由曲线方程可知亚硝化菌剂氨氮代谢活性。具体代谢活性变化见表3。分析可知,经过六个月的保存,2号配方保护剂能更好的保存亚硝化菌剂的代谢活性。
表3代谢活性变化情况
其中,所使用的代谢活性标定培养基为:(NH4)2SO4 1.55g,KH2PO4 0.2g,MgSO4·7H2O 0.04g,CaCl2 0.02g,pH 7.5-7.8。
(4)染菌情况变化
分别对保存前后的亚硝化菌剂进行镜检,观察染菌情况,具体结果如下表4所示。分析可知,2号配方保存剂保存效果优于其他几组配方,在六个月的保存后没有产生染菌情况。
表4染菌情况变化
上述实验结果显示,本发明所述氨氮降解菌剂保存剂能有效保存活菌数量、维持代谢活性,并可有效防止杂菌污染。
测试例2保存后的亚硝化菌剂对市政污水的处理效果
处理对象为取自天津市咸阳路污水处理厂的待处理废水,运行方式为10L水桶内曝气处理。具体实施步骤如下:将表1中编号2保存剂保存6个月后的亚硝化菌剂按1000:1的投加比例投加入10L待处理废水中,调节pH为7.4-7.8,室温(20℃-25℃)下曝气运行1d,离心取上清,按照《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》测定氨氮。结果显示,氨氮去除率为95.6%。
实施例3保存后的亚硝化菌剂对工业污水的处理效果
处理对象为山东某化工厂污水处理站待处理废水,具体实施步骤如下:于该废水处理站生化池中,投加表1中编号2保存剂保存6个月后的亚硝化菌剂强化氨氮处理,菌剂投加比例为3000:1,处理工艺为普曝法,水温:19℃-21℃,进水氨氮浓度:150mg/L,水力停留时间:1d,取二沉池出水,按照《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》测定氨氮,氨氮去除率达到96.7%。
应该注意的是,上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制,并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中,不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。单词第一、第二以及第三等的使用不表示任何顺序,可将这些单词解释为名称。
Claims (6)
1.一种氨氮降解菌剂保存剂,由水,抑制剂,抗氧化剂,细胞保护剂和无机盐调节剂组成,其中,所述抑制剂为亚硝酸盐,细胞保护剂为甘油,无机盐调节剂为磷酸二氢盐和磷酸氢二盐;
其中,所述抗氧化剂为D-抗坏血酸;
其中,每1L保存剂中含有亚硝酸盐0.08-0.23g,D-异抗坏血酸0.05-0.15g,甘油4-12mL,磷酸二氢盐0.13-0.38g,磷酸氢二盐2-6g,余量为水。
2.根据权利要求1所述的氨氮降解菌剂保存剂,其中,所述亚硝酸盐为亚硝酸钠。
3.根据权利要求2所述的氨氮降解菌剂保存剂,其中,所述磷酸二氢盐为磷酸二氢钠,所述磷酸氢二盐为磷酸氢二钾。
4.根据权利要求3所述的氨氮降解菌剂保存剂,其中,每1L保存剂中含有亚硝酸钠0.15g,D-异抗坏血酸0.1g,甘油8mL,磷酸二氢钠0.25g,磷酸氢二钾4.10g,余量为水。
5.一种氨氮降解菌剂的保存方法,其中,该保存方法采用权利要求1-4中任一项所述的保存剂对氨氮降解菌剂进行保存。
6.根据权利要求5所述的保存方法,其中,所述方法包括步骤:将氨氮降解菌剂细胞重悬于所述氨氮降解菌剂保存剂中,然后置于0-4℃低温保存。
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