CN106754585A - 一种粪产碱杆菌ys302及其应用 - Google Patents

一种粪产碱杆菌ys302及其应用 Download PDF

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Abstract

一种粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)YS302，已于2016年12月26日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，其简称为CGMCC，保藏编号为CGMCC NO.13502。本发明还包括粪产碱杆菌的应用。本发明的优点在于只需加入粪产碱杆菌YS302，不需要加入额外的填料，能同时降解污水和臭气中氨氮和硫化氢，减少污水处理的成本，进一步缩小成本和处理所需要的空间和时间，给环境工作者提供了一个良好的方法和技术支持。

Description

一种粪产碱杆菌YS302及其应用
技术领域
本发明涉及一种粪产碱杆菌YS302及其应用。
背景技术
当前，我国城市垃圾集中处置的主要方式是城市垃圾填埋和堆肥。在垃圾填埋和堆肥的过程中会产生大量氨气和硫化氢，石油工业和煤炭工业都会产生高浓度的硫化氢和其他污染物，而这些高浓度的氨气和硫化氢都具有刺激性气味和腐蚀性，不仅对人的身体造成严重伤害，还污染环境、污染地下水源。
硫化氢是一种神经毒物，具有臭鸡蛋气味，是恶臭气体主要成分，也是大气污染物中毒性很大的污染物之一，它不仅给人的感官上带来刺激和厌恶，而且直接危害人的身体健康。低浓度硫化氢，会产生较明显的刺激作用，如流泪、眼痛等，引起眼结膜炎，同时极易被肠胃和肺吸收，造成胸痛、胸闷、恶心等，严重时会呼吸困难、心悸，晕厥等。高浓度硫化氢可麻痹人的嗅神经末梢，使人闻不到硫化氢的臭鸡蛋气味，从而使人麻痹、晕厥甚至死亡。
氨气极易溶于水，并与酸反应产生铵盐，主要以硫酸铵和硝酸氨两种形式存在，铵态氮是氨气的主要存在形式之一，其在碱性条件下很容易变成氨气从水环境中逸出，氨能刺激人类的上呼吸道黏膜，严重者可以使人中毒，威胁人的生命，对其质量浓度的检测是衡量氨对灰霾天气PM2.5影响的方法之一。另外，垃圾填埋场在使用期间直至报废以后都会产生大量的渗滤液，垃圾渗滤液中的氨氮含量也越来越高，倘若不加处理，垃圾渗滤液会继续下渗，污染地下水源。
目前，在传统的意义上，同一菌株不能同时脱除污水和臭气中氨氮和硫化氢。例如，CN 102965294 A公开了一种含粪产碱杆菌M50-B1的脱硫除臭剂只能脱硫除臭，而不能同时脱除氨氮，且无论是液体除臭剂还是活性炭为载体的固型除臭剂在处理硫化氢含量均相对较低0.04～0.06mg/m3。因此，亟待开发一种能同时去除污水和臭气中氨气和硫化氢的微生物菌株。
发明内容
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，发明人经过筛选，选育出一株能同时高效降解污水及臭气中氨态氮和硫化氢的粪产碱杆菌YS302，其分类命名为粪产碱杆菌Alcaligenes faecalis，已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC)，保藏编号为CGMCC NO:13502，保藏日期为2016年12月26日，保藏单位地址：中国.北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编100101。
本发明进一步的目的是通过以下技术方案，一种粪产碱杆菌YS302在治理污水及臭气污染中的应用。
进一步，所述粪产碱杆菌YS302在同时降解污水及臭气中氨态氮和硫化氢中的应用。
本发明进一步的目的是通过以下技术方案，一种生物菌降解剂，包含粪产碱杆菌株YS302。
本发明进一步的目的是通过以下技术方案，一种生物菌降解剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述粪产碱杆菌YS302接种到富集培养基中进行发酵培养，控制温度25～30℃，pH6～8，转速150～200rpm，发酵时间36～72小时，制得生物菌降解剂母液；
(2)然后将生物菌降解剂母液按照0.5～1％的比例加入到发酵培养基中进行发酵培养，控制温度25～30℃，pH6～8，转速150～200rpm，发酵时间36～72小时，制得生物菌降解剂。
进一步，步骤(1)中，所述富集培养基由以下含量组分配制而成：牛肉膏5.0～10.0g，蛋白栋5.0～10.0g，五水硫代硫酸钠4.0～10.0g，氯化铵0.4～4.0g,水1000ml，pH值6.0～8.0。
进一步，步骤(2)中，所述发酵培养基由以下含量组分配制而成：氯化铵1.5～4.5g，五水合硫代硫酸钠4.0～10.0g，磷酸氢二钾4.0～14.0g，磷酸二氢钾2.0～6.0g，蔗糖2.0～10.0g，二水合柠檬酸钠1.0～4.0g，六水合氯化镁0.05～0.2g，微量元素2ml，水1000ml。
进一步，所述微量元素由以下含量组分配制而成：EDTA.2Na 57.1g，七水合硫酸锌3.9g，二水合氯化钙7g，四水合氯化锰5.1g，四水合氯化亚铁5.0g，四水合钼酸铵1.1g，二水合氯化铜1.6g，六水合氯化钴1.6g，水1000ml，调节pH至7.0。
本发明进一步的目的是通过以下技术方案，一种生物菌降解剂在治理污水及臭气污染中的应用。
进一步，所述生物菌降解剂在同时降解污水及臭气中氨态氮和硫化氢中的应用，将生物菌降解剂以0.5～1％接种量投入到污水及臭气洗涤液中。
本发明的优点在于能同时降解污水和臭气中氨氮和硫化氢，减少污水处理的成本，而且只需加入本发明粪产碱杆菌YS302，不需要加入额外的填料，进一步缩小成本和处理所需要的空间和时间，给环境工作者提供了一个良好的方法和技术支持。
附图说明
图1为粪产碱杆菌株YS302***发育树。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例1：粪产碱杆菌YS302的分离和鉴定
1、粪产碱杆菌YS302的分离纯化
从南宫餐厨垃圾处理厂中获得垃圾渗滤液，将垃圾渗滤液接入富集培养基中，富集培养基的配制如下：牛肉膏5.0g，蛋白栋10.0g，五水硫代硫酸钠10.0g，氯化铵4g,水1000ml，pH值6.0～8.0，配制分离培养基100ml，接入10ml垃圾渗滤液，然后进行富集，每隔1天加入九水硫化钠0.3g，富集1周。
将富集后的培养基用梯度稀释法，最多稀释一万倍，接入分离培养基中，然后从分离平板中挑出单菌落进行划线纯化，反复纯化4～5次，将得到的纯种的菌落画线培养，放在冰箱中留存备用。其中，分离培养基的配制如下：氯化铵4.0g，五水合硫代硫酸钠10.0g，磷酸氢二钾4g，磷酸二氢钾2g，蔗糖(红糖)10g，二水合柠檬酸钠4g，六水合氯化镁0.2g，微量元素2ml(EDTA.2Na57.1g，七水合硫酸锌3.9g，二水合氯化钙7g，四水合氯化锰5.1g，四水合氯化亚铁5.0g，四水合钼酸铵1.1g，二水合氯化铜1.6g，六水合氯化钴1.6g，水1000ml，调节pH至7.0)，2％的琼脂粉，水1000ml。
2、菌落特征：在分离平板上，菌落淡黄色，半透明状，边缘整齐，正反颜色一样，菌体湿润，其生长后期黄色加深，凸体生长，粘稠有质感，革兰氏染色呈阴性，在显微镜下观察菌体球状。
3、分子鉴定：挑取纯化的YS302单菌落接种于筛选培养基中，在温度为30℃、摇床180r/min的条件下振荡培养24小时，然后以其菌液为模板做PCR扩增菌株的16S rDNA序列，进行测序，YS302 16S rDNA序列如SED ID NO：1所示，其序列长度为1381bp，并将测序结果输入NCBI网站上的BLAST程序进行比对，发现该菌株的基因序列与已登记粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)的序列同源性最高，达到100％。
4、菌株***发育分析：将菌株的16S rRNA序列与http://archive-dtd.ncbi.nlm.nih.gov/网站上进行序列比对获得的粪产碱杆菌16S rRNA序列作比较，DNAStar100软件包进行多序列匹配排列并进行***进化树构建见图1。从该菌16S rRNA构建的***发育树上看，菌株YS302与粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)发育关系最近，分在同一类群中，序列同源性为100％。因此，基于***发育树和16S rRNA同源性角度，菌株YS302是粪产碱杆菌属中的一个新成员，将筛选得到的菌株命名为粪产碱杆菌AlcaligenesfaecalisYS302。
实施例2：粪产碱杆菌YS302同时降解氨氮和硫化氢的实验验证
挑取纯化后的YS302单菌落接种到富集培养基中进行发酵，富集培养基配制如下：牛肉膏5.0g，蛋白栋5.0g，五水硫代硫酸钠10.0g，氯化铵4.0g,水1000ml，pH值6.0～8.0；控制温度25～30℃，pH6～8，转速150～200rpm，发酵时间36～72小时，制得生物菌降解剂母液；然后将生物菌降解剂母液按照0.5％的比例加入到筛选培养基中，其中，筛选培养基中氨氮初始浓度分别配制为500mg/L，1000mg/L,1500mg/L三个梯度，三个梯度的筛选培养基配制如下：氯化铵1.5/3/4.5g，五水合硫代硫酸钠10.0g，磷酸氢二钾4g，磷酸二氢钾2g，蔗糖(红糖)10g，二水合柠檬酸钠4g，六水合氯化镁0.2g，微量元素2ml(EDTA.2Na：57.1g、七水合硫酸锌：3.9g、二水合氯化钙：7g、四水合氯化锰：5.1g、四水合氯化亚铁：5.0g、四水合钼酸铵：1.1g、二水合氯化铜：1.6g、六水合氯化钴：1.6g，水1000ml，调节pH至7.0)，水1000ml。每个梯度各配置筛选培养基500ml，分别放入250ml的三角瓶中，每一个放置100ml，在高压灭菌锅中121℃，灭菌20分钟，灭菌之后，每个梯度其中三个接入生物菌降解剂母液，另外两个不加入任何生物菌降解剂母液，红糖和柠檬酸钠为碳源，氯化铵作为唯一的N源，硫代硫酸钠作为S源，放进摇床中160转/分钟，28℃，在此条件下对于氨氮初始浓度为500mg/L的筛选培养基，氨氮在5天内能从500mg/L降到275mg/L，降解率为45％，同时降解硫代硫酸钠5天后生成硫酸根离子浓度为1109mg/L；在此条件下对于氨氮初始浓度为1000mg/L的筛选培养基，氨氮在5天内能从1000mg/L降到548mg/L，降解率为45％，同时降解硫代硫酸钠5天后生成硫酸根离子浓度为1022mg/L；在此条件下对于氨氮初始浓度为1500mg/L的筛选培养基，氨氮在5天内能从1500/L降到900mg/L，降解率为40％，同时降解硫代硫酸钠5天后生成硫酸根离子浓度为1009mg/L。
综上，实施例1分离纯化的粪产碱杆菌YS302能同时降解氨态氮和硫化氢，并且对硫化氢的降解不受高浓度氨氮的影响，且对温度、PH值要求广泛，对硫化氢降解稳定，对受污染的污水及臭气的治理能力较好，可有效解决污水恶臭及臭气的环境治理。
实施例3：生物菌降解剂的制备
(1)将纯化后的粪产碱杆菌YS302接种到富集培养基中进行发酵培养，控制温度25～30℃，pH6～8，转速150～200rpm，富集时间36～72小时，制得生物菌降解剂母液；其中发酵培养基配制如下：牛肉膏5.0～10.0g，蛋白栋5.0～10.0g，五水硫代硫酸钠4.0～10.0g，氯化铵0.4～4.0g,水1000ml，pH值6.0～8.0。
(2)然后将生物菌降解剂母液按照0.5％的比例加入到发酵培养基中进行发酵培养，控制温度25～30℃，pH6～8，转速150～200rpm，发酵时间36～72小时，制得生物菌降解剂，发酵培养基配制如下：氯化铵1.5～4.5g，五水合硫代硫酸钠4.0～10.0g，磷酸氢二钾4.0～14.0g，磷酸二氢钾2.0～6.0g，蔗糖2.0～10.0g，二水合柠檬酸钠1.0～4.0g，六水合氯化镁0.05～0.2g，微量元素2ml(EDTA.2Na 57.1g，七水合硫酸锌3.9g，二水合氯化钙7g，四水合氯化锰5.1g，四水合氯化亚铁5.0g，四水合钼酸铵1.1g，二水合氯化铜1.6g，六水合氯化钴1.6g，水1000ml，调节pH至7.0)，水1000ml。
实施例4：粪产碱杆菌YS302的应用
昌平区***堆肥厂中生物除臭塔的菌液池，检测其氨氮含量1340mg/L，菌液中的环境极其复杂，而且细菌真菌群落复杂多样，pH微碱，臭味特别大，其菌液池中的最大容积为300L，未经过粪产碱杆菌YS302处理前生物除臭塔进气口氨气为8.48mg/m3，硫化氢为0.84mg/m3。
经在昌平区***堆肥厂中生物除臭塔的菌液池中按照0.5％接种量加入实施例3制备的生物菌降解剂之后7天，氨氮稳定在500mg/L，去除率达55％；并且30℃环境下曝气培养一段时间，除臭塔塔顶排气口排出时氨气浓度为3.2mg/m3，硫化氢浓度为0.01mg/m3，氨气去除率达62％，硫化氢去除率达到99％。
对比试验：清理昌平区***堆肥厂中生物除臭塔的菌液池后，检测其氨氮重新积累到1330mg/L时，加入接种量为1％由粪产碱杆菌菌株M50-B1，其保藏号为CGMCCNo.5219制成的液体脱硫除臭剂之后7天，氨氮含量在1325mg/L，去除率仅仅0.4％；并且30℃环境下曝气培养一段时间，除臭塔塔顶排气口排出时氨气浓度为8.16mg/m3，硫化氢浓度为0.62mg/m3，硫化氢去除率仅为26％。
实施例5：粪产碱杆菌YS302的应用
北京市南宫餐厨垃圾堆肥厂中生物除臭塔的小塔菌液池，检测其初始氨氮含量1160mg/L，菌液中的环境极其复杂，而且细菌真菌群落复杂多样，pH微碱，臭味特别大，其菌液池中的最大容积为300L，未经过粪产碱杆菌YS302处理前进气口氨气为2.3mg/m3，硫化氢为0.43mg/m3。
经在北京市南宫餐厨垃圾堆肥厂中生物除臭塔的小塔菌液池中按照0.5％接种量加入实施例3制备的生物菌降解剂之后7天，氨氮稳定在500mg/L，去除率达56％；并且30℃环境下曝气培养一段时间，除臭塔塔顶排气口排出时氨气浓度为0.03mg/m3，硫化氢出气***量为0.01mg/m3，氨气去除率达99％，硫化氢去除率达到98％。
对比试验：清理北京市南宫餐厨垃圾堆肥厂中生物除臭塔的小塔菌液池，检测其氨氮重新积累到1120mg/L时，加入接种量为1％由粪产碱杆菌菌株M50-B1，其保藏号为CGMCC No.5219制成的液体脱硫除臭剂之后7天，氨氮稳定在1113mg/L，去除率仅仅为0.6％；并且30℃环境下曝气培养一段时间，除臭塔塔顶排气口排出时氨气浓度为2.1mg/m3，硫化氢出气***量为0.29mg/m3，硫化氢去除率仅为32％。
实施例6：粪产碱杆菌YS302的应用
北京市南宫餐厨垃圾堆肥厂中生物除臭塔的大塔菌液池，检测其初始氨氮含量720mg/L，菌液中的环境极其复杂，而且细菌真菌群落复杂多样，pH微碱，臭味特别大，其菌液池中的最大容积为300L，未经过粪产碱杆菌YS302处理前进气口氨气为2.3mg/m3，硫化氢为0.23mg/m3。
经在北京市南宫餐厨垃圾堆肥厂中生物除臭塔的大塔菌液池中按照0.5％接种量加入实施例3制备的生物菌降解剂之后7天，氨氮稳定在300mg/L，去除率达72％；并且30℃环境下曝气培养一段时间，除臭塔塔顶排气口排出时氨气浓度为0.02mg/m3，硫化氢出气***量为0.01mg/m3，氨气去除率达到99％硫化氢去除率达到96％。
对比试验：清理北京市南宫餐厨垃圾堆肥厂中生物除臭塔的大塔菌液池，检测其氨氮重新积累到714mg/L时，加入接种量为1％由粪产碱杆菌菌株M50-B1，其保藏号为CGMCCNo.5219制成的活性炭为载体的固型除臭剂之后7天，氨氮稳定在701mg/L，去除率达1.8％；并且30℃环境下曝气培养一段时间，除臭塔塔顶排气口排出时氨气浓度为2.06mg/m3，硫化氢出气***量为0.11mg/m3，硫化氢去除率为52％。
实施例4～实施例6测试结果说明，本发明生物菌降解剂可同时有效降解污水和臭气中的高浓度氨态氮和硫化氢物质，有效缓解因高浓度氨态氮和硫化氢引起的污水恶臭及臭气的污染，不仅治理效果较好，且治理实践较短。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
SEQUENCE LISTING
<110> 北京环氧环保科技发展有限公司 /北京农学院
<120> 一种粪产碱菌YS302及其应用
<130> 2017
<160> 1
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 1381
<212> DNA
<213> 粪产碱菌
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acatctttct ttccgaaccg cctacacacg ctttacgccc agtaattccg attaacgctt 900
gcaccctacg tattaccgcg gctgctggca cgtagttagc cggtgcttat tctgcagata 960
ccgtcagcag tatctcgtat taggagatac cttttcttct ctgccaaaag tactttacaa 1020
cccgaaggcc ttcatcatac acgcgggatg gctggatcag ggtttccccc attgtccaaa 1080
attccccact gctgcctccc gtaggagtct gggccgtgtc tcagtcccag tgtggctggt 1140
cgtcctctca aaccagctac ggatcgttgc cttggtgagc ctttacccca ccaactagct 1200
aatccgatat cggccgctcc aatagtgaga ggttccgaag aatccccccc tttcccccgt 1260
agggcgtatg cggtattagc cactctttcg agtagttatc ccccgctact gggcacgttc 1320
cgatatatta ctcacccgtc cgccactcgc caccaagaga gcaagctctc tcgtgctgcc 1380
g 1381

Claims (10)

1.一种粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)YS302，其特征在于，已于2016年12月26日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，其简称为CGMCC，保藏编号为CGMCC NO.13502。
2.根据权利要求1所述的粪产碱杆菌YS302在治理污水及臭气污染中的应用。
3.根据权利要求2所述的粪产碱杆菌YS302在同时降解污水及臭气中氨态氮和硫化氢中的应用。
4.一种生物菌降解剂，其特征在于，包含权利要求1所述粪产碱杆菌YS302。
5.一种如权利要求4所述的生物菌降解剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将权利要求1所述粪产碱杆菌YS302接种到富集培养基中进行发酵培养，控制温度25～30℃，pH6～8，转速150～200rpm，发酵时间36～72小时，制得生物菌降解剂母液；
(2)然后将生物菌降解剂母液按照0.5～1％的比例加入到发酵培养基中进行发酵培养，控制温度25～30℃，pH6～8，转速150～200rpm，发酵时间36～72小时，制得生物菌降解剂。
6.根据权利要求5所述的生物菌降解剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述富集培养基由以下含量组分配制而成：牛肉膏5.0～10.0g，蛋白栋5.0～10.0g，五水硫代硫酸钠4.0～10.0g，氯化铵0.4～4.0g,水1000ml，pH值6.0～8.0。
7.根据权利要求5或6所述的生物菌降解剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述发酵培养基由以下含量组分配制而成：氯化铵1.5～4.5g，五水合硫代硫酸钠4.0～10.0g，磷酸氢二钾4.0～14.0g，磷酸二氢钾2.0～6.0g，蔗糖2.0～10.0g，二水合柠檬酸钠1.0～4.0g，六水合氯化镁0.05～0.2g，微量元素2ml，水1000ml。
8.根据权利要求7所述的生物菌降解剂的制备方法，其特征在于，所述微量元素由以下含量组分配制而成：乙二胺四乙酸二钠57.1g，七水合硫酸锌3.9g，二水合氯化钙7g，四水合氯化锰5.1g，四水合氯化亚铁5.0g，四水合钼酸铵1.1g，二水合氯化铜1.6g，六水合氯化钴1.6g，水1000ml，调节pH至7.0。
9.根据权利要求4所述的生物菌降解剂在治理污水及臭气污染中的应用。
10.根据权利要求9所述的生物菌降解剂在同时降解污水及臭气中氨态氮和硫化氢中的应用，其特征在于，将生物菌降解剂以0.5～1％接种量投入到污水及臭气洗涤液中。
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