CN100400648C - 一种高效聚磷菌及其生产的菌剂 - Google Patents

Abstract

本发明的菌剂是一种用于城市污水处理厂生物强化除磷工艺的产品，主要用于快速启动新建污水处理厂的生物除磷能力和恢复恶化的生物除磷系统的强化除磷能力，来源于高效聚磷菌株GM6，经鉴定为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)。主要生物学特性为G^-，菌体为杆状，大小约0.7×2.5μm，兼性厌气；吲哚反应、氧化酶和硝酸盐还原反应为阳性；甲基红试验、V-P反应、柠檬酸盐试验、硫化氢反应为阴性；该菌株16S rDNA的Genbank登陆号为DQ133506。该菌株可应用于废水除磷。

Description

一种高效聚磷菌及其生产的菌剂

一、技术领域

本发明一种高效聚磷菌及其生产的菌剂，属于生物高技术领域，是利用微生物的方法去除污水中的磷，适用于城市污水处理厂的生物除磷。

二、技术背景

水体富营养化是全球十大环境问题之一。氮磷尤其是磷的输入是引起水体富营养化的关键因素。城镇生活污水的排放是水体磷污染的主要来源之一。为解决磷污染所带来的危害，在污水进入水体前进行有效处理，降低排放污水的磷浓度十分必要。

在废水生物除磷中，EBPR工艺是主流工艺，它的稳定高效运行对废水中磷的有效去除起了决定性的作用。为了解EBPR的微生物学和分子机理，国内外许多研究者，对EBPR工艺的微生物学和遗传学进行了大量的研究，但因EBPR系统的复杂性，迄今为止对诸如究竟是哪些微生物种群是负责着EBPR的PAOs、poly-P形成的关键基因是什么等基本的理论了解甚少。因此，EBPR系统在运行过程中的行为具有不可预见性，一方面新建污水处理厂的生物除磷系统的启动较慢；另一方面在实际大规污水处理运行中，会出人意料的出现水质不稳定和突然恶化现象，导致污水处理系统除磷效果大幅下降，出水磷浓度严重超标，而且较难恢复。因此，分离高效聚磷，寻求快速有效的启动和恢复EBPR稳定高效运行的方法在工程化应用中有着现实意义。

三、发明内容

技术问题本发明的目的在于针对城市污水处理厂生产实践中的实际问题和需求，开发研制出一种新型的微生物高效除磷菌剂，使用本菌剂可以快速启动污水的强化生物除磷能力，使除磷效果恶化的污水处理厂的强化物除磷能力得以快速恢复。

技术方案下面为本发明的主要内容：

本发明提供一种用于污水处理厂生物除磷工艺的菌株，是一株革兰氏染色反应阴性菌GM6，2005年12月16日寄存于中国微生物菌种保存管理委员会普通微生物中心，菌种保藏号为CGMCC No.1568，属恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)。主要生物学特性为G^-，菌体为杆状，大小约0.7×2.5μm，兼性厌气；吲哚反应、氧化酶和硝酸盐还原反应为阳性；甲基红试验、V-P反应、柠檬酸盐试验、硫化氢反应为阴性；该菌株16SrDNA的Genbank登陆号为DQ133506。

使用上述高效聚磷菌生产菌剂的工艺为：斜面种-摇瓶种-种子罐-生产罐-(包装剂型为液体菌剂或固体吸附菌剂)。将高效聚磷菌GM6的试管种接种于肉汤培养基摇瓶中，振荡培养至对数期；

1)将上述高效聚磷菌试管种接种于肉汤培养基摇瓶中，振荡培养至对数期；

2)将上述培养好的菌种按种子罐培养基10％的接种量接种入500升种子罐，培养至对数生长期，种子罐所用的培养基配方为：葡萄糖0.8％，(NH₄)₂SO₄1％，K₂HPO₄0.2％，MgSO₄ 0.05％，NaCl 0.01％，CaCO₃ 0.3％，酵母膏0.02％，pH值7.2-7.5；

3)将种子液按生产罐培养基10％的接种量接入生产罐培养，生产罐所用培养基与种子罐培养基相同；

4)在种子罐和生产罐的培养过程中无菌空气的通气量为1∶0.6-1.2，搅拌速度为180-240转/分，培养温度为30-35℃，全流程培养时间为48-60小时，发酵结束后菌体数量达到10亿个/ml以上，发酵完成后培养液出罐直接用塑料包装桶或包装瓶分装成液体剂型或采用泥炭吸附用包装袋分装成固体菌剂剂型。

有益效果使用该发明生产的高效聚磷菌剂具有生产使用成本低，使用方便，高效除磷的等优点，适合在全国污水处理厂大面积推广使用。本发明对于改善和保护生态环境，保护人民的身体健康具有重要的意义。聚磷菌GM6具有较高的除磷效果，能使污水处理厂的磷去除率由原来的30％左右升高为96.8％，大大提高了磷的去除效果。

小型污水处理设施处理结果表明，用本发明生产的菌剂直接投加至污水处理厂可以使磷的去除率高至96.8％。本发明成功地解决了污水处理厂调试期的快速启动和除磷效果不好的生物除磷系统的快速恢复，使出水磷浓度低于0.3mg/L，对于解决水体富营养化具有重要的现实意义，使出水磷浓度能稳定达标，使菌剂的生产和使用成本较低，适于大规模生产和实际中应用。

四、附图说明

图1菌体生长照片(a)(×1000)和电镜照片(b)(29×1000)

图2pH对GM6除磷能力的影响

图3通气量对GM6除磷能力的影响

图4温度对GM6除磷能力的影响

图5不同运行时间进出水的磷浓度变化

五、具体实施方式

1.菌株的分离和鉴定

采取大通量高流量的原则，采用平板梯度稀释涂布、poly-P和PHB染色和蓝白斑筛选相结合的方法从活性污泥中分离获得高效聚磷菌GM6。经生理生化鉴定和16S rDNA序列分析和同源性比较，GM6被初步鉴定为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)。GM6在合成废水中培养时，最适起始pH为6.5，最适生长温度为27℃，当初始pH值大于8.0或小于5.0时，或当温度小于5℃或大于37℃时生长较慢；装液量对GM6生长影响不大。主要生物学特性为G-，菌体为杆状，大小约0.7×2.5μm，兼性厌气；吲哚反应、氧化酶和硝酸盐还原反应为阳性；甲基红试验、V-P反应、柠檬酸盐试验、硫化氢反应为阴性；该菌株16S rDNA的Genbank登陆号为DQ133506。GM6在实验室条件下对合成污水磷的去除率高达96.6％，可以用发酵工业通用发酵设备进行生产，成本较低。

2.实验室生物除磷实验

2.1培养基初始pH对GM6除磷能力的影响

由图2可知，GM6在合成废水中28℃下生长时，培养基初始pH值在6.0～8.0之间均长正常，最适生长pH为6.5。当初始pH值大于8.0或小于5.0时，菌体生长较慢，生长量明显减小。当培养基的起始pH值为7.0，GM6聚磷能力最强，此时上清磷浓度由10.5mg L^-1降为2.3mg L^-1，去除率较高。当起始pH值小于5.5或大于7.5时，除磷能力下降。

2.2装液量对GM6除磷能力的影响

将GM6接种于装有不同体积合成废水的三角瓶中，培养10h，测定其生长量和上清磷浓度。由图3可知，当装液量为80ml时，生长最好；当装液量为200ml时，生长较慢；总的说来，装液量对GM6的生长影响较小。从除磷效果看，装液量为100ml时，磷的去除效果最好，当装液量大于150ml时磷的去除效果变差。

2.3温度对GM6除磷能力的影响

将GM6接种于装有100ml合成废水的三角瓶中，于不同的温度下培养10h，测定其生长量及上清磷浓度。图4表明，GM6的最适生长温度为27℃，当温度小于5℃或大于37℃时生长较慢。其除磷最适温度为20℃，当温度大于33℃或小于5℃时，除磷效果明显变差。

2.5GM6菌剂对除磷能力较差的污水处理设施的恢复

选择南京农业大学校医院废水处理设施进行强化生物除磷试验，多次测定结果表明装置除磷效果较差，进水磷浓度在9mg L^-1左右，出水磷浓度在6.5mg L^-1，处理效果与普通的活性污泥除磷效果类似，磷的去除率在30％左右，将发酵的菌液按2％的比例在进水前投至厌氧池中，正常运行，工艺过程由PLC控制。测定不同运行时间的磷去除效果，结果如图5所示。由图5可见，随着运行时间的增加，出水磷浓度不断降低，至投菌21d时，出水磷浓度仅为0.3mg L^-1，磷的去除率达到96.8％。说明投加高效聚磷菌可以强化装置的生物除磷能力，出水磷浓度能稳定达标。

以上小型污水处理设施处理结果表明，用本发明生产的菌剂直接投加至污水处理厂可以使磷的去除率高至96.8％。因此，GM6强化生物除磷效果显著。

Claims (2)

1.一种高效聚磷菌，革兰氏阴性的菌株GM6，2005年12月16日寄存于中国微生物菌种保存管理委员会普通微生物中心，菌种保藏号为CGMCC No.1568，经鉴定为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)，主要生物学特性为G-，菌体为杆状，大小0.7×2.5μm，兼性厌气；吲哚反应、氧化酶和硝酸盐还原反应为阳性；甲基红试验、V-P反应、柠檬酸盐试验、硫化氢反应为阴性；该菌株16S rDNA的Genbank登陆号为DQ133506。

2.一种用权利要求1所述的高效聚磷菌生产的菌剂，是通过以下方法生产而成：

1)将权利要求1所述的高效聚磷菌试管种接种于肉汤培养基摇瓶中，振荡培养至对数期；

2)将上述培养好的菌种按种子罐培养基10％的接种量接种入500升种子罐，培养至对数生长期，种子罐所用的培养基包括：葡萄糖0.8％，(NH₄)₂SO₄ 1％，K₂HPO₄ 0.2％，MgSO₄0.05％，NaCl 0.01％，CaCO₃ 0.3％，酵母膏0.02％，pH值7.2-7.5；

3)将种子液按生产罐培养基10％的接种量接入生产罐培养，生产罐所用培养基与种子罐培养基相同；

4)在种子罐和生产罐的培养过程中无菌空气的通气量为1∶0.6-1.2，搅拌速度为180-240转/分，培养温度为30-35℃，全流程培养时间为48-60小时，发酵结束后菌体数量达到10亿个/ml以上，发酵完成后培养液出罐直接用塑料包装桶或包装瓶分装成液体剂型或采用泥炭吸附用包装袋分装成固体菌剂剂型。

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