CN101269885A - 棉秆高得率浆废液用菌种n4进行生物转化的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种棉秆高得率浆废液用菌种N4进行生物转化的处理方法，本发明通过生物转化方法，使含有大量的纤维素及其分解产生的低分子量的半纤维素、甲醛、醋酸、乙酸、多糖、果胶、蛋白等多种营养物质的棉秆机械浆废液作为一种天然的微生物培养基培养有益微生物——异养硝化菌N4，达到废液资源化的目的，并将其用于污染土壤的生物修复，最终实现循环经济。

Description

棉秆高得率浆废液用菌种N4进行生物转化的处理方法

技术领域

本发明属于生物技术中微生物领域和环境工程中的废水资源化，特别涉及一种棉秆高得率浆废液用菌种N4进行生物转化的处理方法。

背景技术

据报道，人体摄入的硝酸盐81.2％来自蔬菜，因此，降低蔬菜硝酸盐积累技术的研究已成为当前人们越来越关注的热点。蔬菜是一种容易富集硝酸盐的作物，农民为了获得高产而过量施用氮肥，导致硝酸盐积累、蔬菜品质下降。一般土壤的硝酸盐含量高，则蔬菜的硝酸盐含量也高，反之亦然，但两者之间不存在一一对应的关系，因此，控制土壤中硝酸盐的积累是一个迫切问题。生物修复技术是解决环境污染、恢复被人类活动破坏的生态系统、实现人类社会可持续发展的重要手段之一。近年来，我国生物修复技术研究与应用蓬勃发展，取得了显著成绩。其内容主要包括微生物修复技术、重金属污染的植物修复技术。与理化修复方法相比具有投资少、对环境影响小的优点。通过实验表明，在相同施肥水平下，与无机微肥或EDTA微肥相比，木质素螯合微肥均能降低生菜硝酸盐含量，其中沙培比土培下降的程度更大。土培冲施木质素螯合微肥盆栽生菜后，土壤酸化程度低，土壤盐分下降，铵态氮、有效磷、有效钾及有机质均有一定程度提高，土壤肥力增强，有利于无公害蔬菜生产。

作为非木材纤维原料，棉秆在造纸工业中日益受到青睐，而棉秆废液的污染治理是制约棉秆制浆造纸的“瓶颈”。棉秆机械浆废液富含多糖、果胶、蛋白等多种营养物质，是微生物可以直接利用的天然培养基，为其生物转化提供了物质基础。根据棉杆机械浆废液中含有的污染物种类，探讨通过生物转化的途径，使含有大量的纤维素及其分解产生的低分子量的半纤维素、甲醛、醋酸、乙酸、多糖、果胶、蛋白等多种营养物质的废液作为一种天然的微生物培养基培养有益微生物——异养硝化菌N4，达到废液资源化的目的，并将其用于污染土壤的生物修复，最终实现循环经济。

发明内容

本发明的目的在于提供一种棉秆高得率浆废液用菌种N4进行生物转化的处理方法，通过本方法所培养出的转化菌种N4可有效用于污染土壤的生物修复。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种棉秆高得率浆废液用菌种N4进行生物转化的处理方法，其步骤是：

(1).原料废液准备：原料废液为棉秆作为造纸原料的APMP制浆后的挤出液；

(2).菌种选择：菌种N4是从经过取样驯化、划线分离、菌种筛选、划线纯化后得到的一种异养硝化菌；

(3).原料废液培养基：将原料废液稀释5倍，灭菌后调节pH值在7.0左右；

(4).N4菌培养：

将原料废液培养基灭菌后调节pH为6.5-7.5，接种OD₆₆₀值为2.0的N4菌母液，置于26-30℃、200r/min的恒温空气摇床中振荡培养，3-4h后用血球板计算菌数；

(5).在原料废液培养基中接种5％的N4菌，进行摇床振荡培养，培养温度在25～35℃，初始pH为6.5～7.5，每隔4h用血球板做菌的计数，即可获得棉秆高得率浆废液用生物转化菌种N4。

而且，所述原料废液的COD为43000mg/L，pH值为7-8，色度在30000倍以上。

而且，所述N4菌的菌落特征：圆形、白色、边缘规则、湿润、中间有突起；形态：球状；菌落大小：

本发明的优点和积极效果是：

1.棉秆高得率浆废液培养基中的N₄菌稳定期的最高浓度不及普通培养基中的菌浓度，但是这两种培养基中菌的个数只是同一数量级中的差别，将废液作为N4菌的培养基是可行的。

2.N4菌对温度变化的适应力较强，在废液培养基中25-35℃范围内，菌株生长情况都较好，其中35℃是N₄菌的最适生长温度。pH为6.5-7.5时菌的生长繁殖情况均良好，pH7.5时最适宜菌株生长，pH过高或过低均不利于菌的生长。

3.N4菌能在土壤环境中发生反硝化反应去除硝态氮，废液和普通培养基这两种培养方式对N4菌降解硝态氮没有影响。投菌30d后土壤中的硝态氮含量就低于或接近正常值，这对于降低种植地土壤中硝态氮的本底值，进而降低蔬菜中硝酸盐残留有重要的意义。

4.N4菌能够使土壤中硝态氮降解的同时铵态氮含量略有提高，对促进植物的生长起到一定的积极作用。

5.本发明通过生物转化方法，使含有大量的纤维素及其分解产生的低分子量的半纤维素、甲醛、醋酸、乙酸、多糖、果胶、蛋白等多种营养物质的废液作为一种天然的微生物培养基培养有益微生物——异养硝化菌N4，达到废液资源化的目的，并将其用于污染土壤的生物修复，最终实现循环经济。

附图说明

图1为本发明N4菌在两种培养基中的生长情况；

图2为本发明N4菌在不同温度下的生长情况；

图3为本发明不同初始pH值下N4菌的生长情况。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种棉秆高得率浆废液用菌种N4进行生物转化的处理方法，其转化步骤是：

(1).原料废液准备：

为棉秆作为造纸原料的APMP制浆后的挤出液，其COD为43000mg/L，pH值约为8，色度在30000倍以上。

(2).菌种选择：

菌种N4是从北京怀柔西洋参种植基地土壤中经过取样驯化、划线分离、菌种筛选、划线纯化后得到的一种异养硝化菌，该N4菌的形态特征如表1所述。

表1

(3).原料废液培养基：

将原料废液稀释5倍，灭菌后调节pH值在7.0左右。为验证本发明的先进性，另准备普通细菌培养基(g/L)进行对比实验，该普通细菌培养基的构成是：葡萄糖5.0，硫酸铵2.0，硫酸镁0.02，柠檬酸钠1.0，磷酸二氢钾4.0，磷酸氢二钾6.0，pH7.0-7.2，加琼脂2％(W/V)做成固体培养基。

(4).N4菌培养：

将原料废液培养基和普通细菌培养基各100mL分别装入500mL三角烧瓶中，灭菌后调节pH约为7.0，接种OD₆₆₀值为2.0的N4菌母液，置于28℃、200r/min的恒温空气摇床中振荡培养，4h后分别用血球板计算菌数。

(5).分别在上述两种培养基中接种5％的N4菌，进行摇床振荡培养，每隔4h用血球板做菌的计数。

两种培养基中N4菌的生长情况如图1所示，废液培养基中的N4菌较普通培养基中的对数增长期略有提前且稳定期长。N4菌在稳定期的最高浓度较普通培养基中的最高浓度低，可能是由于废液中的氮源略有不足，但是这两种培养基中菌的个数只是同一数量级中的差别，将废液作为N4菌的培养基是可行的。

在废液培养基中，不同温度下培养40h，测定菌株生长情况，结果如图2所示，N4菌在废液培养基中，不同培养温度条件下，菌株生长量有较大差异，在20℃和40℃时菌株生长较慢，培养温度在25～35℃范围内，菌株生长情况都较好，尤其是在35℃时菌株生长量达到最大值，说明菌株在35℃左右生长较快。

将废液培养基调节不同的pH值，再分别接种N4菌，培养40h，在不同的pH下菌株的生长情况如图3所示，初始pH为6.5～7.5时N4菌的生长繁殖情况良好，其中pH为7.5时菌的浓度最高，随着pH的降低，菌株的数量急剧减少，说明酸性环境对N4菌的生长不是非常适合；当pH高于7.5时，菌株的数量也急剧下降，说明较高的碱性环境对N4菌的生长影响更大，因此，N4菌适宜在中性偏碱性环境中生长繁殖，并且pH值为7.5是它们的最适生长pH。

Claims (3)

1.一种棉秆高得率浆废液用菌种N4进行生物转化的处理方法，其特征在于：其步骤是：

(1).原料废液准备：原料废液为棉秆作为造纸原料的APMP制浆后的挤出液；

(2).菌种选择：菌种N4是从经过取样驯化、划线分离、菌种筛选、划线纯化后得到的一种异养硝化菌；

(3).原料废液培养基：将原料废液稀释5倍，灭菌后调节pH值在7.0左右；

(4).N4菌培养：

将原料废液培养基灭菌后调节pH为6.5-7.5，接种OD₆₆₀值为2.0的N4菌母液，置于26-30℃、200r/min的恒温空气摇床中振荡培养，3-4h后用血球板计算菌数；

(5).在原料废液培养基中接种5％的N4菌，进行摇床振荡培养，培养温度在25～35℃，初始pH为6.5～7.5，每隔4h用血球板做菌的计数，即可获得棉秆机械浆废液生物转化菌种N4。

2.根据权利要求1所述的棉秆高得率浆废液用菌种N4进行生物转化的处理方法，其特征在于：所述原料废液的COD为43000mg/L，pH值为7-8，色度在30000倍以上。

3.根据权利要求1所述的棉秆高得率浆废液用菌种N4进行生物转化的处理方法，其特征在于：所述N4菌的菌落特征：圆形、白色、边缘规则、湿润、中间有突起；形态：球状；菌落大小：

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