CN102628025A - 一种培养高温嗜热菌的营养液配方及其配置方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种培养高温嗜热菌的营养液配方及其配置方法和应用，各个营养元素的浓度范围(mg/L)为8000-12000mg/L硝酸根、1000-1500mg/L P、7-8mg/L Co、2-10mg/LS、3-6mg/L Mn、0.2-1.0mg/L Cu、5-10mg/L Ca、0.5-1mg/L Mo、5-10mg/L Fe。本发明的配方中营养均衡，里面包括了嗜热菌所需的各种微量元素和生长因子，营养液通过补充可以连续使用，补充方法简便，具有较好的去除效果，可以使高温生物反应器保持稳定的运行状态多达300多天而不用重新进行菌种投加。

Description

一种培养高温嗜热菌的营养液配方及其配置方法和应用
技术领域
本发明涉及生物技术领域，具体地，涉及用一种为高温生物处理设备中的嗜热微生物提供必需的营养元素和微量元素的营养液及该营养液的配制方法和用其培养的嗜热菌处理高温挥发性有机物(VOCs)的应用。
背景技术
微生物培养液是提供微生物生长中的一组人工配制的营养物质，它必需含有微生物生命活动中所必需的水分、氮、磷、钾和一些必需微量元素以及调节pH的缓冲物质。对于用来处理挥发性有机气体的微生物，如Rubrobacter sp.菌属和Mycobacterium sp.菌属这类属于异养型嗜热菌，他们除了利用VOCs这种大气污染物质作为碳源外，在生物反应器的人工培养过程中，还必须添加一些生长所必须的大量元素、微量元素和生长因子来维持其正常的生长繁殖，并生物合成特定的代谢产物。
目前有很多种营养液配方，绝大部分是植物培养液，用于进行无土培养植物，但是由于植物和微生物之间的差异性，营养液的酸碱度、各种元素的浓度和所需元素的种类都存在的很大的差异，特别是针对嗜热菌的培养，由于周围环境处于高温状态，因而应控制好各种盐的浓度，否则会短期内造成盐浓度的超标，导致微生物的死亡。迄今，现有的营养液配方中还未有专门用来培养嗜热菌的报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种能够提供高温嗜热菌生长所需生长因子的营养液配方，嗜热菌营养配方的使用方法以及该配方在生物反应器处理高温可挥发性有机气体中的应用。
本发明的技术目的通过下述技术方法予以实现：
一种培养高温嗜热菌的营养液配方，所述营养液为水溶液，所述营养液中营养元素的浓度范围如下：
硝酸根(NO3 -)8000-12000mg/L
磷(P)1000-1500mg/L
钴(Co)7-8mg/L
硫(S)2-12mg/L
锰(Mn)3-6mg/L
铜(Cu)0.2-1.0mg/L
钙(Ca)5-10mg/L
钼(Mo)0.5-1mg/L
铁(Fe)5-12mg/L
所述营养液中营养元素的浓度范围优选如下：
硝酸根(NO3 -)8000-10000mg/L
磷(P)1000-1300mg/L
钴(Co)7-8mg/L
硫(S)5-10mg/L
锰(Mn)3-6mg/L
铜(Cu)0.6-1.0mg/L
钙(Ca)5-10mg/L
钼(Mo)0.5-1mg/L
铁(Fe)5-10mg/L
在配置营养液时，可采用如下表所示的药品来提供相应的营养元素
  药品名称   提供的元素
  NaNO3   硝酸根
  CoCl2-6H2O   Co
  MnSO4-H2O   Mn、S
  CuCl2-2H2O   Cu
  Na2HPO4   P
  KH2PO4   P
  CaCl2-2H2O   Ca
  Na2MoO4-2H2O   Mo
  FeSO4(NH4)2SO4-6H2O   Fe、S
配置时可直接将药品溶于水(自来水或者去离子水)直接进行配置或者采用分步法进行配置：由于Cu和Mo的浓度很低，为保证Cu和Mo的浓度不过量和便于控制浓度，先将NaNO3、Na2HPO4、KH2PO4、CoCl2-6H2O、FeSO4(NH4)2SO4-6H2O、CaCl2-2H2O、MnSO4溶于水中，可以选择自来水或者去离子水，制成水溶液A，再将CuCl2-2H2O、Na2MoO4-2H2O配成浓度大的浓缩液B；然后在使用时应当根据需要配制的营养液体积，取浓缩液B和水溶液A混合均匀，再使用水溶液A最终定容到需要的体积即可，营养液最终的pH值为6.5-6.9。
本发明的营养液可用于培养处理高温有机气体(例如甲苯)的生物过滤塔中嗜热菌微生物(如Rubrobacter sp.菌属和Mycobacterium sp.菌)，每天定时喷淋塔内滤料4次，间隔6小时，每次喷淋持续时间3分钟，每次喷淋营养液的体积为150-200mL。喷淋后的营养液一部分随蒸汽带走，另一部分从过滤塔底部的排水孔流回喷淋液灌，由于在培养液在滤料中流动时，会将死去的微生物残体和代谢产物带出，进入培养液灌，导致培养液中总有机含量的增加，和pH值的改变，因而，需定期(一般为3-5天，每天为24小时)进行营养液的更换。
与现有技术相比，本发明技术方案具有如下有益效果是：(1)营养均衡，里面包括了嗜热菌所需的各种微量元素和生长因子，营养液通过补充可以连续使用，补充方法简便；(2)可以维持生物反应器在较高浓度的高温挥发性有机气体污染物条件下，具有较好的去除效果；(3)解决了高温生物反应器中环境干燥、盐度较高等不利于微生物生长的弊端；(4)使用该营养液，可以使高温生物反应器保持稳定的运行状态多达300多天而不用重新进行菌种投加。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
配制时，根据常规手段，将NaNO3、Na2HPO4、KH2PO4、CoCl2-6H2O、FeSO4(NH4)- 2SO4-6H2O、CaCl2-2H2O、MnSO4溶于水中，可以选择自来水或者去离子水，制成A液备用，其中各个化合物含量(单位：克/升)为：
Figure BDA0000151559380000041
将CuCl2和Na2MoO4-2H2O配制成500倍浓度的浓缩液B，其中各个化合物含量(单位：克/升)为：
CuCl2-2H2O  0.0006
Na2MoO4-2H2O  0.0009
配置营养液2L，取4mL浓缩液B，使用溶液A定容至2L后，营养液中营养元素浓度如下，溶液pH为6.7：
Figure BDA0000151559380000042
采用如上述方法，调整各个组分的含量，以获得不同营养元素浓度的营养液(单位：mg/L)如下：
 实施例2  实施例3  实施例4  实施例5
  硝酸根   8000   10000   12000   9000
  P   1500   1300   1000   1200
  Co   8   7   7.5   7.6
  S   2   12   8   5
  Mn   6   6   5   3
  Cu   0.6   0.5   1   0.2
  Ca   8   5   10   6
  Mo   0.8   1   0.6   0.5
  Fe   10   5   8   12
将该营养液用于培养处理高温甲苯气体的生物过滤塔中嗜热菌微生物Mycobacterium sp.菌，每天定时喷淋塔内滤料4次，间隔6小时，每次喷淋持续时间3分钟，每次喷淋营养液的体积为150mL。喷淋后的营养液一部分随蒸汽带走，另一部分从过滤塔底部的排水孔流回喷淋液灌，由于在培养液在滤料中流动时，会将死去的微生物残体和代谢产物带出，进入培养液灌，导致培养液中总有机含量的增加和pH值的改变，因而，定期5天进行营养液的更换。利用本发明，在气体温度为55摄氏度，甲苯进口浓度为1500mg/L的条件下，保持甲苯去除率50％左右这一稳定状态可以运行长达200天。
利用本发明的营养液，用于培养处理高温甲苯气体的生物过滤塔中嗜热菌微生物Mycobacterium sp.菌，每天定时喷淋塔内滤料4次，间隔6小时，每次喷淋持续时间3分钟，每次喷淋营养液的体积为180mL，定期4天进行营养液的更换；在进口甲苯温度为60摄氏度，浓度为1000mg/L的条件下，甲苯去除率保持在35％左右，并可长期运行长达265天。
利用本发明的营养液，用于培养处理高温甲苯气体的生物过滤塔中嗜热菌微生物Mycobacterium sp.菌，每天定时喷淋塔内滤料4次，间隔6小时，每次喷淋持续时间3分钟，每次喷淋营养液的体积为200mL，定期3天进行营养液的更换；在进口甲苯温度为45摄氏度，浓度为250mg/L的条件下，甲苯去除率保持在90％以上，并可长期运行长达300天。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种培养高温嗜热菌的营养液配方，其特征在于，所述营养液为水溶液，pH值为6.5-6.9，所述营养液中营养元素的浓度范围如下：
Figure FDA0000151559370000011
。
2.根据权利要求1所述的一种培养高温嗜热菌的营养液配方，其特征在于，所述营养液中营养元素的浓度范围优选如下：
Figure FDA0000151559370000012
。
3.一种培养高温嗜热菌的营养液的配置方法，其特征在于，按照下述步骤进行制备：
(1)在配置营养液时，采用如下药品来提供营养元素：NaNO3、Na2HPO4、KH2PO4、CoCl2-6H2O、FeSO4(NH4)2SO4-6H2O、CaCl2-2H2O、MnSO4、CuCl2-2H2O、Na2MoO4-2H2O
(2)配置时可直接将药品溶于水直接进行配置或者采用分步法进行配置：先将NaNO3、Na2HPO4、KH2PO4、CoCl2-6H2O、FeSO4(NH4)2SO4-6H2O、CaCl2-2H2O、MnSO4溶于水中，制成水溶液A，再将CuCl2-2H2O、Na2MoO4-2H2O配成浓度大的浓缩液B；然后在 使用时应当根据需要配制的营养液体积，取浓缩液B和水溶液A混合均匀，再使用水溶液A最终定容到需要的体积。
4.根据权利要求3所述的一种培养高温嗜热菌的营养液的配置方法，其特征在于，配置营养液时使用的水为自来水或者去离子水。
5.如权利要求1所述的培养高温嗜热菌的营养液配方在培养处理高温有机气体的生物过滤塔中嗜热菌微生物的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述有机气体为甲苯、所述嗜热菌微生物为Rubrobacter sp.菌或者Mycobacterium sp.菌。 
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