CN102757913A

CN102757913A - 一种高活力硝化细菌产品的生产方法及培养装置

Info

Publication number: CN102757913A
Application number: CN2012102205562A
Authority: CN
Inventors: 张德民; 章文军; 王一农; 潘志崇
Original assignee: Ningbo University
Current assignee: Ningbo University
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2012-10-31

Abstract

本发明公开了一种高活力硝化细菌产品的生产方法及培养装置，在培养装置中放置用于硝化细菌生长吸附的吸附装置，其总体积占容器有效容积的20%-30%，培养装置中加入培养基，煮沸，加入硝化细菌种子液，打开曝气系统和温控系统，连续培养120h后，将培养基分成三种不同的组份，通过四通管分别输入培养容器，控制水力停留时间HRT=30h，取出吸附装置，烘干吸附装置上的硝化细菌，形成成品；再将新的吸附装置放入培养容器中，再循环进行流动培养、烘干收集硝化细菌，循环多次后，再向培养容器中补充硝化细菌菌种。本发明可同时培养两种硝化细菌，解决了产物抑制、培养基相互作用形成沉淀、滤膜除菌等问题。

Description

一种高活力硝化细菌产品的生产方法及培养装置

技术领域

本发明涉及硝化细菌的生产方法及生产设备，尤其是一种高活力硝化细菌的生产方法及培养装置。

背景技术

硝化细菌是一种自养需氧型细菌，包括氨氧化细菌和亚硝酸氧化细菌，在氮循环、水质净化过程中扮演着很重要的角色，由于硝化细菌的繁殖慢，不遵循分离定律和自由组合定律，硝化细菌的存活需要水分，还需要很高的氧气，所以只能生活在生化棉、生化球、玻璃环、陶瓷环等各种有微孔的滤材中，硝化细菌最适宜在在弱碱性的水中生活，在温度达到25摄氏度左右时生长繁殖最快，所以硝化细菌的培养、生产比较困难。目前硝化细菌主要自然水体中培养，水体中硝化细菌含量较低时，但靠供氧及调节PH值来等措施无法再短时间内使硝化细菌自然生长繁殖，在工业上通常是利用装有培养液的发酵罐等设备来培养硝化细菌，生产成本高，专利文献CN200310112485.5公开了一种在好氧发酵器中布置软性纤维来收集硝化细菌的生产方法，虽然软性纤维有利于硝化细菌的附着生长，但洗脱收集工作量大，不适合规模化生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的上述不足而提供一种高活力硝化细菌的生产方法，能同时培养氨氧化细菌和亚硝酸氧化细菌，避免亚硝酸氮的产物抑制，各个培养基组份在过滤前分开加入反应器，避免了培养基相互反应，并且生产设备成本低，适合规模化生产。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种高活力硝化细菌产品的生产方法，包括以下步骤：在容器中培养硝化细菌，并且容器中放置用于硝化细菌生长吸附的吸附装置，其总体积占容器有效容积的20%-30%，培养步骤是：

a、静态培养阶段：培养容器中加入培养基，煮沸，加入硝化细菌种子液，充气和加热，持续培养一段时间；

b、流动培养阶段：连续培养后，在两端带盖子的多孔塑料管内装好无机填料，放入培养容器中，将三种不同组份的培养基分别输入培养容器，进行流动式培养，控制水力停留时间；

c、产品收集：培养一段时间后，取出多孔塑料管，烘干、收集多孔塑料管上的硝化细菌。

上述方法循环进行流动培养、收集硝化细菌多次后，可再向培养容器中补充硝化细菌菌种。

上述静态培养阶段，培养基成分为：硫酸铵(NH4)2SO4，0.30 g/L；亚硝酸钠NaNO2，0.10 g/L；磷酸二氢钠NaH2PO4，0.25 g/L；磷酸氢二钾K2HPO4，0.75 g/L；硫酸镁MgSO4·7H2O，0.01 g/L；硫酸亚铁FeSO4，0.40 g/L；硫酸锰MnSO4，0.03 g/L；碳酸氢氨NH4HCO3，0.50 g/L；氯化钙CaCl2，0.50 g/L。培养基占容器容量的70%-90%，煮沸时间为30mins，种子液为有效容积0.1%体积量的氨氧化细菌和0.3%体积量的亚硝酸氧化细菌，温度≥22 ℃，溶解氧DO> 4 mg/L，连续培养120h。

流动培养阶段，培养基分成三种不同的组份分别加入到培养容器中，三种组份为：组份一：硫酸铵(NH4)2SO4，0.90 g/L；亚硝酸钠NaNO2，0.30 g/L；硫酸镁MgSO4·7H2O，0.03 g/L；硫酸亚铁FeSO4，1.20 g/L；硫酸锰MnSO4，0.09 g/L；组份二：磷酸二氢钠NaH2PO4，0.75 g/L；磷酸氢二钾K2HPO4，2.25 g/L；碳酸氢氨NH4HCO3，1.50 g/L；组份三：氯化钙CaCl2，1.50 g/L。

为达到本发明的目的，还设计一种高活力硝化细菌产品的培养装置，包括保温材料制成的罐体及固定在罐体上部的盖子，盖子上方设置有四通管，四通管的其中一个管道插入罐体内，其它三个管道中设置有液体滤膜。罐体外部配置空气压缩机，压缩空气通过输气管道送入罐体内，输气管道内设置有空气滤膜，输气管道出口处装有气石。罐体内放置有多孔塑料管，塑料管的两端盖有盖子，罐体的底部设有排污口，罐体上部设有溢流口。

与现有技术相比，本发明的优点在于：1、培养基含有既包含氨氧化细菌培养基也包含亚硝酸氧化细菌培养基，可以同时培养两种硝化细菌；2、流动式培养，解决了产物抑制问题，能够高效快速获得有用的菌体；3、培养基按照不同的组份配成溶液，分别进入容器中，解决了培养基相互作用形成沉淀而无法用滤膜除菌的问题；4、培养基进入容器前经过四通管的液体滤膜，采用滤膜除菌的方法，大大节约了流动式培养过程中培养基灭菌的能耗；5、培养出来的硝化细菌产品是已经挂上菌膜的固定化后的产品，可以直接应用到环境中，而不用担心投加到实际环境中由于水体流动而造成菌体流失。

附图说明

图1是硝化细菌培养装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图、实施例对发明进一步说明。

如图1所示为培养高活力硝化细菌产品的培养装置，包括保温材料制成的罐体1，罐体内带有温控装置，为培养硝化细菌创造温度条件，盖子2通过法兰3固定在罐体1的上部，盖子2上方设置有四通管4，四通管4的其中一个管道插入罐体内，通过其它三个管道向罐体1内部输送营养液，三个管道分别输送三种不同组份的营养液，避免营养液在混合前发生反应出现沉淀，并且在这三个管道中设置有液体滤膜5、阀门6，液体滤膜5用于去除营养液中的细菌等不必要杂质。罐体1外部配置空气压缩机7，压缩空气通过输气管道送入罐体1内，输气管道内设置有空气滤膜8用于过滤空气中的细菌等杂质，液体滤膜5、空气滤膜8的孔径优选为0.22μm，输气管道出口处装有气石9，分散空气成小泡，同时起到增氧和搅拌溶液的功能。罐体1内放置有用于硝化细菌生长吸附的吸附装置，吸附装置为多孔塑料管，塑料管的两端盖有盖子，内部添加适当大小的陶粒、浮石、硅藻土颗粒、活性炭等无机材料颗粒供给硝化细菌的生长吸附。罐体1的底部设有排污口11，罐体1上部设有溢流口12。

培养过程：在培养装置中放置用于硝化细菌生长吸附的吸附装置，其总体积占容器有效容积的20%-30%，静态培养阶段：培养装置中加入培养基，煮沸，加入硝化细菌种子液，打开曝气系统和温控系统，连续培养；连续培养120h后进行流动培养阶段：将培养基分成三种不同的组份，分别输入培养装置，控制水力停留时间HRT=30 h；产品收集阶段：取出吸附装置，烘干、收集吸附装置上的硝化细菌；再将吸附装置放入培养装置中，再循环进行流动培养、烘干收集硝化细菌。循环进行流动培养、收集硝化细菌多次后，可再向培养装置中补充硝化细菌菌种。

培养硝化细菌的实施例：

1、在外径80mm，内径75mm，长度900mm，管壁孔径为3mm的多孔管内，按照等体积比例填入颗粒直径大小为5-8mm的陶粒、浮石、硅藻土颗粒、活性炭等无机材料。

2、将30根装好填料的多孔管均匀地分布到有效容积0.9T（1m×1m×1m）的培养装置内，加入0.8t培养基，煮沸30mins，培养基成分为硫酸铵(NH4)2SO4，0.30 g/L；亚硝酸钠NaNO2，0.10 g/L；磷酸二氢钠NaH2PO4，0.25 g/L；磷酸氢二钾K2HPO4，0.75 g/L；硫酸镁MgSO4·7H2O，0.01 g/L；硫酸亚铁FeSO4，0.40 g/L；硫酸锰MnSO4，0.03 g/L；碳酸氢氨NH4HCO3，0.50 g/L；氯化钙CaCl2，0.50 g/L。

3、加入有效容积8kg氨氧化细菌和8kg亚硝酸氧化细菌作为种子液，开启曝气系统和温控系统，关闭进料系统，温度控制在28±6℃，充气量=10 L/min，DO> 4 mg/L，连续培养120h。

4、开启三种培养基组份的进料装置，将三种组份的培养基通过四通管4分别输入到罐体1内，三种组份为：组份一：硫酸铵(NH4)2SO4，0.90 g/L；亚硝酸钠NaNO2，0.30 g/L；硫酸镁MgSO4·7H2O，0.03 g/L；硫酸亚铁FeSO4，1.20 g/L；硫酸锰MnSO4，0.09 g/L；组份二：磷酸二氢钠NaH2PO4，0.75 g/L；磷酸氢二钾K2HPO4，2.25 g/L；碳酸氢氨NH4HCO3，1.50 g/L；组份三：氯化钙CaCl2，1.50 g/L。进行流动式培养，控制水力停留时间HRT=30 h，每个组份的流量为9L/h。

5、连续培养3天，已经有足够多的硝化细菌在多孔塑料管内的无机填料上吸附生长了，培养完成，取出多孔塑料管，在45℃的热风循环干燥器中将产品烘干。

6、重复培养：当第一批多孔塑料管取出后，培养装置中内仍有足够多的硝化细菌存在，将第二批多孔塑料管放入培养装置中，继续进行流动式培养，72h后取出产品，如此循环培养数批次。

7、菌种补充：每2个月补充一次菌种，保证培养装置中的硝化细菌有足够的活力。

Claims

1.一种高活力硝化细菌产品的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：在容器中培养硝化细菌，并且容器中放置用于硝化细菌生长吸附的吸附装置，其总体积占容器有效容积的20%-30%，培养步骤是：

2.根据权利要求1所述的高活力硝化细菌产品的生产方法，其特征在于：步骤a中培养基占培养容器容量的70%-90%，煮沸时间为30mins，种子液为有效容积0.1%体积量的氨氧化细菌和0.3%体积量的亚硝酸氧化细菌，温度≥22 ℃，溶解氧DO> 4 mg/L，连续培养120h。

3.根据权利要求1所述的高活力硝化细菌产品的生产方法，其特征在于：步骤a中的培养基成分为：硫酸铵(NH4)2SO4，0.30 g/L；亚硝酸钠NaNO2，0.10 g/L；磷酸二氢钠NaH2PO4，0.25 g/L；磷酸氢二钾K2HPO4，0.75 g/L；硫酸镁MgSO4·7H2O，0.01 g/L；硫酸亚铁FeSO4，0.40 g/L；硫酸锰MnSO4，0.03 g/L；碳酸氢氨NH4HCO3，0.50 g/L；氯化钙CaCl2，0.50 g/L。

4.根据权利要求1所述的高活力硝化细菌产品的生产方法，其特征在于：步骤b中的培养基分成三种不同的组份分别加入到培养容器中，三种组份为：组份一：硫酸铵(NH4)2SO4，0.90 g/L；亚硝酸钠NaNO2，0.30 g/L；硫酸镁MgSO4·7H2O，0.03 g/L；硫酸亚铁FeSO4，1.20 g/L；硫酸锰MnSO4，0.09 g/L；组份二：磷酸二氢钠NaH2PO4，0.75 g/L；磷酸氢二钾K2HPO4，2.25 g/L；碳酸氢氨NH4HCO3，1.50 g/L；组份三：氯化钙CaCl2，1.50 g/L。

5.一种高活力硝化细菌产品的培养装置，其特征在于：其包括保温材料制成的罐体及固定在罐体上部的盖子，盖子上方设置有四通管，四通管的出口管道插入罐体内，罐体外部配置空气压缩机，空气通过空气压缩机送入罐体内，罐体内放置有多孔塑料管，塑料管的两端盖有盖子。

6.根据权利要求5所述的一种高活力硝化细菌产品的培养装置，其特征在于：所述四通管的其它三个管道中设置有液体滤膜。

7.根据权利要求5所述的一种高活力硝化细菌产品的培养装置，其特征在于：所述压缩空气的输气管道内设置空气滤膜。

8.根据权利要求5或7所述的一种高活力硝化细菌产品的培养装置，其特征在于：所述压缩空气的输气管道出口处装有气石。

9.根据权利要求5所述的一种高活力硝化细菌产品的培养装置，其特征在于：所述罐体的底部设有排污口，罐体上部设有溢流口。