CN107129950A - 一种用于净化生活污水的活性藻菌共同体和制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于净化生活污水的活性藻菌共同体和制备方法。本发明的活性藻菌共同体由铜绿微囊藻、小球藻和地衣芽孢杆菌组成。本发明通过将对数生长期的铜绿微囊藻、小球藻和菌液接种于LB/BG‑11培养基(体积比为1:10~1:15)中，在恒温光照、摇床培养箱中驯化培养8‑10d，得到活性藻菌共同体；本发明制备方法简单易行，成本低廉，具有实际生产的可行性。得到的活性藻菌共同体可高效净化普通生活污水，提高净化效率；可以在多种常见填料上迅速挂膜生长或在普通过滤膜上迅速成活，提高普通生活污水的处理效率。

Description

一种用于净化生活污水的活性藻菌共同体和制备方法
技术领域
本发明具体涉及一种用于净化生活污水的活性藻菌共同体和制备方法，属于水处理技术领域。
背景技术
随着经济和社会的高速发展，人们的生活水平日益增高，加之城市化进程加快，生产生活中产生的污水也越来越多，生活污水中含有大量的有机物和氮磷等营养盐。大量的生活污水如果不经处理直接排放入河流、湖泊等水体中会造成不同程度的影响。国内外已有研究者做了很多相关的课题研究，根据其作用机理的不同主要可以分为以下四类：化学处理法，生物处理法，生物接触氧化法。其中用生物接触氧化法处理废水是用生物接触氧化工艺在生物反应池内填充填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上污染物得到去除，污水得到净化。最后,处理过的废水排入生物接触氧化处理系统与生活污水混合后进行处理，消毒后达标排放。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于净化生活污水的活性藻菌共同体和制备方法。本发明的藻菌共同体具有良好的普通生活污水处理效果。
本发明中，地衣芽孢杆菌为异养细菌，它在利用培养基中的碳氮磷等营养物质进行生命活动的代谢过程中会产生CO2，CO2又是培养体系中小球藻和铜绿微囊藻进行光合作用所需必要物质之一，小球藻在利用培养基中的N、P生长和代谢的同时，也将地衣芽孢杆菌产生的CO2固定和利用。小球藻光合作用产生的O2又可供给地衣芽孢杆菌杆菌进行有氧代谢。如此以来，形成了一个藻菌共生的物质循环，在培养体系中也形成了地衣芽孢杆菌、普通小球藻和铜绿微囊藻互利共生的机制。基于这样一种机理，小球藻与地衣芽孢杆菌同共生，可以有效去除培养基质中的C、N、P，同时，小球藻与铜绿微囊藻还可以获得了生物量的增长(如图1）。
本发明的技术方案具体如下。
本发明提供一种用于净化生活污水的活性藻菌共同体，其是由铜绿微囊藻、小球藻和地衣芽孢杆菌组成的活性藻菌共同体。
本发明还提供一种上述的用于净化生活污水的活性藻菌共同体的制备方
法，具体步骤如下：
(a)将50mL的1-2×106细胞/毫升的铜绿微囊藻，50mL的1-2×106细胞/毫升的
小球藻分别用离心机离心，离心结束后弃上清液，将离心后富集的藻细胞用pH=7.4，0.1mol/LPBS溶液稀释至1mL，得到浓缩的铜绿微囊藻液与小球藻液；
(b)将50mL的2-4×106 CFU/mL的地衣芽孢菌用离心，弃上清液，将富集的地
衣芽孢杆菌细胞体用pH=7.2-7.4，0.1mol/L 的PBS溶液稀释至1mL，得到浓缩的地衣芽孢杆菌体菌液；
(c)将步骤（a）得到的铜绿微囊藻和普通小球藻浓缩液、步骤（b）得到的地衣
芽孢杆菌浓缩液按照体积比1:1:1~1:1:1.5混合均匀，作为接种储备的藻菌体；
(d)将步骤（c）得到的藻菌体接种于130mL ~180mL的LB/BG11混合培养基中，
摇床培养箱中恒温光照培养；培养温度为30±1℃，转速120-130 rmp，光照120μmol/m2/s；光暗比为12h:12h,培养8d-10d；
(e)将步骤（d）完成培养周期的藻菌体离心，得到铜绿微囊藻-小球藻-地衣
芽孢杆菌活性藻菌共同体。
本发明中，步骤（a）、步骤（b）和步骤（e）中离心时，转速分别为 4000-4500 rpm、8000-10000 rpm和6000-6500 rpm， 离心时间为10~20min。
本发明中，步骤（c）中，LB/BG11混合培养基中，LB培养基和 BG11培养基的体积比为1:10~1:15。
本发明中，步骤（c）中，LB/BG11混合培养基的组份和组成如下：17.6 m mol/LNaNO3, 0.22 m mol/L K2HPO4, 0.3 m mol/L, MgSO4•7H2O, 0.2 m mol/L CaCl2•2H2O,0.03 m mol/L 二水合柠檬酸, 0.02 m mol/L (NH4)3C6H5O7, 0.002 m mol/L Na2 EDTA•2H2O, 0.18m mol/L Na2CO3。
本发明中，将步骤（e）制得的活性藻菌共同体用0.1mol/L的 PBS溶液稀释后于4℃保存贮备。
和现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1. 本发明中，绿藻门的小球藻广泛分布于自然界，以淡水水域种类最多；易于培养，不仅能利用光能自养，还能在异养条件下利用有机碳源进行生长、繁殖；在各种河道和湖泊水体中，铜绿微囊藻为蓝藻水华爆发的优势物种。铜绿微囊藻可与小球藻和地衣芽孢杆菌共生提升共生体去除氮磷及有机碳能力，同时由于铜绿微囊藻的参与，加强了整体藻菌共同体的协同作用，使得共生体的氮磷去除能力得到有效提升。
2. 采用两种适应性较强的藻类与普适性异养细菌的活性结合体，并将此结合体驯化培养，使之具有良好的C、N、P去除效果。该活性藻菌共同体的获得方法操作简单易行，无需加入交联剂等其他试剂，获得的藻菌共同体具有较高的活性，成本低廉，可实现大规模扩培和生产。
3.本活性藻菌体可以在多种填料上迅速挂膜生长或在普通过滤膜上迅速成活，更加提高了普通生活污水的处理效率。本发明简单易行，制备成本较为低廉，具有实际生产的可行性。
4. 本发明提供了该活性藻菌共同体的连续性培养方法，只需将浓缩的活性藻菌共生体放入上述比例的LB/BG11（体积比1：:10~1:15）培养基中，在上述温度、光照及转速条件下即可连续培养，提高了活性藻菌共同体的生产效率。
附图说明
图1是本发明的活性藻菌共同体处理生活废水时的作用机理图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案进行详细阐述。
实施例1
用离心管分别取50mL处于生长对数期的藻密度为1×106细胞/毫升的铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）（中科院武汉水生所，编号FACHB-315，蓝藻门）和普通小球藻（Chlorella vulgaris）（中科院武汉水生所编号FACHB-8，绿藻门），取50mL处于对数生长期的菌体密度为2×106细胞/毫升的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis）（中科院微生物研究所，编号1.7461，革兰氏阳性菌），用台式冷冻离心机，藻类4000 rpm， 菌类8000rpm，离心15min，弃去上清液，用0.1M PBS稀释至1mL后，用移液枪取铜绿微囊藻1mL，普通小球藻1mL，地衣芽孢杆菌1mL，将三者充分混合均匀。将3mL混合藻菌液在超净工作台中接种于装有150mL的LB/BG11培养基（LB与BG11体积比为1:10）的250mL锥形瓶中，接种完成后将锥形瓶置于恒温光照摇床培养箱中，设置培养参数为30±1℃，转速120 rpm，光照为120μmol/m2/s，培养8-10d后，将藻菌液6000 rpm离心后15min，得到的富集物即为活性藻菌共同体。
实施例2
将实施例1中得到的活性藻菌共同体放入生活社区采集的生活污水中，污水氮磷及COD含量如下：NH4 +-N：197mg/L，TN：210mg/L，TP：17.5mg/L，TDP：12.3mg/L，TCOD：865mg/L，SCOD：620mg/L，pH：7.4，藻菌共生体投放密度为1×105cell/L，培养温度为30±1℃，光暗比为12h:12h，光照强度为120μmol/m2/s的条件下培养10d，使活性藻菌共生体适应投放环境。使用实施例1中的活性藻菌共同体之后，污水的处理效果如下，NH4 +-N：100mg/L，TN：110mg/L，TP：10.5mg/L，TDP：7.8mg/L，TCOD：532mg/L，SCOD：375mg/L。
实施例3
以下实施例的检测法为TP ：钼锑抗分光光度法，NH4 +-N：纳氏试剂法，COD：采用重铬酸钾法。
（1）活性藻菌共同体
将实施例1中的活性藻菌共同体用pH=7.4 0.1M PBS或者0.5%的NaCl溶液洗涤3次后，加入1L配好的模拟人工污水中，活性藻菌共同体的投放密度为1×105cell/L，采用光照培养箱，在温度30℃，光照120μmol/m2/s，光暗比12h:12h的条件下进行处理。
（2）单独铜绿微囊藻-小球藻联合体
用离心管分别量取50mL培养的1×106cell/mL的铜绿微囊藻和普通小球藻，4000 rpm，离心15min，弃去上清液，用pH=7.4 的0.1 mol/L PBS稀释至1mL后，用移液枪取铜绿微囊藻1mL，普通小球藻1mL，将二者充分混合均匀。将2mL混合藻液在超净工作台中接种于装有150mL的LB/BG11培养基（LB与BG11体积比为1:10）的250mL锥形瓶中，接种完成后将锥形瓶置于恒温光照摇床培养箱中，设置培养参数为：温度30±1℃，转速120rmp/min，光照为120μmol/m2/s，培养8-10d后得到的联合藻体离心浓缩，并用0.5%NaCl溶液洗涤3次，将联合藻体投放入配好的1L人工模拟污水中，置于光照培养箱，在温度30℃，光照120μmol/m2/s下进行培养处理。
（3）单独地衣芽孢杆菌体
用离心管分别量取50mL培养的2×106cell/mL的铜绿微囊藻和普通小球藻， 8000rmp/min，离心15min，弃去上清液，用pH=7.4 0.1mol/L PBS稀释至1mL后，用移液枪取1mL地衣芽孢杆菌，将1mL混合藻液在超净工作台中接种于装有150mL的LB/BG11培养基（LB与BG11体积比为1:10）的250mL锥形瓶中，接种完成后将锥形瓶置于恒温光照摇床培养箱中，设置培养参数为温度30℃，转速120 rpm，光照为120μmol/m2/s，培养8-10d后将得到的菌液浓缩，并用0.5%NaCl溶液洗涤3次，将菌体投放入配好的1L人工模拟污水中，采用光照培养箱在温度30℃，光照120μmol/m2/s下进行培养处理。
（4）单藻单菌共同体
铜绿微囊藻和地衣芽孢杆菌单独结合、小球藻与地衣芽孢杆菌单独结合的单藻单菌共同体培养的藻体添加量、操作过程及培养条件与步骤（2）中相同。
（5）测试结果
活性藻菌共生体、铜绿微囊藻-普通小球藻联合体、地衣芽孢杆菌单体各种N、P和COD的去除率如表1所示。单藻-单菌结合的COD和营养去除率均弱于双藻和菌共同协同的效果，其各自具体去除率见表1：
表1
根据以上测试结果，铜绿微囊藻和地衣芽孢杆菌结合的共同体的去除氮磷效果较差；而本发明提供的活性藻菌共同体可以有效大大降低污水中的各项氮磷指标和COD指标，在污水处理过程中，藻和菌相互依存生长，同时发挥了去除水体有机物的效用，可以达到较好的净水效果。

Claims (6)

1.一种用于净化生活污水的活性藻菌共同体，其特征在于，其是由铜绿微囊藻、小球藻和地衣芽孢杆菌组成的活性藻菌共同体。
2.一种根据权利要求1所述的用于净化生活污水的活性藻菌共同体的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(a)将50mL的1-2×106细胞/毫升的铜绿微囊藻，50mL的1-2×106细胞/毫升的小球藻分别用离心机离心，离心结束后弃上清液，将离心后富集的藻细胞用pH=7.4、0.1mol/LPBS溶液稀释至1mL，得到铜绿微囊藻浓缩液与小球藻浓缩液；
(b)将50mL的2-4×106 CFU/mL的地衣芽孢菌离心，弃上清液，将富集的地衣芽孢杆菌细胞体用pH=7.4、0.1mol/L 的PBS溶液稀释至1mL，得到地衣芽孢杆菌体菌浓缩液；
(c)将步骤（a）得到的铜绿微囊藻和小球藻浓缩液、步骤（b）得到的地衣芽孢杆菌浓缩液按照体积比1:1:1~1:1:1.5混合均匀，作为接种储备的藻菌体；
(d)将步骤（c）得到的藻菌体接种于130mL ~180mL的LB/BG11混合培养基中，摇床培养箱中恒温光照培养；培养温度为30±1℃，转速120-130 rpm，光照120μmol/m2/s；光暗比为12h:12h，培养8d-10d；
(e)将步骤（d）完成培养周期的藻菌体离心，得到铜绿微囊藻-小球藻-地衣芽孢杆菌活性藻菌共同体。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（a）、步骤（b）和步骤（e）中离心时，转速分别为 4000-4500 rpm、8000-10000 rpm和6000-6500 rpm， 离心时间为10~20min。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（c）中，LB/BG11混合培养基中，LB培养基和 BG11培养基的体积比为1:10~1:15。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（c）中，LB/BG11混合培养基的组份和组成如下：17.6 m mol/L NaNO3，0.22 m mol/L K2HPO4，0.3 m mol/L，MgSO4•7H2O，0.2m mol/L CaCl2•2H2O，0.03 m mol/L二水合柠檬酸，0.02 m mol/L (NH4)3C6H5O7，0.002 mmol/L Na2 EDTA•2H2O，0.18m mol/L Na2CO3。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，将步骤（e）制得的活性藻菌共同体用pH=7.4、 0.1mol/L的PBS溶液稀释后于4℃保存贮备。
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