CN107217021A - 一种用于好氧反硝化细菌培养的长效培养基及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于好氧反硝化细菌培养的长效培养基及其制备方法,按照本发明所述成分及制备方法可制得用于培养好氧反硝化细菌的长效培养基颗粒,通过实验,此颗粒可缓慢释放好氧反硝化细菌生长所需的营养,维持好氧反硝化细菌的长期高速生长,保持细菌的高生物量,从而只需初始接种1次,后续只需要45‑60天左右更换培养基颗粒就可达到水质净化效果,可长期维持好氧反硝化细菌的生长繁殖及较高的生物量,制造方法简单,可机械化大规模生产;性质稳定,不需要特殊的保存环境;固体颗粒形态运输方便,不会因运输产生效力降低问题;将人工维护周期从1周延长到2个月,大大降低了人力及运输成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种长效培养基及其制备方法,具体涉及一种具有缓释营养作用用于好氧反硝化细菌的长效培养基及其制备方法。
背景技术
反硝化作用是地球上氮素循环的重要过程,将土壤或水体中的NO3-还原为N2回到大气中。
反硝化细菌是一种能引起反硝化作用的细菌。20世纪80年代,Robertson等人报道了好氧反硝化细菌和好氧反硝化酶系的存在,并证实了泛养硫球菌Thiosphaerapantotropha(现更名为脱氮副球菌Paracoccusdenitrifications在生长过程中,O2和N03共同存在时,其生长速率比两者单独存在时都高。越来越多的研究证明细菌好氧反硝化的存在,并发现了一些在有氧条件下有较高反硝化率的细菌。好氧反硝化菌主要存在于假单胞菌属(Pseudomonas)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、副球菌属(Paracoccus)和芽孢杆菌属(Bacillus)等,是一类好氧或兼性好氧、以有机碳作为能源的异养硝化菌。
好氧反硝化菌的反硝化作用过程包括4个还原步骤,分别由硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶、一氧化氮还原酶、一氧化二氮还原酶催化完成。目前提出好氧反硝化菌的假想呼吸途径中,NO3、O2均可作为电子最终受体:即电子可从被还原的有机物基质传递给O2,也可传递给NO3 -、NO2 -和N2O,并分别将它们还原。
与厌氧反硝化菌的反硝化相比,好氧反硝化菌的反硝化的特征为:
1、一般好氧反硝化菌的反硝化的主要产物是N2O,而厌氧反硝化菌的反硝化则主要产生N2以及少量的N2O和NO。
2、能在好氧条件下进行反硝化,使其与硝化能够同时进行。
3、可将铵态氮在好氧条件下直接转化成气态产物。
4、反硝化速率慢一些。
5、好氧反硝化菌的反硝化中,NO3 -、O2均可作为电子最终受体,除去NO3 -的同时还消耗了O2。
6、催化好氧反硝化菌的反硝化的硝酸盐还原酶是周质酶而不是膜结合酶。
7、特殊的好氧反硝化假单胞菌TR2和K50主要产生N2,这类特殊菌株可能有助于构建一种不产生N2O的好氧反硝化模式。
好氧反硝化菌(aerobic denitrlfier),是利用好氧反硝化酶的作用,在有氧条件下进行反硝化作用的一类反硝化菌,多用于水体的脱氮处理,以解决水体的富营养化现象。在治理水体富营养化问题时多采用生物法,即定期投加特效微生物菌剂来保证微生物的种类和数量,通过微生物的生长代谢来达到水质净化的目的。传统菌剂投加方式前期需要每周投加一定数量的菌液,而菌液运输不便,长途运输也会导致细菌活力的下降,进而影响水处理效果。
发明内容
针对上述现有技术的现状,本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有缓释营养作用的好氧反硝化长效培养基颗粒及其制备方法,只需接种1次,然后每两个月添加长效培养基颗粒,就可实现好氧反硝化细菌的长时间原位培养,大大节省运输与人力成本。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种用于好氧反硝化细菌培养的长效培养基,培养基的组分以重量百份数计分别为:30-80份的淀粉、面粉中的一种或两种混合,0.1-10份的蛋白粉或氨基酸中的一种或两种混合,0.1-1份的磷酸钾、磷酸氢二钾或磷酸二氢钾中的一种或几种混合,0.1-1份的硫酸镁,1-5份的麦饭石粉,5-50份的生物降解塑料,0.1-10份的偶联剂,0.1-10份的助剂,0.1-10份的热稳定剂,0.1-10份的保湿剂,0.1-10份的短切纤维与0.1-10份的分散剂。
作为优选,所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂的一种或两种混合。
作为优选,所述生物降解塑料为聚乳酸、聚己内酯、聚羟基脂肪酸酯或聚丁二酸丁二醇酯中的一种或几种混合。
作为优选,热稳定剂为硬脂酸钙、硬脂酸镁或白油中的一种或几种混合。
作为优选,保湿剂为丙二醇、甘油或山梨醇中的一种或几种混合。
作为优选,助剂为顺丁烯二酸酐或马来酸酐丙烯酸共聚物中的一种或几种混合。
作为优选,分散剂为纳米碳酸钙或滑石粉中的一种或两种混合。
作为优选,短切纤维的长度为1-3mm。
一种用于好氧反硝化细菌培养的长效培养基的制备方法,所述制备方法为:将上述组分用高速混合机混合,温度80~120℃,时间10~30min,混合后用螺杆挤出机造粒、切割后制成好氧反硝化细菌的长效培养基颗粒。
作为优选,螺杆挤出速度为5~15m/min,温度110~180℃。
与现有技术相比,本发明的优点在于,按照本发明所述成分及制备方法可制得用于培养好氧反硝化细菌的长效培养基颗粒,通过实验,此颗粒可缓慢释放好氧反硝化细菌生长所需的营养,维持好氧反硝化细菌的长期高速生长,保持细菌的高生物量,从而只需初始接种1次,后续只需要45-60天左右更换培养基颗粒就可达到水质净化效果,而传统方法需要每周1-2次人工投加菌液,劳动量大,且菌液活力不稳定,不能保证水处理效果。本发明方法所涉及的长效培养基颗粒培养效果好,可长期维持好氧反硝化细菌的生长繁殖及较高的生物量,制造方法简单,可机械化大规模生产;性质稳定,不需要特殊的保存环境;固体颗粒形态运输方便,不会因运输产生效力降低问题;将人工维护周期从1周延长到2个月,大大降低了人力及运输成本。
附图说明
图1是本发明培养效果图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步的描述。
在本发明中,若非特指,所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的,下述实施例中的方法,如无特别说明,均为本领域常规方法。
实施例1
取10kg淀粉和30kg面粉的混合物,10kg蛋白粉,0.5kg磷酸钾、0.5kg磷酸氢二钾混合物,1kg硫酸镁,1kg的麦饭石粉,10kg聚乳酸与15kg聚羟基脂肪酸酯的混合物,4kg钛酸酯偶联剂,2kg马来酸酐丙烯酸共聚物,2kg硬脂酸镁与2kg白油的混合物,1kg丙二醇与3kg甘油的混合油,4kg短切纤维1-3mm,4kg滑石粉,将上述组分于高速混合机中80℃混合30min,用螺杆挤出机造粒,其中螺杆挤出速度为15m/min,温度为110℃,最后切割成为长效培养基颗粒成品,可稳定保存12个月。
实施例2
取30kg面粉的混合物,0.1kg氨基酸,0.1kg磷酸氢二钾,0.1kg硫酸镁,2kg的麦饭石粉,5kg聚乳酸,0.1kg硅烷偶联剂,0.1kg顺丁烯二酸酐,0.1kg白油,0.1kg丙二醇,0.1kg短切纤维1-3mm,0.1kg纳米碳酸钙,将上述组分于高速混合机中90℃混合10min,用螺杆挤出机造粒,其中螺杆挤出速度为5m/min,温度为150℃,最后切割成为长效培养基颗粒成品,可稳定保存12个月。
实施例3
取40kg淀粉和40kg面粉的混合物,5kg蛋白粉与5kg氨基酸的混合物,0.3kg磷酸钾、0.2kg磷酸二氢钾与0.1kg的磷酸氢二钾的混合物,0.8kg硫酸镁,5kg的麦饭石粉,25kg聚己内酯、10kg的聚乳酸与15kg聚丁二酸丁二醇酯的混合物,5kg钛酸酯偶联剂与5kg硅烷偶联剂的混合物,4kg马来酸酐丙烯酸共聚物与6kg顺丁烯二酸酐的混合物,3kg硬脂酸镁与7kg白油的混合物,4kg丙二醇、1kg山梨醇与5kg甘油的混合油,10kg短切纤维1-3mm,2kg纳米碳酸钙与8kg滑石粉的混合物,将上述组分于高速混合机中120℃混合20min,用螺杆挤出机造粒,其中螺杆挤出速度为10m/min,温度为180℃,最后切割成为长效培养基颗粒成品,可稳定保存12个月。
初始于250mL锥形瓶中加入100mL河水和100g长效培养基颗粒,接种入5%的好氧反硝化细菌菌液,于33℃,120rpm的摇床中,每6天进行以下操作:长效培养基颗粒留在锥型瓶中,加入90mL河水与10mL原培养液,继续于摇床中培养。将培养液在600nm处测其吸光度值,以此来衡量好氧反硝化细菌的生物量。按照上述方法测得此长效培养基颗粒的培养效果见图1。
本发明中所用原料、设备,若无特别说明,均为本领域的常用原料、设备;本发明中所用方法,若无特别说明,均为本领域的常规方法。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换,均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于好氧反硝化细菌培养的长效培养基,其特征在于,培养基的组分以重量百份数计分别为:30-80份的淀粉、面粉中的一种或两种混合,0.1-10份的蛋白粉或氨基酸中的一种或两种混合,0.1-1份的磷酸钾、磷酸氢二钾或磷酸二氢钾中的一种或几种混合,0.1-1份的硫酸镁,1-5份的麦饭石粉,5-50份的生物降解塑料,0.1-10份的偶联剂,0.1-10份的助剂,0.1-10份的热稳定剂,0.1-10份的保湿剂,0.1-10份的短切纤维与0.1-10份的分散剂。
2.根据权利要求1所述的一种用于好氧反硝化细菌培养的长效培养基,其特征在于,所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂的一种或两种混合。
3.根据权利要求1所述的一种用于好氧反硝化细菌培养的长效培养基,其特征在于,所述生物降解塑料为聚乳酸、聚己内酯、聚羟基脂肪酸酯或聚丁二酸丁二醇酯中的一种或几种混合。
4.根据权利要求1所述的一种用于好氧反硝化细菌培养的长效培养基,其特征在于,热稳定剂为硬脂酸钙、硬脂酸镁或白油中的一种或几种混合。
5.根据权利要求1所述的一种用于好氧反硝化细菌培养的长效培养基,其特征在于,保湿剂为丙二醇、甘油或山梨醇中的一种或几种混合。
6.根据权利要求1所述的一种用于好氧反硝化细菌培养的长效培养基,其特征在于,助剂为顺丁烯二酸酐或马来酸酐丙烯酸共聚物中的一种或几种混合。
7.根据权利要求1所述的一种用于好氧反硝化细菌培养的长效培养基,其特征在于,分散剂为纳米碳酸钙或滑石粉中的一种或两种混合。
8.根据权利要求1所述的一种用于好氧反硝化细菌培养的长效培养基,其特征在于,短切纤维的长度为1-3mm。
9.一种如权利要求1所述的用于好氧反硝化细菌培养的长效培养基的制备方法,其特征在于,所述制备方法为:将上述组分用高速混合机混合,温度80~120℃,时间10~30min,混合后用螺杆挤出机造粒、切割后制成好氧反硝化细菌的长效培养基颗粒。
10.根据权利要求9所述的一种用于好氧反硝化细菌培养的长效培养基的制备方法,其特征在于,螺杆挤出速度为5~15m/min,温度110~180℃。
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