CN109439564A - 用于淤泥质港口减淤的微生物菌剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应用于淤泥质港口减淤的微生物菌剂的制备方法，从淤泥质港口采集淤泥样品，取适量淤泥样品至富集培养基，培养数天后转接至新鲜培养基，每转接1次，视为传代1次。通过不少于24代传代培养获得混菌培养液，经扩大培养后，将培养液进行浓缩干燥，即得微生物菌剂，所述微生物菌剂包含噬甲基营养菌、假单胞菌、希瓦氏菌。我国有众多淤泥质港口，有些港口泥沙回淤严重且随着浮泥的密实，可航行水深逐渐减小。本发明通过添加微生物菌剂来延缓浮泥密实的方法，可有效处理淤泥质港口回淤等问题，减少维护疏浚工程量、降低维护费用，更有利于工业应用，在经济、环境和社会效益方面都有重大的意义。

Description

用于淤泥质港口减淤的微生物菌剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种应用于环保技术领域的微生物菌剂，尤其是一种用于淤泥质港口减淤的微生物菌剂的制备方法。
背景技术
港口是确保船舶顺畅进出与安全停靠的基础环境条件，倘若港口中产生了泥沙淤积便会对船舶的通行、运输、停靠造成不良影响。为有效解决淤泥质港口的回淤问题，适航水深技术应运而生。适航水深技术是利用部分淤泥层或回淤层作为水深使用而不影响船舶航行停靠、离泊作业安全的一项技术，可以将港口底部具有一定流变性能的浮泥作为可航行水深使用。适航水深技术的应用缓解了清淤通行的部分压力，可以降低清淤的频率，降低一部分港口维护疏浚的费用，但是随着时间的推移，浮泥仍会逐渐沉降，造成可航行水深逐渐减小，仍需要定期的清淤工作。已知国外有一些港口利用浮泥中的微生物与浮泥相互作用可以延缓浮泥的密实从而延长适航水深的使用时间。因此，可以通过向淤泥质港口中添加微生物菌剂延缓浮泥密实，从而能有效减少清淤周期，减少维护疏浚工程量、降低维护费用，更有利于工业应用。
通过检索，发现与本专利申请相关的有以下几篇公开文献：
申请号为CN 106906170 A公开了一种复合微生物菌剂及其制备方法和应用，所述复合微生物菌剂包括假单胞菌制剂、不动杆菌制剂、解淀粉芽抱杆菌制剂、枯草芽胞杆菌制剂、地衣芽胞杆菌制剂、乳酸乳球菌制剂、类球红细菌制剂、碱湖迪茨氏菌制剂和沼泽红假单胞菌制剂，利用此复合微生物菌剂进行城乡河道污水原位修复。此专利所用的复合微生物菌剂与本专利有着本质的区别，且此专利的应用领域为污水处理，污水处理中的污泥成分与本文所申请专利中的淤泥质港口浮泥成分有着本质区别，并且此专利的主要目的是对河道污水进行原位修复，而本文所申请的专利为延缓淤泥质港口浮泥的密实。
申请号为CN 105967343 A公开了复合生物酶制剂、复合微生物菌剂及其在含油污泥处理中的应用。复合生物酶制剂由枯草芽胞杆菌、短小芽胞杆菌、假丝酵母和短乳杆菌制得；复合微生物菌剂由热带假丝酵母、多食鞘氨醇杆菌、蜡状芽胞杆菌、醋酸钙不动杆菌和巨大芽胞杆菌制得的固体菌剂；该发明还提供了复合生物酶制剂和复合微生物菌剂在含油污泥处理中的应用以及处理含油污泥的方法，该发明可实现含油污泥的无害化处理。此专利所用的复合微生物菌剂是由几种不同的菌按不同配比制成的固体微生物菌剂，而本专利所用的菌剂是由从淤泥质港口富集培养得到混菌培养液后制成的微生物菌剂，且此专利的应用与本专利有着本质的区别。此专利专注含油污泥的处理方法，而本专利专注淤泥质港口淤泥的处理应用。
申请号为CN 104743761 A公开了一种利用异养菌微生物减缓淤泥质港口浮泥密实的方法，包括以下步骤：一)从淤泥质港口的浮泥中筛选能产胞外聚合物且能对淤泥质港口浮泥密实产生减缓作用的异养菌；二)使异养菌产生胞外聚合物并使胞外聚合物与淤泥质港口浮泥相互作用，以减缓淤泥质港口浮泥的密实速度。本发明选用来自于淤泥质港口浮泥本身的异养菌微生物，使其产生的胞外聚合物与淤泥质港口浮泥相互作用，来减缓淤泥质港口浮泥的密实速度。此专利与本专利应用领域及实施对象相同，但与本专利的本质区别是该专利在异养菌培养过程中添加了较多营养成分，而本专利微生物菌剂所需营养成分更为简单，只需要添加少量无机盐，不会对环境造成二次污染，操作简单无需复杂程序。
通过对比，本发明专利申请与上述公开文献存在本质的区别。
发明内容
本发明的目的是旨在克服现有技术的不足之处，提供一种应用于淤泥质港口减淤的微生物菌剂的制备技术。
本发明实现目的的技术方案如下：
一种应用于淤泥质港口减淤的微生物菌剂的制备方法，从淤泥质港口采集淤泥样品，取适量淤泥样品至富集培养基中，培养2～4天后转接至新鲜培养基，每转接1次，视为传代1次。通过不少于24代传代培养获得混菌培养液，经扩大培养后，将培养液进行浓缩干燥，即得微生物菌剂。
而且，所述富集培养基成分为：0.035～0.045mol/L的NaNO3，0.420～0.440mol/L的NaCl，0.008～0.010mol/L的KH2PO4，0.003～0.005mol/L的NaH2PO4·12H2O，0.001～0.002mol/L的CaCl2，0.001～0.002mol/L的柠檬酸铁，0.001～0.002mol/L的ZnSO4·7H2O或ZnCl2，0.001～0.002mol/L CuSO4·5H2O或CuCl2，0.001～0.002mol/LMgCl2·6H2O或MgSO4·7H2O，1％～3％甲醇或甲酸或甲胺。
而且，淤泥样品与富集培养基比例为3～10％(w/v)。
而且，所述微生物菌剂包含如下菌种：嗜甲基营养菌(Methylophaga sp.)、假单胞菌(Pseudomonas sp.)、希瓦氏菌(Shewanella sp.)。
而且，制备得到的微生物菌剂中，嗜甲基营养菌菌数不低于总菌数的70％，假单胞菌菌数占总菌数的10％～20％，希瓦氏菌菌数占总菌数的5％～10％。
本发明取得的优点和积极效果是：本发明所制微生物菌剂产品，不含致病菌，不含有毒化学物质，无毒无刺激，且本产品菌剂储运、投放简便高效。而且本发明取材方便，不会对环境造成二次污染，操作简单无需复杂程序，延缓浮泥密实效果明显，可以有效降低清淤的周期，节约人力物力。
附图说明
图1为本发明实施例1中不同培养基在相同培养时间下延缓浮泥密实效果。
图2为本发明实施例2中传代培养过程中pH、生物量的变化。
图3为本发明实施例2中传代培养过程中胞外聚合物含量的变化。
图4为本发明实施例2中不同代数微生物延缓浮泥密实效果。
图5为本发明实施例4中微生物菌剂与浮泥样品混合后，沉积物体积随密实时间的变化。
具体实施方式：
下面结合实施例，对本发明进一步详细的说明；应该理解的是，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
实施例1
富集培养基的筛选：
使用几种不同的培养基对淤泥质港口淤泥样品进行培养，培养周期为12天，以延缓浮泥密实效果为指标，对几种不同培养基成分下微生物延缓浮泥密实效果进行对比，筛选出一种最佳的培养基作为微生物筛选所用的富集培养基。所述几种培养基成分如下：
培养基一：
NaNO3 0.035mol/L，KH2PO4 0.008mol/L，甲醇2％，Na2HPO4·12H2O 0.003mol/L，柠檬酸铁0.001mol/L，CaCl2 0.001mol/L，MgSO4·7H2O 0.0008mol/L，MgCl2·4H2O0.0001mol/L，ZnSO4·7H2O 0.0001mol/L，CuSO4·5H2O 0.005mol/L，pH 6.8。
培养基二：
Na2S2O3·5H2O 0.020mol/L，NH4Cl 0.002mol/L，Na2HPO4 0.001mol/L，NaHCO30.012mol/L，MgCl2 0.001mol/L，pH 6.0。
培养基三：
K2HPO4 0.005mol/L，(NH4)2SO4 0.015mol/L，CaCO3 0.010mol/L，NaH2PO40.002mol/L，NaNO2 0.009mol/L，MgSO4·7H2O 0.0001mol/L，pH7.8。
培养基四：
CaCl2 0.005mol/L，NaNO3 0.006mol/L，MgSO4·7H2O 0.002mol/L，柠檬酸铁铵0.001mol/L，K2HPO4 0.003mol/L，(NH4)2SO4 0.004mol/L，pH 7.0。
结果如图1所示，与其他培养基成分下微生物延缓浮泥密实效果对比，其中培养基一微生物延缓浮泥密实的效果最佳。不同培养基在培养相同时间(8天)的浮泥，在相同密实时间(24h)下的沉积物体积分别为：培养基一：96mL；培养基二：49mL；培养基三：60mL；培养基四68mL。
实施例2
传代次数的确定：
从淤泥质港口采集淤泥样品，取适量淤泥样品至富集培养基，淤泥样品与富集培养基比例为5％(w/v)，30℃，180r/min摇床培养，培养4天后转接至新鲜培养基，每转接1次，视为传代1次，传代培养过程中通过监测pH、生物量以及胞外聚合物含量来监测混菌生长稳定性，结果如图2、图3所示；对不同代数微生物延缓浮泥密实效果进行对比，结果如图4所示。24代以前，pH值、生物量、胞外聚合物含量随着传代次数的增加逐渐变化，混菌生长不稳定，微生物延缓浮泥密实效果不明显。通过24代传代培养后，随着传代次数增加，pH值、生物量、胞外聚合物含量波动幅度小，混菌生长稳定，随着传代次数的增加，微生物具有明显的延缓浮泥密实效果。
传代培养条件为28～30℃，170～200r/min。扩大培养条件为培养基无机盐成分同富集培养基，按流加式培养方式加入甲醇或甲酸或甲胺，28～30℃，170～200r/min。
实施例3
微生物菌剂的制备：
本发明按照上述方法，获得一种菌组，包括嗜甲基营养菌(Methylophaga sp.)、假单胞菌(Pseudomonas sp.)和希瓦氏菌(Shewanella sp.)制成的干粉菌剂。浓缩方法为超滤浓缩或真空离心浓缩。干燥方法为真空干燥或喷雾干燥。
其中嗜甲基营养菌的菌株名称为TJ1807，保藏机构为：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCC NO.16166，分类命名为嗜甲基菌Methylophagasp.，保藏日期为：2018年7月26日，保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号。
假单胞菌(Pseudomonas sp.)和希瓦氏菌(Shewanella sp.)为通过上述筛选获得两种，本发明没有进行保藏。
本发明中的微生物菌剂通过层层筛选，具有上述特征的均即可，包括但不限于嗜甲基营养菌(Methylophaga sp.)、假单胞菌(Pseudomonas sp.)和希瓦氏菌(Shewanellasp.)。或者还包括其他菌种。
制备微生物菌剂的步骤如下：
从淤泥质港口采集淤泥样品，取适量淤泥样品至富集培养基中，淤泥样品与富集培养基比例为5％(w/v)，30℃，180r/min摇床培养，培养4天后转接至新鲜培养基，通过24代传代培养获得混菌培养液。将混菌培养液进行扩大培养，培养周期为12天，每隔3天补加一次甲醇。将扩大培养获得的混菌培养液进行超滤浓缩，然后按浓缩液：保护剂＝1:1的体积比添加保护剂，混合均匀后进行喷雾干燥，即得微生物干粉菌剂。其中，嗜甲基营养菌菌数占总菌数的80％，假单胞菌菌数占总菌数的15％，希瓦氏菌菌数占总菌数的5％；所述富集培养基成分为：NaNO3 0.035mol/L，KH2PO4 0.008mol/L，甲醇2％，Na2HPO4·12H2O0.003mol/L，柠檬酸铁0.001mol/L，CaCl2 0.001mol/L，MgSO4·7H2O 0.0008mol/L，MgCl2·4H2O 0.0001mol/L，ZnSO4·7H2O 0.0001mol/L，CuSO4·5H2O 0.0005mol/L，pH 6.8；保护剂成分为：糊精40g/L，明胶5g/L，蔗糖15g/L，抗坏血酸钠1g/L，磷酸二氢钾1.4g/L，磷酸二氢钠1.3g/L。
实施例4：
应用于淤泥质港口减淤的微生物菌剂的应用
将制备得到的微生物菌剂添加至淤泥质港口浮泥样品中，培养数天后观察微生物菌剂延缓浮泥密实的效果。具体的实验室操作方法为：将制备得到的微生物干粉菌剂与淤泥质港口浮泥样品混合，将混合样品放入规格为1L量筒中静置密实，连续放置9天，记录沉积物体积随密实时间变化趋势，并绘制浮泥密度随时间变化的曲线，验证延缓浮泥密实的效果。结果如图5所示。与对照组相比，加入微生物菌剂后，在相同密实时间(24h)下的沉积物体积为965mL，约为对照组的2.09倍，明显延缓了浮泥的密实速度。

Claims (11)

1.一种应用于淤泥质港口减淤的微生物菌剂的制备方法，其特征在于：从淤泥质港口采集淤泥样品，取适量淤泥样品至富集培养基中，培养2～4天后转接至新鲜培养基，每转接1次，视为传代1次。通过不少于24代传代培养获得混菌培养液，经扩大培养后，将培养液进行浓缩干燥，即得微生物菌剂。
2.根据权利要求1所述的一种应用于淤泥质港口减淤的微生物菌剂的制备，其特征在于，所述富集培养基成分为：0.035～0.045mol/L的NaNO3，0.420～0.440mol/L的NaCl，0.008～0.010mol/L的KH2PO4，0.003～0.005mol/L的NaH2PO4·12H2O，0.001～0.002mol/L的CaCl2，0.001～0.002mol/L的柠檬酸铁，0.001～0.002mol/L的ZnSO4·7H2O或ZnCl2，0.001～0.002mol/L CuSO4·5H2O或CuCl2，0.001～0.002mol/LMgCl2·6H2O或MgSO4·7H2O，1％～3％甲醇或甲酸或甲胺。
3.根据权利要求1所述的一种应用于淤泥质港口减淤的微生物菌剂的制备，其特征在于：所述富集培养基成分为：NaNO3 0.035mol/L，KH2PO4 0.008mol/L，甲醇2％，Na2HPO4·12H2O 0.003mol/L，柠檬酸铁0.001mol/L，CaCl2 0.001mol/L，MgSO4·7H2O 0.0008mol/L，MgCl2·4H2O 0.0001mol/L，ZnSO4·7H2O 0.0001mol/L，CuSO4·5H2O 0.005mol/L，pH 6.8。
4.根据权利要求1所述的一种应用于淤泥质港口减淤的微生物菌剂的制备，其特征在于：淤泥样品与富集培养基比例为3～10％。
5.根据权利要求1所述的一种应用于淤泥质港口减淤的微生物菌剂的制备，其特征在于：传代培养条件为28～30℃，170～200r/min。
6.根据权利要求1所述的一种应用于淤泥质港口减淤的微生物菌剂的制备，其特征在于：扩大培养条件为培养基无机盐成分同富集培养基，按流加式培养方式加入浓度为2％的甲醇或甲酸或甲胺，28～30℃，170～200r/min。
7.根据权利要求1所述的一种应用于淤泥质港口减淤的微生物菌剂的制备，其特征在于：浓缩方法为超滤浓缩或真空离心浓缩。
8.根据权利要求1所述的一种应用于淤泥质港口减淤的微生物菌剂的制备，其特征在于：干燥方法为真空干燥或喷雾干燥。
9.根据权利要求1所述的一种应用于淤泥质港口减淤的微生物菌剂的制备，其特征在于：所述微生物菌剂包含如下菌种：噬甲基营养菌(Methylophaga sp.)、假单胞菌(Pseudomonas sp.)、希瓦氏菌(Shewanella sp.)。
10.根据权利要求1所述的一种应用于淤泥质港口减淤的微生物菌剂的制备，其特征在于：制备得到的微生物菌剂中，噬甲基营养菌菌数不低于总菌数的70％，假单胞菌菌数占总菌数的10％～20％，希瓦氏菌菌数占总菌数的5％～10％。
11.根据权利要求9所述的一种应用于淤泥质港口减淤的微生物菌剂的制备，其特征在于：所述噬甲基营养菌的菌株名称为TJ1807，保藏机构为：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCC NO.16166，分类命名为噬甲基菌Methylophaga sp.，保藏日期为：2018年7月26日，保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号。
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