CN110938567B - 一种枯草芽孢杆菌、微生物菌剂及其应用 - Google Patents

一种枯草芽孢杆菌、微生物菌剂及其应用 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种枯草芽孢杆菌及其应用。本公开的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的保藏编号为CGMCC No.16827。本公开还提供了一种微生物菌剂，该微生物菌剂含有如上所述的枯草芽孢杆菌作为有效成分。本公开还提供了如上所述的枯草芽孢杆菌及如上所述的微生物菌剂在处理城市污水中的应用。通过上述技术方案，本公开可以更加快速有效地去除处理城市污水中的有机物。

Description

一种枯草芽孢杆菌、微生物菌剂及其应用
技术领域
本公开属于微生物技术领域，具体涉及一种枯草芽孢杆菌、微生物菌剂及其应用。
背景技术
城市污水即城市地区范围内的生活污水、工业废水和径流污水。城市污水中除含有大量有机物及病菌、病毒外，由于工业的高度发展，工业废水的水量(约占城市污水总量的60～80％)水质日趋复杂和径流污水的污染日趋严重，使城市污水含有各种类型、不同程度的各种有毒、有害污染物。城市污水中普遍含有有机污染物(用COD、BOD5表示)，包括碳水化合物、蛋白质、氨基酸、脂肪酸、油脂、酯类等物质。
现有的处理污水的方法可归纳为物理法、化学法和生物法等。我国城市污水一般通过收集进入污水处理厂进行处理，具体可分为一、二、三级处理。一级处理，又称初级处理。处理的对象是污水中的漂浮物和悬浮物。可以采用筛滤截留法——筛网、格栅过滤、重力分离法——沉砂池、沉淀池、隔油池、气浮池等。离心分离法、旋流分离器、离心机等。二级处理，是指去除污水中污染物，使其各项指标达到要求。主要环节要根据不同的污水处理程度、规模、水质特点来确定处理工艺。比如活性污泥法、生物膜法等。三级处理，又称深度处理，弥补二级处理的欠缺，可使用化学和物理化学以及生物方法，比如中和法、人工湿地法等。但是现有的污水处理方法还不能满足充分有效去除有机污染物的要求。
发明内容
为了克服现有的污水处理方法还不能满足充分有效去除有机污染物的要求的缺陷，本发明提供了一种枯草芽孢杆菌。
本公开的发明人分离了一株枯草芽孢杆菌，发现其可以高效地降解污水中的有机污染物，可以实现城市污水的高效处理，由此得到了本发明。
为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种枯草芽孢杆菌，该枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的保藏编号为CGMCC No.16827。
本公开第二方面提供一种微生物菌剂，含有菌体和培养基，所述菌体含有保藏编号为CGMCC No.16827的枯草芽孢杆菌。
可选地，每克所述微生物菌剂中，保藏编号为CGMCC No.16827的枯草芽孢杆菌的活菌数为108-1010CFU。
可选地，所述培养基为牛肉膏蛋白胨培养基、营养肉汤培养基或LB培养基，或者为他们中两者或三者的组合。
可选地，所述微生物菌剂还包括脱氮硫杆菌(Thiobacillusdenitrificans)、荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)和芽胞杆菌(Bacillus sp.)。
可选地，所述枯草芽孢杆菌、所述脱氮硫杆菌、所述荧光假单胞菌和所述芽胞杆菌的CFU比为1：(0.2～0.45)：(0.5～0.8)：(0.1～0.25)。
本公开第三方面提供本公开第一方面所述的枯草芽孢杆菌或本公开第二方面所述的微生物菌剂在处理城市污水中的应用。
通过上述技术方案，本公开的保藏编号为CGMCC No.16827的枯草芽孢杆菌能够快速、高效地降解有机污染物。该枯草芽孢杆菌及含有该菌的微生物菌剂能够应用于富含有机物的城市污水处理，可在短时间内将城市污水处理到安全排放标准，处理过程安全环保无污染，且处理费用低。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
生物材料保藏
本发明的枯草芽孢杆菌是本发明的发明人从北京河道采集污水样品中分离的纯培养物，其保藏编号为CGMCC No.16827，保藏日期为2018年11月27日，保藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址位于北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，分类命名为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。
具体实施方式
以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
本公开的发明人从北京河道采集污水样品中分离培养出一种新的菌种，经鉴定该菌属于枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。该菌种已在国家知识产权局指定的保藏单位中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏，保藏日期为2018年11月27日，保藏编号为CGMCC No.16827。
本公开第一方面提供一种枯草芽孢杆菌，该枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的保藏编号为CGMCC No.16827。
本公开的枯草芽孢杆菌可以在常规的细菌培养基中存活并生长繁殖。本公开如上所述的枯草芽孢杆菌是一株非常优异的有机物降解菌，能够非常高效快速地处理城市污水。
本公开第二方面提供一种微生物菌剂，含有菌体和培养基，所述菌体含有保藏编号为CGMCC No.16827的枯草芽孢杆菌。
其中，微生物菌剂中含有的菌体的量可以在很大范围内改变，例如每克微生物菌剂中，保藏编号为CGMCC No.16827的枯草芽孢杆菌的活菌数可以为108-1011CFU，优选情况下，每克微生物菌剂中，保藏编号为CGMCC No.16827的枯草芽孢杆菌的活菌数可以为109-1010CFU。
根据本公开，所述培养基的种类可以为各种能够用于培养枯草芽孢杆菌的培养基，例如，可以为牛肉膏蛋白胨培养基、肉汤培养基、LB培养基等常用培养基作为种子培养基，用于菌种的保存；而发酵的培养基一般用于生产，这些培养基的种类也为本领域技术人员所公知。上述培养基能够商购得到或者根据“微生物培养基手册”(MicrobiologyCulture Media Manual)的记载制备得到。例如，种子培养基可以为牛肉膏蛋白胨培养基，其含有1-3g/L的牛肉膏、5-15g/L的蛋白胨、3-8g/L的氯化钠和15-20g/L的琼脂。例如发酵培养基可以含有：40-150g/L的淀粉、0.5-8g/L的氯化钠、0.5-5g/L的碳酸钙、2-10g/L的磷酸二氢钾和1-10g/L的氯化亚铁。
其中，上述各种培养基可以按照常规的灭菌方法进行灭菌后备用，例如在115-125℃和1.5-2个标准大气压的条件下灭菌10-30分钟。
其中，枯草芽孢杆菌的培养方法没有特别的限制，例如，可以先将枯草芽孢杆菌在种子培养基(LB培养基)中培养至菌密度OD600值为0.6-0.8，得到菌液，然后在100重量份培养基(葡萄糖15g，淀粉1g，豆饼粉25g，硫酸锰1g，磷酸二氢钾1.5g，硫酸镁0.5g，酵母膏0.2g，氯化铁0.1g，碳酸钙0.1g，pH 7.0-7.2)中接种2-5重量份的枯草芽孢杆菌的菌液，37℃培养，直至枯草芽孢杆菌的活菌数为(2-20)*107个/克的培养基。
优选情况下，通过培养使得到的每克所述微生物菌剂中，保藏编号为CGMCCNo.16827的枯草芽孢杆菌的活菌数可以为107-1011CFU，更优选为109-1010CFU。在培养的过程中，可以通过常规的方法，例如血球板计数法或OD值观察法得到活菌的浓度。
培养后的菌液可以直接作为微生物菌剂使用，优选情况下，菌液通过包括无菌过滤、冷冻干燥等步骤进一步加工为更方便贮藏的剂型的微生物菌剂使用。其中，菌种的培养条件没有特别的限制，可以为枯草芽孢杆菌培养过程中常用条件，例如采用摇床震荡培养，培养温度可以为28-37℃，培养时间可以为1-3天。
为了进一步提高微生物菌剂对污水中有机物的降解效率，在本公开的一种优选的实施方式中，所述微生物菌剂还可以包括脱氮硫杆菌(Thiobacillusdenitrificans)、荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)和芽胞杆菌(Bacillus sp.)，脱氮硫杆菌(Thiobacillusdenitrificans)、荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)和芽胞杆菌(Bacillus sp.)可以通过商购得到；进一步地，本公开的发明人发现，购自美国模式培养物集存库且编号为ATCC25259的脱氮硫杆菌、购自中国农业微生物菌种保藏管理中心且编号为ACCC 01067的荧光假单胞菌和购自中国农业微生物菌种保藏管理中心且编号为ACCC01433的芽胞杆菌三种特定的菌株与本公开的保藏编号为CGMCC No.16827的枯草芽孢杆菌混合配成的微生物菌剂具有更快的降解有机物的速率和更广泛的作用范围。其中，通过在各自独立的培养体系中的培养及培养后按照比例的混合，所述混合的条件没有特别的限制，菌株的用量比可以在较宽范围内变化，优选能够使得到的微生物菌剂满足：枯草芽孢杆菌、脱氮硫杆菌、荧光假单胞菌和芽胞杆菌的CFU比为1：(0.2～0.45)：(0.5～0.8)：(0.1～0.25)。
本公开第三方面提供本公开第一方面所述的枯草芽孢杆菌或本公开第二方面所述的微生物菌剂在处理城市污水中的应用。
其中城市污水中BOD5可以为320mg/L以下，例如为30～300mg/L；CODcr可以为500mg/L以下，例如为50～480mg/L；SS可以为300mg/L以下，例如为20～300mg/L；氨氮可以为50mg/L以下，TN可以为10～110mg/L，TP可以为2～20mg/L，pH可以为5.6～8.5。
根据本公开，将保藏编号为CGMCC No.16827的枯草芽孢杆菌或含有该菌的微生物菌剂用于处理城市污水的方法可以包括以下步骤：
首先将污水经过固液分离器进行固液分离，去除大块固体颗粒物质，随后液体进入沉淀池沉淀8～20小时，然后将沉淀后的液体通过例如过滤网过滤去除固体絮凝物；过滤后的液体可以进入生物反应池进行生物氧化：将含有保藏编号为CGMCC No.16827的枯草芽孢杆菌的菌液或微生物菌剂加入到生物反应池中，连续加入3～10天，每天1～2次，每次加入量可以按每立方米液体活菌数为108-1012CFU，静置12～72h后排出处理后的液体。
为了进一步提高对污水中的污染物的降解和吸附去除的效果，在一种实施方式中，可以将含有CGMCC No.16827的枯草芽孢杆菌的菌液固定于载体上形成固定化菌剂，例如将含有枯草芽孢杆菌108-1012CFU/mL的菌液与活性炭混合搅拌静置使菌液吸附于活性炭上，经干燥后将吸附了菌液的活性炭投加于生物反应池进行生物氧化。
以下结合实施例进一步详细说明本发明，但是本发明的范围并不限制于以下实施例中。
本实施例中牛肉膏蛋白胨培养基的组成为：牛肉膏5.0g/L，蛋白胨10.0gL，NaCl5.0gL，pH＝7.2-7.4。
发酵培养基含有80g/L的淀粉、3g/L的氯化钠、3g/L的碳酸钙、5g/L的磷酸二氢钾和5g/L的氯化亚铁。
实施例1
将保藏编号为CGMCC No.16827的枯草芽孢杆菌从保藏斜面接种到牛肉膏蛋白胨培养液中，37℃、180rpm摇床振荡培养12h，制成种子液。将100mL上述种子液加入100L发酵培养基中，在30℃下培养，在培养过程中进行取样并通过显微镜直接计数法进行观察，直至每克培养液中的枯草芽孢杆菌的活菌数为1010CFU，所得到的培养液即为本实施例的微生物菌剂。
实施例2
将保藏编号为CGMCC No.16827的枯草芽孢杆菌、脱氮硫杆菌ATCC25259、荧光假单胞菌CCTCCNO：M209107和芽胞杆菌CCTCC M2014602分别按照实施例1的方法制成种子液。将100mL上述各种子液分别加入100L发酵培养基中，在30℃下培养，在培养过程中进行取样并通过显微镜直接计数法进行观察，直至每克培养液中的总活菌数为1010CFU，所得到的培养液按CFU比1：1：1：1混合后即为本实施例的微生物菌剂。
实施例3
将保藏编号为CGMCC No.16827的枯草芽孢杆菌、脱氮硫杆菌ATCC25259、荧光假单胞菌CCTCCNO：M209107和芽胞杆菌CCTCC M2014602分别按照实施例1的方法制成种子液。将100mL上述各种子液分别加入100L发酵培养基中，在30℃下培养，在培养过程中进行取样并通过显微镜直接计数法进行观察，直至每克培养液中的总活菌数为1010CFU，所得到的培养液按CFU比1：0.4：0.6：0.2混合后即为本实施例的微生物菌剂。
对比例1
将购自中国典型培养物保藏中心的保藏编号为CCTCC NO:M2012285的枯草芽孢杆菌接种到牛肉膏蛋白胨培养液中，37℃、180rpm摇床振荡培养12h，制成种子液待用。将100mL上述种子液加入100L发酵培养基中，在30℃下培养，在培养过程中进行取样并通过显微镜直接计数法进行观察，直至每克培养液中的枯草芽孢杆菌的活菌数为1010CFU，所得到的培养液即为本实施例的微生物菌剂。
对比例2
购自广州市瀚潮环保科技有限公司的瀚潮除有机物专用菌HCZYM-SCL/RO，活菌数为20亿CFU/g。
对比例3～8
将与本申请的保藏编号为CGMCC No.16827的枯草芽孢杆菌一起分离的6株枯草芽孢杆菌分别接种到牛肉膏蛋白胨培养液中，37℃、180rpm摇床振荡培养12h，所得的菌液分别记为对比例3～8的种子液。将100mL上述种子液加入100L发酵培养基中，在30℃下培养，在培养过程中进行取样并通过显微镜直接计数法进行观察，直至每克培养液中的枯草芽孢杆菌的活菌数为1010CFU，所得到的培养液即为对比例3～8的微生物菌剂。
测试实施例1
测试微生物菌剂在一体式膜生物反应器中处理生活污水的能力；原水中BOD5为212.5mg/L、CODcr为288.4mg/L、SS为246.7mg/L、氨氮为27.6mg/L、TN为45.9mg/L、TP为4.5mg/L、pH为7.2。
将原水引入调节池进行混合均质后进入一体式膜生物反应器中，在反应池中分别加入实施例1～3和对比例1～8的微生物菌剂，投加量为0.1～0.5kg/m3污水，连续稳定运行1个月后，补充菌剂，补充量为第一次投加量的10％～20％，此后即可连续运行，停留时间5.2h。出水采用自吸式产水泵，将水过膜吸出，流经清水池后，进入二氧化氯消毒池，经二氧化氯消毒后，即可排放或者回用，连续运行2个月后采集出水进行水质检测，结果列于表1中。
表1
Figure BDA0002311387410000081
测试实施例2
测试微生物菌剂在生物曝气池中处理生活污水的能力；原水中BOD5为186.2mg/L、CODcr为228.1mg/L、SS为224.3mg/L、氨氮为27.8mg/L、TN为42.9mg/L、TP为4.8mg/L、pH为7.2。
首先将原水引入固液分离器进行固液分离，去除大块固体颗粒物质，随后液体进入沉淀池，沉淀12小时，再将液体通过过滤网去除固体絮凝物，经圆孔过滤网的液体进入生物曝气池进行生物氧化，调节pH为7，按每立方米液体每次投加微生物菌剂10克，每天投加1次，连续投加一周，最后静置3天，将液体排出。采集出水进行水质检测，结果列于表2中。
表2
Figure BDA0002311387410000091
由表1和表2数据可知，与对比例1-8相比，实施例1～3使用含有保藏编号为CGMCCNo.16827的枯草芽孢杆菌的微生物菌剂，能够快速降解污水中的有机污染物，对于生物膜法和生物曝气池法处理污水的工艺均可以适用，且处理效率高、净化效果好。
以上详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (7)

1.一种枯草芽孢杆菌，其特征在于，该枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的保藏编号为CGMCC No.16827。
2.一种微生物菌剂，含有菌体和培养基，其特征在于，所述菌体含有保藏编号为CGMCCNo.16827的枯草芽孢杆菌。
3.根据权利要求2所述的微生物菌剂，其中，每克所述微生物菌剂中，保藏编号为CGMCCNo.16827的枯草芽孢杆菌的活菌数为108-1010CFU。
4.根据权利要求2所述的微生物菌剂，其中，所述培养基为牛肉膏蛋白胨培养基、营养肉汤培养基或LB培养基，或者为他们中两者或三者的组合。
5.根据权利要求2所述的微生物菌剂，其中，所述微生物菌剂还包括脱氮硫杆菌(Thiobacillusdenitrificans)、荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)和芽胞杆菌(Bacillus sp.)。
6.根据权利要求5所述的微生物菌剂，其中，所述枯草芽孢杆菌、所述脱氮硫杆菌、所述荧光假单胞菌和所述芽胞杆菌的CFU比为1：(0.2～0.45)：(0.5～0.8)：(0.1～0.25)。
7.权利要求1所述的枯草芽孢杆菌或权利要求2～6中任意一项所述的微生物菌剂在处理城市污水中的应用。
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