CN110951647A - 一株嗜冷芽孢杆菌gbw-hb1901及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一株嗜冷芽孢杆菌GBW‑HB1901及其应用。所述的嗜冷芽孢杆菌GBW‑HB1901的分类命名为嗜冷芽孢杆菌Bacillus psychrophilus,保藏编号为CGMCC No.18393,该菌菌落为圆形,淡黄色,直径1‑2μm,表面光滑湿润有光泽,中间略凸起,不透明,边缘整齐呈锯齿状,无晕环。所述嗜冷芽孢杆菌GBW‑HB1901具有低温耐受性,在5~25℃下均可以生长,并能在低温环境中快速去除污水中氨态氮,且去除率能够达到75%以上,因此,该菌可以应用于低温污水环境中去除氨态氮,并有效解决因低温导致的污水系统生化性差,污染物去除效率低的问题。
Description
技术领域
本发明属于微生物技术领域,具体涉及一株嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901及其应用。
背景技术
随着社会经济与生活水平的不断提高,生活与工业污废水的产出量在不断增加,因此各地区的污水处理量也在持续不断地增长,从而给污水处理单位带来了巨大压力。目前污废水的生化处理工艺已经成为大多数污水处理系统的重要组成部分,因其运营简便、投入低、效果显著,而被广泛应用于废水的处理中,其中微生物起到了非常重要的作用。但微生物活性一般受温度影响较大,温度过高或过低均会影响微生物的代谢活性,故在冬季寒冷的环境中,低温会对微生物活性产生较强的抑制作用,进而使得污水系统的生化性变差,污水系统处理的效率明显降低,最终严重影响出水指标的正常化,而且此时出水指标的波动性也会变大,使得保障系统出水指标的持续稳定变得困难。
氨态氮是污废水处理过程中需要把控的常规排放指标之一,其主要来源于废水中有机物经异养微生物的氨化降解;氨态氮可以通过硝化细菌的硝化作用使其转化为硝态氮而被去除,但硝化细菌本身属于自养菌,生长繁殖速率相对较慢,并且该菌受温度等外界因素影响较大,因此,当污水处理系统在低温条件下运行时,硝化细菌活性的降低会导致氨态氮降解速率的减慢,也会使出水指标的波动性变大,进而影响到出水氨态氮指标的稳定。尤其是我国北方地区冬季气温低且持续周期长,氨态氮降解速率减慢的现象更为普遍。
因此,能在低温条件下具备高活性的微生物菌种将会在冬季低温水处理中发挥积极增效的作用,而利用低温嗜冷微生物协助改善与提升低温环境中活性污泥处理废水中氨态氮的方式,将会显著提升污水系统冬季运行的稳定性。
发明内容
本发明提供了一株嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901及其应用,所述嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901具有良好的低温耐受性,并能够快速降解低温污水中氨态氮。
为实现上述发明目的,本发明通过下述技术方案予以实现:
本发明提供了一株嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901,其特征在于,其分类命名为嗜冷芽孢杆菌Bacillus psychrophilus,保藏编号为CGMCC No.18393。
进一步的,所述嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901的菌落为圆形,淡黄色,直径1-2μm,表面光滑湿润有光泽,中间略凸起,不透明,边缘整齐呈锯齿状,无晕环。
进一步的,所述嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901具有低温耐受性,其生长温度为5~25℃。
进一步的,所述嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901的最适生长温度为18~22℃。
进一步的,所述嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901为好氧菌,其生长溶氧浓度为1~5mg/L,最适生长溶解氧浓度为2-4mg/L。
进一步的,所述嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901的生长pH值为6~9,最适pH值为6.5-7.5。
进一步的,所述嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901繁殖速度快,培养4h后进入对数生长期,12-14h时进入对数生长末期,菌数达到2.5×1010cfu/mL。
本发明还提供了所述的嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901在制备用于降解低温污水中氨态氮的微生物菌剂中的应用。
进一步的,所述嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901经发酵培养获得嗜冷芽孢杆菌发酵菌液,所述发酵条件为罐压0.1~0.2MPa,温度18~22℃,溶氧≥30%,搅拌速度180~200rpm,发酵时间18~20h。
进一步的,所述嗜冷芽孢杆菌发酵菌液的添加量为污水处理池体积的0.3-0.5‰。
进一步的,所述嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901的氨态氮去除率高于75%。
与现有技术相比,本发明具有以下优点和技术效果:
本发明的嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901从低温环境中分离得到,能够在5-25℃下生长,而其最适合的生长温度为18~22℃,因此该菌具有很好的低温耐受性,能够在低温水体中良好生存。嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901在体外培养繁殖快,在4h后就能达到生长对数期,12-14h就能达到对数末期;并且该菌具有在低温环境中快速去除污水中氨态氮的能力,其去除率能够达到75%以上。因此嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901可作为生物强化菌剂开发用于冬季低温水体环境中氨态氮去除产品,将其应用于低温污水处理中,可有效解决因低温导致的污水系统生化性差,污染物去除效率低等问题,改善低温条件下降解水体中氨态氮的生物处理效果和保障污水处理系统在低温环境条件下的运行稳定性,具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为所述嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901在2216E平板上的菌落形态特征。
图2为所述嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901的生长曲线。
具体实施方式
结合以下具体实例对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
下述实施例中,如无特殊说明,所使用的实验方法均为常规方法,所用材料、试剂等均可从生物或化学试剂公司购买。
实施例中所需培养基的配方如下:
1、氨态氮降解菌富集筛选液体培养基:葡萄糖5g,(NH4)2SO4 1g,Na2CO3 1g,K2HPO40.5g,MgSO4·7H2O 0.03g,FeSO4·7H2O 0.4g,NaCl 5g,pH 6.5-7.5,蒸馏水1L。
2、氨态氮降解菌分离纯化固体培养基:葡萄糖5g,(NH4)2SO4 0.5g,Na2CO3 1g,K2HPO4 0.5g,MgSO4·7H2O 0.03g,FeSO4·7H2O 0.4g,NaCl 5g,琼脂粉15g,pH 6.5~7.5,蒸馏水1L。
3、改良营养肉汤(NB)培养基:牛肉膏5g,蛋白胨10g,氯化钠5g,(NH4)2SO4 2g/L、FeSO4·7H2O 0.03g/L、MgSO4·7H2O 0.05g/L、水1L、pH 7.2~7.5。
4、改良营养肉汤(NB)固体培养基:牛肉膏5g,蛋白胨10g,氯化钠5g,(NH4)2SO4 2g/L、FeSO4·7H2O 0.03g/L、MgSO4·7H2O 0.05g/L、琼脂粉15g、水1L、pH 7.2~7.5。
5、2216E固体培养基:蛋白胨5.0g/L,酵母粉1.0g/L,柠檬酸铁0.1g/L,氯化钠19.45g/L,氯化镁5.98g/L,硫酸钠3.24g/L,氯化钙1.8g/L,氯化钾0.55g/L,碳酸钠0.16g/L,溴化钾0.08g/L,氯化锶0.034g/L,硼酸0.022g/L,硅酸钠0.004g/L,氟化钠0.0024g/L,硝酸钠0.0016g/L,磷酸氢二钠0.008g/L,琼脂15g/L,pH 7.6±0.2。
6、发酵培养基:葡萄糖100g/L、玉米浆干粉20g/L、NaCl 5g/L、(NH4)2SO4 2g/L、KH2PO4 0.15g/L、FeSO4·7H2O 0.03g/L、Na2HPO4 4g/L、MgSO4·7H2O0.05g/L、余量为水,液体培养基的pH为6.5~7.5。
以上培养基在使用前,均需在121℃下灭菌20min,然后室温保存。
实施例1:嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901的筛选、分离与鉴定
1、嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901的分离筛选与纯化
取在冬季环境中采集的海水、生活污水、工业污水及石化废水水样各2mL,加入50mL的PBS缓冲溶液中,振荡5min,使样品充分混匀,1000rpm离心5min,收集样品上清液,备用。取10mL上述样品上清液,分别加入到装有200mL氨态氮降解菌富集筛选培养液的锥形瓶中,20℃,150rpm恒温摇床培养3d,富集3次。取培养的菌悬液梯度稀释后,再取100μL涂布于氨态氮降解菌分离纯化固体培养基上,置于20℃培养箱培养,培养48h之后,挑取不同形态单菌落在2216E固体培养基上划线培养,重复分离纯化3次,最后得到单菌落,将该单菌落命名为GBW-HB1901。
如图1所示,所述菌株GBW-HB1901在2216E平板上的菌落为圆形,淡黄色,直径1-2μm,表面光滑湿润有光泽,中间略凸起,不透明,边缘整齐呈锯齿状,无晕环。
2、嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901的鉴定
以所述的菌株GBW-HB1901的DNA为模板,使用16S rRNA通用引物进行扩增,扩增片段进行序列测定,将得到的菌株GBW-HB1901的16S rDNA测序结果与GenBank中的序列进行比对分析,结果显示,菌株GBW-HB1901与Bacillus psychrophilus同源性最高,因此确定该菌株GBW-HB1901为嗜冷芽孢杆菌。
将筛选到的菌株GBW-HB1901进行菌种保藏,所述嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901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(CGMCC);地址: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;保藏日期:2019年08月16日;嗜冷芽孢杆菌Bacillus psychrophilus的保藏编号为CGMCC No.18393。
实施例2:嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901的生长测定及生理生化特性
1、嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901的生长测定
将斜面培养的嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901接种至改良NB培养基中,在pH7.2-7.5,18~22℃下恒温摇床培养24h,制得GBW-HB1901菌液,其中每2h取样一次,在OD600nm下测定吸光值,绘制生长曲线图。如图2所示,实验结果表明,GBW-HB1901在培养的前4h为生长迟缓期,随后进入对数生长期,待培养至12-14h时达到对数生长末期,菌数达到2.5×1010cfu/mL,14-18h为生长稳定期,接着进入衰亡期,从而完成整个生长周期。
2、嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901的生理生化特性测定
将制得的GBW-HB1901菌液在NB培养基中进一步培养后,根据《伯杰细菌鉴定手册》的菌株生理生化检测方法对嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901进行检测。结果如表1所示,嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901在pH值6~9的范围内均能生长,而最适的生长pH值为6.5-7.5;在溶氧含量1~5mg/L范围内都能正常生长,而最适的生长溶解氧浓度在2-4mg/L,因此嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901属于好氧菌;并且该菌能够产生尿素酶、β-葡萄糖苷酶和甘油,能够降解或分解动力-硝酸盐、西蒙式枸橼酸盐和半固体琼脂。
表1 嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901的生理生化特性
注:<+>表示阳性,<->表示阴性。
实施例3:嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901的低温耐受试验
为了检验嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901在低温条件下的存活性能,对其在不同温度下的耐受情况进行检测。将嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901等量接种至不同温度条件下的NB液体培养基中,控制其pH为6.5-7.5,培养18h,得到嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901菌液,检测嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901在不同温度条件下培养基中的生长状况。结果如表2所示,嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901因为从低温环境中分离,因此具有良好的低温耐受性,其在5~25℃温度范围内均能正常生长繁殖,而最适的生长温度在18~22℃。
表2 嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901在不同温度中生长情况
实施例4:氨态氮去除率测试
采用奈氏试剂比色法(GB-7479.87)检测水体氨态氮浓度。模拟低温条件(温度8℃、pH7.2、溶解氧≥2mg/L)下,嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901对含有不同浓度氨态氮水体的48h处理实验,并计算氨态氮去除率,每浓度梯度设3个重复实验。
将嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901种子液按20%的体积比接种至发酵培养基中,调整罐压为0.1MPa,温度保持在18~22℃,溶氧≥30%,搅拌速度为180rpm,发酵18h后得到嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901发酵菌液。取60mL发酵菌液离心,随后加入15mL无菌水将沉淀了的菌体重悬混匀,然后各取1mL菌悬液分别加入到体系均为100mL的5个不同初始氨态氮浓度的测试液中,进行48h氨态氮去除率的试验。结果如表3所示,经过48h处理后,菌株GBW-HB1901在低温条件下对多种不同初始浓度的氨态氮都具备较好的去除效果,且去除率均在75%以上,表明嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901可以在低温条件下有效去除废水中的氨态氮,其具备在低温下快速降解污水中氨态氮的功能,具有很大的实际应用价值和意义。
表3 嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901的48h氨态氮去除率测试结果
本发明所述的嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901在实际应用中使用方法简单,其步骤如下:将嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901在罐压为0.1MPa,温度18~22℃,溶氧≥30%,搅拌速度为180rpm的条件下,发酵18h后得到嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901发酵菌液;然后直接从污水生化处理好氧池的进水口添加污水生化处理好氧池体积的0.3-0.5‰的发酵菌液进好氧池中即可。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其进行限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的普通技术人员来说,依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一株嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901,其特征在于,其分类命名为嗜冷芽孢杆菌Bacillus psychrophilus,保藏编号为CGMCC No.18393。
2.根据权利要求1所述的嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901,其特征在于,所述嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901的菌落为圆形,淡黄色,直径1-2μm,表面光滑湿润有光泽,中间略凸起,不透明,边缘整齐呈锯齿状,无晕环。
3.根据权利要求1所述的嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901,其特征在于,所述嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901具有低温耐受性,其生长温度为5~25℃。
4.根据权利要求1所述的嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901,其特征在于,所述嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901的最适生长温度为18~22℃。
5.根据权利要求1所述的嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901,其特征在于,所述嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901的最适生长溶解氧浓度为2-4mg/L。
6.根据权利要求1所述的嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901,其特征在于,所述嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901的最适pH值为6.5-7.5。
7.权利要求1-6任一项所述的嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901在制备用于降解低温污水中氨态氮的微生物菌剂中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于,所述嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901经发酵培养获得嗜冷芽孢杆菌发酵菌液,所述发酵温度18~22℃,发酵时间18~20h。
9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,所述嗜冷芽孢杆菌发酵菌液的添加量为污水处理池体积的0.3-0.5‰。
10.根据权利要求7所述的应用,其特征在于,所述嗜冷芽孢杆菌GBW-HB1901的氨态氮去除率高于75%。
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GR01 | Patent grant | ||
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