CN111268810A - 一种脱氮除磷的微生物菌群及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脱氮除磷的微生物菌群及其应用。本发明公开的脱氮除磷的微生物菌群由Pannonibacter phragmitetus和Pseudomonas zhaodongensis组成。实验证明:本发明的脱氮除磷的微生物菌群能够异养硝化去除氨氮,好氧聚磷去除磷,厌氧反硝化聚磷去除磷,可用于氮、磷等污染水体的治理修复,具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域中,一种脱氮除磷的微生物菌群及其应用。
背景技术
氨氮能够消耗大量的水体中溶解氧,造成水体缺氧,同时也可能引起水体富营养化。传统的硝化细菌为自养菌,所要求的生长环境严格,生长速度慢,难于大量培养,造成应用受到限制。异养硝化细菌能够直接利用水体中有机质营养进行生长的同时降解氨氮,适应性强,生长速度快,可同时去除COD和氨氮。
聚磷菌也叫做摄磷菌、除磷菌,是传统活性污泥工艺中一类特殊的细菌,在好氧状态下能超量地将污水中的磷吸入体内,使体内的含磷量超过一般细菌体内的含磷量的数倍,这类细菌被广泛地用于生物除磷。一般认为,聚磷菌分为两种,兼性厌氧的反硝化聚磷菌和好氧聚磷菌,其中反硝化聚磷菌能利用氧或硝酸盐作为电子受体,而好氧聚磷菌只能利用氧作为电子受体。
发明内容
本发明的目的是提供一种脱氮除磷的成套微生物及其应用。
本发明提供的一种成套微生物,由Pannonibacter phragmitetus和Pseudomonaszhaodongensis组成。
上述成套微生物中,所述Pannonibacter phragmitetus可为Pannonibacterphragmitetus DSM 14782。所述Pannonibacter phragmitetus DSM 14782为德国微生物菌种保藏中心产品,菌株号为DSM 14782。
所述Pseudomonas zhaodongensis可为Pseudomonas zhaodongensis DSM 27559。所述Pseudomonas zhaodongensis DSM 27559为德国微生物菌种保藏中心产品,菌株号为DSM 27559。
上述成套微生物可具有脱氮和/或除磷的功能。
本发明还提供了一种菌剂,所述菌剂含有所述成套微生物。
所述菌剂可为具有脱氮和/或除磷功能的菌剂。
所述菌剂可按照包括如下步骤的方法制备:培养所述Pannonibacterphragmitetus,得到Pannonibacter phragmitetus培养物;培养所述Pseudomonaszhaodongensis,得到Pseudomonas zhaodongensis培养物;混合所述Pannonibacterphragmitetus培养物和所述Pseudomonas zhaodongensis培养物,得到所述菌剂。
所述菌剂还可包括载体。所述载体可为固体载体或液体载体。所述固体载体为矿物材料、生物材料;所述矿物材料可为草炭、粘土、滑石、高岭土、蒙脱石、白碳、沸石、硅石和硅藻土中的至少一种;所述生物材料为各类作物的秸秆、松壳、稻草、花生壳、玉米粉、豆粉、淀粉、草炭和动物的粪便中的至少一种;所述液体载体可为水。所述菌剂的剂型可为多种剂型,如液剂、乳剂、悬浮剂、粉剂、颗粒剂、可湿性粉剂或水分散粒剂。
根据需要,所述菌剂中还可添加表面活性剂(如吐温20、吐温80等)、粘合剂、稳定剂(如抗氧化剂)、pH调节剂等。
所述成套微生物在制备具有脱氮和/或除磷功能产品中的应用,也属于本发明的保护范围。
本发明还提供了所述成套微生物或所述菌剂的下述任一应用:
A1、在脱氮和/或除磷中的应用;
A2、在治理水或氮和/或磷土污染中的应用。
本发明还提供了制备所的菌剂的方法,所述方法包括:培养所述Pannonibacterphragmitetus,得到Pannonibacter phragmitetus培养物;培养所述Pseudomonaszhaodongensis,得到Pseudomonas zhaodongensis培养物;混合所述Pannonibacterphragmitetus培养物和所述Pseudomonas zhaodongensis培养物,得到所述菌剂。
本发明还提供了一种脱氮除磷的方法,所述方法包括:向待脱氮除磷的样品中添加所述成套微生物或所述菌剂,实现样品的脱氮除磷。
本发明中,所述脱氮可为降解氨氮或去除氨氮。
本发明中,所述脱氮可为异养硝化的脱氮。
本发明中,所述除磷可为好氧或厌氧下的除磷或厌氧反硝化的除磷。
实验证明:本发明的脱氮除磷的成套微生物菌群能够异养硝化去除氨氮,好氧聚磷去除磷,厌氧反硝化聚磷去除磷,可用于氮、磷等污染水体的治理修复,具有很好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述,给出的实施例仅为了阐明本发明,而不是为了限制本发明的范围。下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂、仪器等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。以下实施例中的定量试验,均设置三次重复实验,结果取平均值。
Pannonibacter phragmitetus DSM 14782(下文简称为DSM 14782),为德国微生物菌种保藏中心产品,菌株号为DSM 14782;Pseudomonas zhaodongensis DSM 27559(下文简称为DSM 27559)为德国微生物菌种保藏中心产品,菌株号为DSM 27559。
实施例1、单菌功能检测
待测菌株为DSM 14782和DSM 27559,分别检测待测菌株的单菌功能,步骤如下:
一、异养硝化功能检测
将待测菌株接种在液体LB培养基(10g/L氯化钠、10g/L蛋白胨、5g/L酵母粉,pH 7-8)中,30℃、150rpm振荡培养24h,,得到种子液,菌浓度为108~1010CFU/ml。
按5%(V/V)取种子液接种在异养硝化模拟废水(由溶剂和溶质组成,溶剂为水,溶质及其浓度分别为NH4Cl 0.382g/L、乙酸钠2g/L、MgSO4·7H2O 0.2g/L、K2HPO4 0.2g/L、NaCl0.12g/L、MnSO4·4H2O 0.01g/L、FeSO4 0.01g/L,PH7.0~7.2)中,并设不接菌的阴性对照。接菌后于30℃、150rpm振荡好氧培养7d,得到待测菌液。
培养7d后,使用格里斯氏(Griess)试剂和二苯胺试剂检测培养液中是否出现亚硝酸盐氮,具体方法为:在培养液中滴加格里斯氏试剂A液(0.5g对氨基苯磺酸,150ml10%(v/v)稀醋酸)、格里斯氏试剂B液(0.1gα–萘胺、150ml 10%稀醋酸、20ml蒸馏水)后,溶液如变为粉红色、玫瑰红色、橙色、棕色等表示亚硝酸盐的存在,说明发生异养硝化,为异养硝化阳性。如无红色出现,则可加入一、二滴二苯胺试剂(二苯胺0.5g溶于100ml浓硫酸中,用20ml蒸馏水稀释),此时如呈蓝色反应,则表示培养液中存在硝酸盐,也说明发生异养硝化,为异养硝化阳性;如不呈蓝色反应,表示无形成的亚硝酸盐和硝酸盐,说明未发生异养硝化,为异养硝化阴性。根据标准HJ535-2009水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法测定氨氮浓度,计算单菌异养硝化的氨氮降解率,单菌异养硝化的氨氮降解率=(不接菌阴性对照氨氮浓度-待测菌液氨氮浓度)/不接菌阴性对照氨氮浓度×100%,结果见表1。
二、好氧聚磷功能检测
将待测菌株接种在液体LB培养基(10g/L氯化钠、10g/L蛋白胨、5g/L酵母粉,pH 7-8)中,30℃、150rpm振荡培养24h,得到种子液,菌浓度为108~1010CFU/ml。
按5%(V/V)取种子液接种在聚磷模拟废水(由溶剂和溶质组成,溶剂为水,溶质及其浓度分别为酒石酸钾钠20g/L、KNO3 2g/L、K2HPO4 0.5g/L、MgSO4·7H2O 2g/L,pH7.2-7.4)中,并设不接菌的阴性对照。接菌后于30℃、150rpm振荡好氧培养7d,得到待测菌液。
按钼锑抗分光光度法测定聚磷模拟废水的不接菌阴性对照总磷浓度和待测菌液的总磷浓度,计算单菌好氧聚磷的总磷降解率,单菌好氧聚磷的总磷降解率=(不接菌阴性对照总磷浓度-待测菌液的总磷浓度)/不接菌阴性对照总磷浓度×100%,结果见表1。
三、厌氧反硝化聚磷功能检测
将待测菌株接种在液体LB培养基(10g/L氯化钠、10g/L蛋白胨、5g/L酵母粉,pH 7-8)中,30℃、150rpm振荡培养24h,得到种子液,菌浓度为108~1010CFU/ml。按5%(V/V)取种子液接种在聚磷模拟废水(由溶剂和溶质组成,溶剂为水,溶质及其浓度分别为酒石酸钾钠20g/L、KNO3 2g/L、K2HPO4 0.5g/L、MgSO4·7H2O 2g/L,pH7.2-7.4)中,然后使用凡士林进行油封隔绝空气;并设有不接菌的阴性对照。接菌后30℃静置培养7d,得到待测菌液,如产生气泡表示有反硝化作用,为厌氧反硝化阳性。由于异染粒是以无机偏磷酸盐聚合物为主要成分的一种无机磷的贮备物,通过异染粒染色镜检进行观察,异染粒呈黑色,其他部分呈暗绿色或浅绿色。
按钼锑抗分光光度法测定聚磷模拟废水的不接菌阴性对照总磷浓度和待测菌液的总磷浓度,计算单菌厌氧反硝化聚磷的总磷降解率,单菌厌氧反硝化聚磷的总磷降解率=(不接菌阴性对照总磷浓度-待测菌液的总磷浓度)/不接菌阴性对照总磷浓度×100%,结果见表1。
表1单菌脱氮除磷效果
注:+表示厌氧生长或产气。
结果显示:Pannonibacter phragmitetus DSM 14782好氧聚磷除磷有一定效果效果,但不如厌氧反硝化聚磷除磷效果和异养硝化除氨氮效果,也不如Pseudomonaszhaodongensis DSM 27559好氧聚磷除磷效果;Pseudomonas zhaodongensis DSM 27559异养硝化除氨氮效果有一定效果,但不如厌氧反硝化聚磷除磷效果和好氧聚磷除磷效果,也不如Pannonibacter phragmitetus DSM 14782异养硝化除氨氮效果。
实施例2、菌群功能检测
一、菌群的制备
将DSM 14782和DSM 27559分别接种在液体LB培养基(10g/L氯化钠、10g/L蛋白胨、5g/L酵母粉,pH 7-8)中,30℃、150rpm振荡培养24h,得到菌浓度均为108~1010CFU/ml的两种菌的种子液,然后按照体积比为1:1混合两种菌的种子液,得到菌群。
二、菌群异养硝化去除氨氮
将步骤一的菌群按5%(V/V)取新鲜菌液接种在异养硝化模拟废水(同实施例1)中,并设有不接菌的阴性对照。接菌后30℃、150rpm振荡好氧培养7d,得到待测菌液。
培养7d后,使用格里斯氏(Griess)试剂和二苯胺试剂检测培养液中是否出现亚硝酸盐氮,具体方法为:在培养液中滴加格里斯氏试剂A液(0.5g对氨基苯磺酸,150ml10%(v/v)稀醋酸)、格里斯氏试剂B液(0.1gα–萘胺、150ml 10%稀醋酸、20ml蒸馏水)后,溶液如变为粉红色、玫瑰红色、橙色、棕色等表示亚硝酸盐的存在,说明发生异养硝化,为异养硝化阳性。如无红色出现,则可加入一、二滴二苯胺试剂(二苯胺0.5g溶于100ml浓硫酸中,用20ml蒸馏水稀释),此时如呈蓝色反应,则表示培养液中存在硝酸盐,也说明发生异养硝化,为异养硝化阳性;如不呈蓝色反应,表示无形成的亚硝酸盐和硝酸盐,说明未发生异养硝化,为异养硝化阴性。根据标准HJ535-2009水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法测定氨氮浓度,计算菌群异养硝化的氨氮降解率,菌群异养硝化的氨氮降解率=(不接菌阴性对照氨氮浓度-待测菌液氨氮浓度)/不接菌阴性对照氨氮浓度×100%,结果见表2。
三、菌群好氧聚磷去除总磷
按5%(V/V)取新鲜菌液接种在聚磷模拟废水(同实施例1)中,并设有不接菌的阴性对照。接菌后30℃、150rpm振荡好氧培养7d,得到待测菌液。
按钼锑抗分光光度法测定聚磷模拟废水的不接菌的阴性对照总磷浓度和待测菌液的总磷浓度,计算菌群好氧聚磷的总磷降解率,菌群好氧聚磷的总磷降解率=(不接菌的阴性对照总磷浓度-待测菌液的总磷浓度)/不接菌的阴性对照总磷浓度×100%,结果见表2。
四、菌群厌氧反硝化聚磷去除磷
按5%(V/V)取新鲜菌液接种在聚磷模拟废水(同实施例1)中,然后使用凡士林进行油封隔绝空气;并设有不接菌的阴性对照。接菌后30℃静置培养7d,得到待测菌液,如产生气泡表示有反硝化作用,为厌氧反硝化阳性。
按钼锑抗分光光度法测定聚磷模拟废水的不接菌的阴性对照总磷浓度和待测菌液的总磷浓度,计算菌群厌氧反硝化聚磷的总磷降解率,菌群厌氧反硝化聚磷的总磷降解率=(不接菌的阴性对照总磷浓度-待测菌液的总磷浓度)/不接菌的阴性对照总磷浓度×100%,结果见表1。
表2菌群脱氮除磷效果
注:+表示厌氧生长或产气。
结果显示,与DSM 14782单菌相比,菌群的好氧聚磷的总磷降解率有显著增加,与DSM 27559相比,菌群的异养硝化的氨氮降解率和厌氧反硝化聚磷的总磷降解率均有显著增加,说明,本发明的菌群具有很好的氨氮降解能力以及好氧与厌氧的聚磷能力。
Claims (10)
1.一种成套微生物,由Pannonibacter phragmitetus和Pseudomonas zhaodongensis组成。
2.根据权利要求1所述的成套微生物,其特征在于:所述Pannonibacter phragmitetus为Pannonibacter phragmitetus DSM 14782;
和/或,所述Pseudomonas zhaodongensis为Pseudomonas zhaodongensis DSM 27559。
3.根据权利要求1或2所述的成套微生物,其特征在于:所述成套微生物具有脱氮和/或除磷的功能。
4.一种菌剂,含有权利要求1或2所述的成套微生物。
5.根据权利要求4所述的菌剂,其特征在于:所述菌剂为具有脱氮和/或除磷功能的菌剂。
6.根据权利要求4或5所述的菌剂,其特征在于:所述菌剂按照包括如下步骤的方法制备:培养所述Pannonibacter phragmitetus,得到Pannonibacter phragmitetus培养物;培养所述Pseudomonas zhaodongensis,得到Pseudomonas zhaodongensis培养物;混合所述Pannonibacter phragmitetus培养物和所述Pseudomonas zhaodongensis培养物,得到所述菌剂。
7.权利要求1-3中任一所述的成套微生物在制备具有脱氮和/或除磷功能产品中的应用。
8.权利要求1-3中任一所述的成套微生物或权利要求4-6中任一所述的菌剂的下述任一应用:
A1、在脱氮和/或除磷中的应用;
A2、在治理水或氮和/或磷土污染中的应用。
9.制备权利要求4-6中任一所述的菌剂的方法,包括:培养权利要求1或2中所述Pannonibacter phragmitetus,得到Pannonibacter phragmitetus培养物;培养权利要求1或2中所述Pseudomonas zhaodongensis,得到Pseudomonas zhaodongensis培养物;混合所述Pannonibacter phragmitetus培养物和所述Pseudomonas zhaodongensis培养物,得到所述菌剂。
10.一种脱氮除磷的方法,包括:向待脱氮除磷的样品中添加权利要求1-3中任一所述的成套微生物或权利要求4-6中任一所述菌剂,实现样品的脱氮除磷。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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