CN111548952A - 一种高效硫系恶臭物质降解微生物菌群驯化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种高效硫系恶臭物质降解微生物菌群驯化方法，包括以下步骤：(1)将副球菌Paracoccus B16(GDMCC60967)和假黄色单胞菌Pseudoxanthomonas HB3(GDMCC60966)的菌悬液分别接种至活性污泥中，然后于30℃、160rpm下震荡培养；(2)定期静置步骤(1)中的活性污泥，倾倒上部上清液，并补充等量无菌蒸馏水；(3)定期向步骤(2)活性污泥中加入驯化液。在本发明中，向活性污泥中接种Paracoccus B16和Pseudoxanthomonas HB3，可以显著增加这两株微生物在最终微生物菌群中的丰度，且由于这两株微生物对硫系恶臭具有较好的去除效果和适应性，从而提高了最终微生物菌群对硫系恶臭物质的降解能力和适应能力。

Description

一种高效硫系恶臭物质降解微生物菌群驯化方法
技术领域
本发明涉及除臭微生物菌群，具体涉及一种针对硫系恶臭气体生物去除的高效降解微生物菌群的驯化方法。
背景技术
近年来，我国社会经济的快速发展和人们生活水平的显著提高急剧增加了肉、蛋、奶等畜禽产品的需求，促进了我国畜禽养殖业的规模化发展，但同时也导致了畜禽废弃物产生量的大幅度增加，成为我国农村环境污染的主要来源。对畜禽废弃物进行高效环保的无害化处理和安全合理的资源化利用是从根本上解决当前畜禽废弃物环境污染问题的关键手段。好氧堆肥技术是畜禽废弃物无害化处理和资源化利用最具发展前景的技术之一，但堆肥过程的恶臭气体污染，特别是硫系恶臭气体污染严重制约了畜禽废弃物好氧堆肥技术的发展和应用。因此，寻求高效、经济、环保的恶臭气体污染控制方法迫在眉睫。
在过去较长时间内，恶臭气体污染控制的主要方法是物理方法和化学方法，尽管这些方法取得了一定的应用成果，但普遍存在成本高、二次污染严重、设备较多等不足，而生物除臭法由于其具有运行费用低、处理效率高、无二次污染等优越性受到广泛关注。微生物在生物除臭过程中发挥关键作用，是恶臭物质降解的核心和推动者。如何获得除臭功能微生物丰度高、对恶臭物质降解能力和适应性强的微生物菌群是生物除臭领域的研究热点，对提高生物除臭效果有着至关重要的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种高效硫系恶臭物质降解微生物菌群驯化方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种高效硫系恶臭物质降解微生物菌群驯化方法，通过以下方法实现：
(1)将副球菌Paracoccus B16和假黄色单胞菌Pseudoxanthomonas HB3的菌悬液分别接种至活性污泥中，然后于30℃、160rpm下震荡培养；
(2)定期静置步骤(1)中的活性污泥，倾倒上部上清液，并补充等量无菌蒸馏水；
(3)定期向步骤(2)所述的活性污泥中加入驯化液。
本发明所述的副球菌Paracoccus B16和假黄色单胞菌Pseudoxanthomonas HB3已于2020年2月18日保藏于广东省微生物菌种保藏中心，生物保藏编号分别为GDMCC60967和GDMCC60966,地址：中国广州市先烈中路100号大院59号楼5楼。
优选地，所述步骤(1)中副球菌Paracoccus B16和假黄色单胞菌Pseudoxanthomonas HB3的菌悬液的体积比为1:1。
优选地，所述步骤(1)中副球菌Paracoccus B16和假黄色单胞菌Pseudoxanthomonas HB3菌悬液在污泥中的接种比例为10％(V/V)。Paracoccus B16和Pseudoxanthomonas HB3在该接种量下能够在活性污泥中定植生长，有利于进行下一步的操作。
优选地，所述步骤(2)中定期静置污泥周期为每2天静置污泥，倾倒100mL 上清液，并补充等量无菌蒸馏水，倾倒上清液可以有效减轻代谢产物硫酸根对硫氧化功能微生物生长的抑制作用。
优选地，所述步骤(3)中定期加入驯化液的具体步骤为：在补充无菌蒸馏水后，向活性污泥中加入富含高浓度硫化钠、葡萄糖、尿素、磷酸二氢钾、无水氯化钙、六水合氯化镁和七水合硫酸亚铁的驯化液，且上述化学物质的浓度分别为0.25～1.00g/L、2.5g/L、0.1g/L、0.03g/L、0.02g/L、0.02g/L和0.01g/L。该浓度范围的硫化钠可为活性污泥中化能自养型硫氧化功能微生物提供能源，该浓度的葡萄糖可为活性污泥中异养型硫氧化功能微生物提供碳源，该浓度的无机盐可为活性污泥中的硫氧化微生物提供矿物元素。
本发明的有益效果：(1)目前，国内外生物除臭所用的微生物菌群大多是直接以活性污泥挂膜驯化所得，微生物菌源大多来自污水处理厂活性污泥或土壤，而本发明使用的具有自主知识产权的Paracoccus B16和Pseudoxanthomonas HB3分离自畜禽废弃物好氧堆肥样品，在堆肥物料中接种Paracoccus B16和 Pseudoxanthomonas HB3可以显著减少堆肥过程中硫系恶臭物质的释放，说明这两株微生物对硫系恶臭物质具有较好的去除效果，且在硫系恶臭环境中能够稳定生长。在本发明所述的驯化方法中，向活性污泥中接种Paracoccus B16和 Pseudoxanthomonas HB3，可以显著增加这两株微生物在最终微生物菌群中的丰度，且由于这两株微生物对硫系恶臭具有较好的去除效果和适应性，从而提高了最终微生物菌群对硫系恶臭物质的降解能力和适应能力。(2)目前，已经报道的具有去除硫系恶臭的微生物不仅有以氧化还原态的硫为能源的自养型硫杆菌，而且还有以氧化有机物为能源的异养型微生物。本发明以活性污泥为菌源，其微生物种群繁多，在驯化过程中添加有机物葡萄糖可为具有去除硫系恶臭能力的异养型微生物提供能源和碳源，促进这类微生物的生长和富集，有利于构建具有去除硫系恶臭能力的自养型和异养型互补的多生态位微生物菌群，提高最终微生物菌群对硫系恶臭物质的降解能力。
附图说明
图1为本发明实施例1活性污泥每2天pH下降量变化示意图。
图2为本发明实施例1活性污泥液相每2天SO4 2-离子浓度增加量变化示意图。
图3为本发明实施例1活性污泥驯化前后硫氧化功能微生物相对丰度示意图。
图4为本发明实施例2活性污泥驯化前后硫氧化功能微生物相对丰度示意图。
图5为本发明实施例3活性污泥驯化前后硫氧化功能微生物相对丰度示意图。
具体实施方式
为了更加简洁明了的展示本发明的技术方案、目的和优点，下面结合具体实施例及其附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例1：
培养副球菌Paracoccus B16和假黄色单胞菌Pseudoxanthomonas HB3的培养基均为LB培养基，培养条件均为160rpm、30℃下震荡培养。
离心收集培养至稳定期的副球菌Paracoccus B16和假黄色单胞菌Pseudoxanthomonas HB3，用无菌蒸馏水清洗三次后，分别配置成OD600为1.0 的菌悬液。在1000mL的三角瓶中加入480mL广州市京水水务有限公司污水处理厂二沉池活性污泥(含水率90.13％、pH 6.48)、60mL Paracoccus B16菌悬液和60mL Pseudoxanthomonas HB3菌悬液(体积比1:1)，于30℃、160rpm下震荡培养。每2天静置活性污泥，测量上清液pH值、污泥液相SO4 2-离子浓度，计算每2天污泥pH下降量、污泥液相SO4 2-离子浓度增加量。用移液管取出100 mL上清液，补充等量无菌蒸馏水，向活性污泥中加入富含硫化钠、葡萄糖、尿素、磷酸二氢钾、无水氯化钙、六水合氯化镁和七水合硫酸亚铁的驯化液，控制其浓度分别为0.25g/L、2.5g/L、0.1g/L、0.03g/L、0.02g/L、0.02g/L和0.01g/L。在驯化过程中，取活性污泥样品，采用高通量测序技术分析活性污泥的微生物群落结构，与原始活性污泥的微生物群落结构进行对比，验证驯化效果。
驯化过程每2天污泥pH下降量、污泥液相SO4 2-离子浓度增加量以及驯化前后活性污泥中硫氧化功能微生物相对丰度如图1-3所示。在驯化过程中，随着硫系恶臭物质降解微生物的生长与富集，污泥pH值下降，SO4 2-离子浓度增加，污泥pH下降量和SO4 2-离子浓度增加量越大，说明污泥中硫系恶臭物质降解微生物的丰度越大，活性越强。本实施例中，污泥pH值下降量和SO4 2-离子浓度增加量于驯化第16天达到最大值，说明此时污泥中硫系恶臭物质降解微生物的丰度最大，活性最强。
实施例2：
该实施例与实施例1的步骤相同，唯一不同之处是向活性污泥中加入硫化钠的浓度为0.5g/L。驯化前后活性污泥硫氧化功能微生物相对丰度如图4所示。
实施例3：
该实施例与实施例1的步骤相同，唯一不同之处是向活性污泥中加入硫化钠的浓度为1.0g/L。驯化前后活性污泥硫氧化功能微生物相对丰度如图5所示。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种高效硫系恶臭物质降解微生物菌群驯化方法，其特征在于，通过以下方法实现：
(1)将副球菌Paracoccus B16和假黄色单胞菌Pseudoxanthomonas HB3的菌悬液分别接种至活性污泥中，然后于30℃、160rpm下震荡培养，所述副球菌Paracoccus B16和假黄色单胞菌Pseudoxanthomonas HB3的菌种保藏号分别为GDMCC60967和GDMCC60966。
(2)定期静置步骤(1)中的活性污泥，倾倒上部上清液，并补充等量无菌蒸馏水。
(3)向步骤(2)所述的活性污泥中加入驯化液。
2.如权利要求1所述的高效硫系恶臭物质降解微生物菌群驯化方法，其特征在于，所述步骤(1)中副球菌Paracoccus B16和假黄色单胞菌Pseudoxanthomonas HB3菌悬液的体积比为2～1:1～2。
3.如权利要求1所述的高效硫系恶臭物质降解微生物菌群驯化方法，其特征在于，所述步骤(1)中副球菌Paracoccus B16和假黄色单胞菌Pseudoxanthomonas HB3菌悬液在污泥中的接种比例为10％～20％(V/V)。
4.如权利要求1所述的高效硫系恶臭物质降解微生物菌群驯化方法，其特征在于，所述步骤(2)中定期静置污泥周期为每2天静置污泥，倾倒100mL上清液，并补充等量无菌蒸馏水。
5.如权利要求1所述的高效硫系恶臭物质降解微生物菌群驯化方法，其特征在于，所述步骤(3)中定期向步骤(2)所述的活性污泥中加入驯化液，驯化液富含高浓度硫化钠、葡萄糖、尿素、磷酸二氢钾、无水氯化钙、六水合氯化镁和七水合硫酸亚铁，加入驯化液后，上述化学物质浓度分别为0.25～1.00g/L、2.5g/L、0.1g/L、0.03g/L、0.02g/L、0.02g/L和0.01g/L。
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