CN114214235B - 一种高效絮凝菌及其在污水处理中的应用 - Google Patents

一种高效絮凝菌及其在污水处理中的应用 Download PDF

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Abstract

本申请涉及污水处理技术领域，具体涉及一种高效絮凝菌及其在污水处理中的应用，所述絮凝菌株为谷关假单胞菌，命名为Peseudomonas guguanensis 2021XNI14，已保藏在中国典型培养物培养中心。该絮凝菌可用来制作一种微生物絮凝剂，用于养殖污水、村湾污水、生活污水、工业污水的处理，结果高效，除氮率及絮凝率高。该絮凝菌筛选简易、培养产量高，且易用于制作微生物絮凝剂，在污水处理行业具有广阔的应用前景。

Description

一种高效絮凝菌及其在污水处理中的应用
技术领域
本申请涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种高效絮凝菌及其在污水处理中的应用。
背景技术
当前用于污水处理的絮凝剂主要有无机、有机絮凝剂和生物絮凝剂三类。无机絮凝剂如氯化铝、聚合硫酸铁等，这类物质虽然价格低廉，但易引入一些金属离子而影响水质。有机絮凝剂则大多具有毒性或者致癌等风险。
微生物絮凝剂是一类由细菌、真菌等微生物通过发酵获得的，具有絮凝效果的高效、无毒、无二次污染的水处理剂，这些微生物被称为絮凝菌。相比于无机和有机絮凝剂，微生物絮凝剂具有以下优势：使用方便、絮凝范围广、活性高、安全无毒、不污染环境。微生物絮凝剂，不仅在养殖污水的处理环节，在村湾污水、生活污水、工业污水处理方面均具有广泛的应用前景。
筛选出一种絮凝菌，并能使其在污水处理中具备简易高效、絮凝率高等优势，成为目前日益需解决的技术难点。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种高效絮凝菌及其在污水处理中的应用，以至少一定程度上解决上述技术问题之一。
第一方面，本申请提供了一种高效絮凝菌，该菌株为谷关假单胞菌，命名为Peseudomonas guguanensis 2021XNI14，保藏单位为中国典型培养物培养中心，地址位于湖北省武汉市武昌区八一路299号，保藏编号为CCTCC NO:M 20211455，保藏日期为2021年11月22日。
第二方面，本申请公开了用于保存上述絮凝菌粉冻干管及其制作方法，具体的实施例中，其步骤包括：
第一步，絮凝菌株的培养，离心，收集菌体；
第二步，制备含有保护剂的菌体混悬液；
第三步，将菌体混悬液在无菌环境中分装到已灭菌的冷冻管中，用液氮或干冰进行预冻；
第四步，将预冻好的菌体，放入真空冷冻干燥设备中进行冻干；
第五步，冻干管抽真空后，保存于4℃冰箱。
第三方面，本申请公开了所述高效絮凝剂的制备方法，所述的方法包括：
第一步，絮凝菌Peseudomonas guguanensis 2021XNI14，保藏编号为CCTCC NO:M20211455接种于液体培养基中，放置30℃160rpm/min的恒温震荡培养箱中培养72h；
第二步，将发酵液离心除去菌体后，加入冷乙醇使微生物絮凝剂粗品变性，形成沉淀；
第三步，离心使絮凝剂粗品沉淀与乙醇分离，将获得的絮凝剂粗品进行干燥，获得絮凝剂粗制品；
第四步，将絮凝剂粗品溶解于无菌水中，加入无水冷乙醇再次沉淀絮凝剂，离心，收集沉淀，干燥后得絮凝剂纯品。
第四方面，本申请公开了所述高效絮凝菌的筛选方法，所述的方法包括：
第一步，菌株的分离与纯化：从污水厂污泥中采集活性污泥样品，按照10-1、10-2、10-3三个梯度稀释，取稀释好的样品涂布至固体培养基平板，将平板倒置放置于30℃恒温培养箱中培养24h后挑取形态差异较大的菌株，将其放置装有5mL的液体培养基试管中，放置30℃160rpm/min的恒温震荡培养箱中培养72h以上，将菌液划线培养后挑取单菌落得到纯化的单菌落；
第二步，初筛：培养分离纯化的单菌落，利用高岭土体系进行筛选，筛选出具有絮凝活性的微生物作菌株。
进一步的，高岭土悬浊液浓度为5g/L，CaCl2溶液浓度为5％。
更具体的，称取0.5g用5000目筛网筛出的高岭土，加入含有50mL的纯水的试管内，向试管内依次加入0.5mL5％的CaCl2溶液、2～10mL分离纯化所得的菌株发酵液，pH为6～8，在200r/min转速快速搅拌10min，然后100r/min，慢速搅拌5min使其均匀，静置30min，测上清液在550nm处的吸光度，计算絮凝率来筛选出具有絮凝活性的微生物菌株。
第五方面，本申请公开了上述絮凝菌在污水处理中的应用，具体的实施例中，其方法为：
将培养至对数生长期的上述絮凝菌液加入到污水中，置于恒温摇床48小时后，测其氨氮清除率、总氮清除率、絮凝率。
进一步的实施例中，污水为自配的模拟养殖污水，其组分及浓度为磷酸氢二钾84mg/L、磷酸二氢钾132mg/L、硫酸铵248mg/L、氯化钠100mg/L、葡萄糖310mg/L、酵母200mg/L、碳酸氢钠100mg/L。
优选的实施例中，絮凝菌液加入到污水中所形成的溶液环境为30-35℃，pH为6-8。
与现有技术相比，本申请至少具有以下有益效果：
本申请中涉及一种高效絮凝菌及其在污水处理中的应用，其絮凝菌处理污水简易高效，絮凝率高。
附图说明
图1为本申请实施例提供的高岭土絮凝实验筛选絮凝菌。
图2为本申请实施例提供的絮凝菌平板培养基划线培养。
图3为本申请实施例提供的絮凝菌鉴定-VP实验。
图4为本申请实施例提供的絮凝菌鉴定-靛基质实验。
图5为本申请实施例提供的絮凝菌鉴定-明胶液化实验。
图6为本申请实施例提供的絮凝菌鉴定-硝酸盐还原实验。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
实施例1
具有絮凝效果的菌种的分离与筛选
1.培养基：
液体培养基：尿素1.5g/L、葡萄糖20g/L
固体培养基：尿素1.5g/L、葡萄糖20g/L、琼脂20g/L
2.实验步骤：
(1)称取10g从污水厂污泥中采集活性污泥样品，加入至装有100mL纯水的试管中，磁力搅拌器搅拌均匀；
(2)按照10-1、10-2、10-3三个梯度稀释，取0.2mL稀释好的样品涂布至固体培养基平板；
(3)将平板倒置放置于30℃恒温培养箱中培养24h后挑取形态差异较大的菌株，将其放置装有5mL的液体培养基试管中，放置30℃160rpm/min的恒温震荡培养箱中培养72h以上；
(4)将菌液划线培养后挑取单菌落得到纯化的单菌落，如图2所示；
(5)称取0.5g用5000目筛网筛出的高岭土，加入含有50mL的纯水的试管内，向试管内依次加入0.5mL 5％的CaCl2溶液、2mL分离纯化所得的菌株发酵液，所得混合液的菌浓度2×107cfu/mL，pH为6，在200r/min转速快速搅拌5min，然后100r/min，慢速搅拌5min使其均匀，静置30min，用紫外可见分光光度计在550nm处分别测定待测样品上清液吸光度和空白溶液上清吸光度，计算絮凝率来筛选出具有絮凝活性的微生物菌株。
其中，A-代测样品上清液吸光度；B-空白溶液上清吸光度
经过测定，从该菌株的絮凝效果很好，见图1，其絮凝率能达到91.8％。
实施例2
絮凝菌株的鉴定
(1)生理生化测试
通过革兰氏染色、VP实验、明胶液化实验、淀粉酶实验、硝酸盐还原实验和靛基质实验来对菌种进行了鉴定，结果如图3～6所示。并对其经统计如下表1所示，表1中“+”表示该实验结果成阳性，“－”表示该实验结果成阴性。
表1
(2)16S rDNA基因序列鉴定
取1mL实施例1中培养过后的菌液,置于离心管进行离心，收集菌体收集菌体，采用DNA提取试剂盒提取DNA，电泳检测后，采用通用引物27F(5'-agagtttgatcmtggctcag-3'，如SEQ ID NO.1所示)和引物1492R(5'-ttggytaccttgttacacact-3'，如SEQ ID NO.2所示)进行扩增。
测序结果：在GenBank中经NCBIBlast检索比对，本申请筛选的絮凝菌株与Peseudomonas guguanensis的相似度达到99％；测定其16SrDNA基因序列，如SEQ ID NO.3所示。根据菌株的形态特征和生理生化特征及16S rDNA基因序列，鉴定该絮凝菌株即为为谷关假单胞菌，拉丁文名为Peseudomonas guguanensis 2021XNI14。
实施例3
通过模拟养殖污水的絮凝实验评价所筛絮凝菌的絮凝效果，其具体实施方法为：
(1)配置模拟养殖污水，其主要组成成分见表2
表2.人工模拟养殖污水组成
(2)取配置的模拟养殖污水50mL，向其缓慢加入2mL实施例1中经分离纯化的絮凝菌株发酵液，所得混合液菌浓度为2×107cfu/mL，pH为6，在200r/min转速快速搅拌5min，然后100r/min，慢速搅拌5min使其均匀，静置30min，用紫外可见分光光度计在550nm处分别测定待测样品上清液吸光度和空白溶液上清吸光度，计算絮凝率。
(3)对比前后氨氮浓度，计算氮去除率。实验结果：实施例1所筛絮凝菌在处理模拟养殖污水的实验中，其絮凝率为90.3％，氨氮去除率93％。
本申请中还公开了以下对比例：
对比例1
相对于实施例1，加入分离纯化所得的菌株发酵液为1.9mL,所得混合液菌浓度为1.9×107cfu/mL，其它操作均相同，计算絮凝菌株的絮凝率。
经过测定，其絮凝率为87.6％，与实施例结果相比，有所下降。
对比例2
相对于实施例1，加入分离纯化所得的菌株发酵液为5mL,所得混合液菌浓度为5×107cfu/mL，其它操作均相同，计算絮凝菌株的絮凝率。
经过测定，其絮凝率为90.8，与实施例1结果相比，絮凝效果相差无几。
对比例3
相对于实施例1来说，调节pH为7，其它操作均相同，计算絮凝菌株的絮凝计。
经过测定，其絮凝计为88.5％，与实施例1结果相比，絮凝结果略有下降。
对比例4
相对于实施例1来说，调节pH为8，其它操作均相同，计算絮凝菌株的絮凝计。
经过测定，其絮凝计为82.1％，与实施例1结果相比，絮凝结果有所下降。
综上所述，本申请提供的谷关假单胞菌(Peseudomonas guguanensis 2021XNI14)是一种能用于处理污水，且絮凝率高的高效絮凝菌。另外，在具体的处理污水应用中，加入絮凝剂后形成的混合液中的菌浓度在不低于2×107cfu/mL、pH在6的环境下，污水处理的效果最佳。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。
序列表
<110> 武汉市农业科学院
<120> 一种高效絮凝菌及其在污水处理中的应用
<160> 3
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 20
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<400> 1
agagtttgat cmtggctcag 20
<210> 2
<211> 21
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<400> 2
ttggytacct tgttacacac t 21
<210> 3
<211> 1400
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<400> 3
tgcaagtcga gcggatgaag ggagcttgct cctggattta gcggcggacg ggtgagtaat 60
gcctaggaat ctgcctggta gtgggggata acgttccgaa aggaacgcta ataccgcgta 120
cgtcctacgg gagaaagcag gggaccttcg ggccttgcgc tatcagatga gcctaggtcg 180
gattagctag ttggtgaggt aatggctcac caaggcgacg atccgtaact ggtctgagag 240
gatgatcagt cacactggaa ctgagacacg gtccagactc ctacgggagg cagcagtggg 300
gaatattgga caatgggcga aagcctgatc cagccatgcc gcgtgtgtga agaaggtctt 360
cggattgtaa agcactttaa gttgggagga agggttgtac gttaataccg tgcaattttg 420
acgttaccga cagaataagc accggctaac ttcgtgccag cagccgcggt aatacgaagg 480
gtgcaagcgt taatcggaat tactgggcgt aaagcgcgcg taggtggttc agtaagttgg 540
aagtgaaatc cccgggctca acctgggaac tgctttcaaa actgctgagc tagagtacgg 600
tagagggtag tggaatttcc tgtgtagcgg tgaaatgcgt agatatagga aggaacacca 660
gtggcgaagg cgactacctg gactgatact gacactgagg tgcgaaagcg tggggagcaa 720
acaggattag ataccctggt agtccacgcc gtaaacgatg tcaactagcc gttgggatcc 780
ttgagatctt agtggcgcag ctaacgcatt aagttgaccg cctggggagt acggccgcaa 840
ggttaaaact caaatgaatt gacgggggcc cgcacaagcg gtggagcatg tggtttaatt 900
cgaagcaacg cgaagaacct tacctggcct tgacatgctg agaactttcc agagatggat 960
tggtgccttc gggaactcag acacaggtgc tgcatggctg tcgtcagctc gtgtcgtgag 1020
atgttgggtt aagtcccgta acgagcgcaa cccttgtcct tagttaccag cacctcgggt 1080
gggcactcta aggagactgc cggtgacaaa ccggaggaag gtggggatga cgtcaagtca 1140
tcatggccct tacggccagg gctacacacg tgctacaatg gtcggtacaa agggttgcca 1200
agccgcgagg tggagctaat cccataaaac cgatcgtagt ccggatcgca gtctgcaact 1260
cgactgcgtg aagtcggaat cgctagtaat cgtgaatcag aatgtcacgg tgaatacgtt 1320
cccgggcctt gtacacaccg cccgtcacac catgggagtg ggttgctcca gaagtagcta 1380
gtctaacctt cggggggacg 1400

Claims (6)

1.用于处理污水的絮凝菌，其为谷关假单胞菌（Peseudomonas guguanensis），命名为谷关假单胞菌（Peseudomonas guguanensis）2021XNI14，保藏编号为CCTCC NO:M20211455。
2.包含权利要求1中所述的絮凝菌的冻干管，所述冻干管包含浓度不低于107cfu/mL的权利要求1所述的絮凝菌。
3.用于处理污水的絮凝剂，包含浓度不低于107cfu/mL的权利要求1所述的絮凝菌。
4.权利要求1所述的絮凝菌在污水处理中的应用，其特征在于，将培养至对数生长期的絮凝菌液加入到污水中，置于恒温摇床48小时后，测其氨氮清除率、总氮清除率和絮凝率。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，污水中的菌浓度不低于2×107cfu/mL。
6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，絮凝菌液加入到污水中所形成的溶液环境为30~35℃，pH为6~8。
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