CN114230022B - 一种缓解高盐对亚硝化单胞菌氨氧化活性抑制效应的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种缓解高盐对亚硝化单胞菌氨氧化活性抑制效应的方法，包括以下步骤：S1：配置盐度为0.2％的模拟污水，并依据盐度需求在0.2％盐度污水的基础上添加氯化钠配置所需的盐度污水；S2：采用接种环挑取2～3环亚硝化单胞菌CZ‑4单菌落至50mL盐度为0.2％模拟污水中，32℃、150rpm·min‑1摇床培养7天后即得菌种悬液，再将1mL亚硝化单胞菌CZ‑4菌种悬液接种到100mL模拟污水中，32℃、160rpm·min‑1摇床培养72小时后得到接种液，期间每12h测定亚硝氮浓度；本本发明发现在高盐条件下，小幅升温至超过低盐条件下的最适生长温度2‑4℃，即能够明显缓解高盐对氨氧化的抑制，从而有助于提高高盐污水的脱氨效率。

Description

一种缓解高盐对亚硝化单胞菌氨氧化活性抑制效应的方法
技术领域
本发明涉及一种抑制方法，特别涉及一种缓解高盐对亚硝化单胞菌氨氧化活性抑制效应的方法，属于微生物处理污水技术领域。
背景技术
氨氮是污水和污染地表水中的常见污染物，而氨氧化作用(微生物将氨氮氧化为亚硝氮的过程)是最高效、最常用的脱氨机制，而目前污水生化处理系统中，主要是氨氧化细菌中的亚硝化单胞菌承担氨氧化的职责。但是，多数亚硝化单胞菌对高盐很敏感，当盐度高于1％后即被明显抑制，而皮革、焦化、垃圾渗滤液等众多行业污水的盐度均超过了1％。因此开发一种缓解较高盐度对亚硝化单胞菌氨氧化活性抑制效应的方法，对于提高污水的氨氧化脱氨效果，具有重要意义。
亚硝化单胞菌CZ-4的保藏编号为CCTCC NO：M 2018813，其最适温度为31.9℃；亚硝化单胞菌WH-1的保藏编号为CCTCC NO：M 2020526，其最适温度不超过40℃。本发明证明，在低盐条件升温至超过最适氨氧化温度会使氨氧化活性下降，但在高盐条件下适当升温至超过低盐条件下的最适氨氧化温度却能促进氨氧化。
Courten(Increased salinity improves the thermotolerance of mesophilicnitrification，Appl Microbiol Biotechnol，2014，98(10)：4691-4699.)等人发现在0.75％盐度的胁迫诱导下，可以提高活性污泥在高温条件下的氨氧化能力，说明高盐度可能促进活性污泥在高温条件下的氨氧化活性，但尚不清楚造成这一现象的原因是盐度驱动了污泥中不同亚硝化单胞菌菌种的种群交替或是盐度使亚硝化单胞菌产生了生理适应。此外，高温对高盐条件下的氨氧化活性的影响则尚未见诸报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种缓解高盐对亚硝化单胞菌氨氧化活性抑制效应的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种缓解高盐对亚硝化单胞菌氨氧化活性抑制效应的方法，包括以下步骤：
S1：配置盐度为0.2％的模拟污水，并依据盐度需求在0.2％盐度污水的基础上添加氯化钠配置所需的盐度污水；
S2：采用接种环挑取2～3环亚硝化单胞菌CZ-4单菌落至50mL盐度为0.2％模拟污水中，32℃、150rpm·min-1摇床培养7天后即得菌种悬液，再将1mL亚硝化单胞菌CZ-4菌种悬液接种到100mL模拟污水中，32℃、160rpm·min-1摇床培养72小时后得到接种液，期间每12h测定亚硝氮浓度；
S3：制备好的亚硝化单胞菌CZ-4菌接种液按1％的体积比接种至100mL盐度为2.5％的模拟污水中，分别在31℃和35℃条件下，150r·min-1摇床培养60h，期间每12h测定亚硝氮浓度；
S4：制备好的亚硝化单胞菌CZ-4菌接种液按1％的体积比接种至100mL盐度为3％的模拟污水中，分别在31℃和34℃条件下，150r·min-1摇床培养60h，期间每12h测定亚硝氮浓度；
S5：采用接种环挑取2～3环亚硝化单胞菌WH-1单菌落至50mL盐度为0.2％模拟污水中，39℃、150rpm·min-1摇床培养7天后即得菌种悬液，再将5mL亚硝化单胞菌WH-1菌种悬液接种到100mL盐度为0.2％模拟污水中，39℃、150rpm摇床培养72小时后得到接种液，将亚硝化单胞菌WH-1菌种悬液按1％的体积比分别接种至100mL盐度为1.2％或盐度为1.5％的模拟污水中，分别在39℃和·42℃条件下，150r·min-1摇床培养60h，期间每12h测定亚硝氮浓度；
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S1中：模拟污水的配置成份如下：NH4Cl 0.8g、MgSO4·7H2O 0.5g、K2HPO4 0.1g、NaCl 2g、FeSO4·7H2O 0.4g、CaCO3 5g、NaHCO31.5g、CaCl2·2H2O 1.5g、微量元素1mL·L-1和pH 7.8-8。
作为本发明的一种优选技术方案，所述微量元素每升含量包括以下成份：CuSO4·5H2O 0.075g、ZnSO4·7H2O 0.3g、CoCl2·6H2O 0.375g、MnCl2·2H2O 0.3g、H3BO4 0.014g、EDTA 0.5g和NaMoO4·2H2O 0.22g。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S1中：模拟污水的配置条件为：121℃的培养基中培养，高压灭菌20min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明一种缓解高盐对亚硝化单胞菌氨氧化活性抑制效应的方法，本发明发现在高盐条件下，小幅升温至超过低盐条件下的最适生长温度2-4℃，即能够明显缓解高盐对氨氧化的抑制，从而有助于提高高盐污水的脱氨效率。
附图说明
图1是CZ-4菌在盐度为0.2％和盐度为1.8％的模拟污水中的亚硝氮积累情况折线图；
图2是CZ-4菌在盐度为2.5％的模拟污水中的亚硝氮积累情况折线图；
图3是是CZ-4菌在盐度为3％的模拟污水中的亚硝氮积累情况折线图；
图4是WH-1菌在盐度为1.2％和盐度为1.5％的模拟污水中的亚硝氮积累情况折线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供了一种缓解高盐对亚硝化单胞菌氨氧化活性抑制效应的方法的技术方案：
根据图1-4所示，一种缓解高盐对亚硝化单胞菌氨氧化活性抑制效应的方法，包括以下步骤：
S1：配置盐度为0.2％的模拟污水，并依据盐度需求在0.2％盐度污水的基础上添加氯化钠配置所需的盐度污水；
S2：采用接种环挑取2～3环亚硝化单胞菌CZ-4单菌落至50mL盐度为0.2％模拟污水中，32℃、150rpm·min-1摇床培养7天后即得菌种悬液，再将1mL亚硝化单胞菌CZ-4菌种悬液接种到100mL模拟污水中，32℃、160rpm·min-1摇床培养72小时后得到接种液，期间每12h测定亚硝氮浓度；
S3：制备好的亚硝化单胞菌CZ-4菌接种液按1％的体积比接种至100mL盐度为2.5％的模拟污水中，分别在31℃和35℃条件下，150r·min-1摇床培养60h，期间每12h测定亚硝氮浓度；
S4：制备好的亚硝化单胞菌CZ-4菌接种液按1％的体积比接种至100mL盐度为3％的模拟污水中，分别在31℃和34℃条件下，150r·min-1摇床培养60h，期间每12h测定亚硝氮浓度；
S5：采用接种环挑取2～3环亚硝化单胞菌WH-1单菌落至50mL盐度为0.2％模拟污水中，39℃、150rpm·min-1摇床培养7天后即得菌种悬液，再将5mL亚硝化单胞菌WH-1菌种悬液接种到100mL盐度为0.2％模拟污水中，39℃、150rpm摇床培养72小时后得到接种液，将亚硝化单胞菌WH-1菌种悬液按1％的体积比分别接种至100mL盐度为1.2％或盐度为1.5％的模拟污水中，分别在39℃和·42℃条件下，150r·min-1摇床培养60h，期间每12h测定亚硝氮浓度；
步骤S1中：模拟污水的配置成份如下：NH4Cl 0.8g、MgSO4·7H2O 0.5g、K2HPO40.1g、NaCl 2g、FeSO4·7H2O 0.4g、CaCO3 5g、NaHCO3 1.5g、CaCl2·2H2O 1.5g、微量元素1mL·L-1和pH 7.8-8；微量元素每升含量包括以下成份：CuSO4·5H2O 0.075g、ZnSO4·7H2O0.3g、CoCl2·6H2O 0.375g、MnCl2·2H2O 0.3g、H3BO4 0.014g、EDTA 0.5g和NaMoO4·2H2O0.22g；模拟污水的配置条件为：121℃的培养基中培养，高压灭菌20min。
实施例1
采用接种环挑取2～3环亚硝化单胞菌CZ-4单菌落至50mL基础模拟污水中，32℃、150rpm摇床培养7天后即得菌种悬液。再将1mL亚硝化单胞菌CZ-4菌种悬液接种到100mL基础模拟污水中，32℃、160rpm摇床培养72小时后得到接种液。下述实施例2-3中的接种液均通过该条件得到。
图1的实施方法是：事先制备好的CZ-4菌接种液按1％的体积比分别接种至100mL盐度为0.2％或盐度为1.8％的模拟污水中，分别在32℃或36℃条件下，150r·min-1摇床培养60h，期间每12h测定亚硝氮浓度。
根据图1：在0.2％的低盐条件下，当温度从32度升高至36度时，亚硝氮的积累量显著降低，说明低盐条件下升温会抑制氨氧化；在1.8％的高盐条件下，当温度从32度升高至36度时，亚硝氮的积累量不但没有明显降低，甚至还略有提高，至少说明高盐条件下适当升温不会抑制氨氧化。
实施例2
图2的实施方法是：事先制备好的CZ-4菌接种液按1％的体积比接种至100mL盐度为2.5％的模拟污水中，分别在31℃或35℃条件下，150r·min-1摇床培养60h，期间每12h测定亚硝氮浓度。
根据图2：在2.5％的高盐度条件下，当温度从31度升高至35度时，亚硝氮的积累量发生了显著提高，说明高盐条件下适当升温能够促进氨氧化。
实施例3
图3的实施方法是：事先制备好的CZ-4菌接种液按1％的体积比接种至100mL盐度为3％的模拟污水中，分别在31℃或34℃条件下，150r·min-1摇床培养60h，期间每12h测定亚硝氮浓度。
根据图3：在3％的高盐度条件下，当温度从31度升高至34度时，亚硝氮的积累量发生了显著提高，说明高盐条件下适当升温能够促进氨氧化。
实施例4
采用接种环挑取2～3环亚硝化单胞菌WH-1单菌落至50mL基础模拟污水中，39℃、150rpm摇床培养7天后即得菌种悬液。再将5mL亚硝化单胞菌WH-1菌种悬液接种到100mL基础模拟污水中，39℃、150rpm摇床培养72小时后得到接种液。将此接种液按1％的体积比分别接种至100mL盐度为1.2％或盐度为1.5％的模拟污水中，分别在39℃或42℃条件下，150r·min-1摇床培养60h，期间每12h测定亚硝氮浓度。
根据图4：在高盐度条件下(盐度为1.2％或1.5％)时，当温度从39度升高至42度时，亚硝氮的积累量均明显提高，且在盐度为1.5％时的增加幅度更大，说明高盐条件下适当升温能够促进氨氧化。
此外，亚硝化单胞菌是硝化菌剂的主要成分，由于其在生长过程中，需要通过不断将氨(碱)氧化为亚硝酸(酸)来获得能量，因此会引起pH下降，而pH低于6后，生长就会停止，为此，需要在菌剂生产过程中不断的补充碱来避免pH下降，而亚硝酸与碱的反应结果就是生成盐(发酵终点的盐度可以高达3％)，也就是说菌剂的发酵过程中，盐度会不断升高，而本发明可以通过逐步升温来缓解高盐度所引起的抑制。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种缓解高盐对亚硝化单胞菌氨氧化活性抑制效应的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：配置盐度为0.2％的模拟污水，并依据盐度需求在0.2％盐度污水的基础上添加氯化钠配置所需的盐度污水；
S2：采用接种环挑取2～3环亚硝化单胞菌CZ-4单菌落至50mL盐度为0.2％模拟污水中，32℃、150rpm·min-1摇床培养7天后即得菌种悬液，再将1mL亚硝化单胞菌CZ-4菌种悬液接种到100mL模拟污水中，32℃、160rpm·min-1摇床培养72小时后得到接种液，期间每12h测定亚硝氮浓度；
S3：制备好的亚硝化单胞菌CZ-4菌接种液按1％的体积比接种至100mL盐度为2.5％的模拟污水中，将温度从31℃升高至35℃，150r·min-1摇床培养60h，期间每12h测定亚硝氮浓度；
S4：制备好的亚硝化单胞菌CZ-4菌接种液按1％的体积比接种至100mL盐度为3％的模拟污水中，将温度从31℃升高至34℃，150r·min-1摇床培养60h，期间每12h测定亚硝氮浓度；
S5：采用接种环挑取2～3环亚硝化单胞菌WH-1单菌落至50mL盐度为0.2％模拟污水中，39℃、150rpm·min-1摇床培养7天后即得菌种悬液，再将5mL亚硝化单胞菌WH-1菌种悬液接种到100mL盐度为0.2％模拟污水中，39℃、150rpm摇床培养72小时后得到接种液，将亚硝化单胞菌WH-1菌种悬液按1％的体积比分别接种至100mL盐度为1.2％或盐度为1.5％的模拟污水中，将温度从39℃升高至42℃，150r·min-1摇床培养60h，期间每12h测定亚硝氮浓度。
2.根据权利要求1所述的一种缓解高盐对亚硝化单胞菌氨氧化活性抑制效应的方法，其特征在于：所述步骤S1中：模拟污水的配置成份如下：NH4Cl0.8g、MgSO4·7H2O 0.5g、K2HPO40.1g、NaCl 2g、FeSO4·7H2O 0.4g、CaCO35g、NaHCO31.5g、CaCl2·2H2O 1.5g、微量元素1mL·L-1和pH 7.8-8。
3.根据权利要求2所述的一种缓解高盐对亚硝化单胞菌氨氧化活性抑制效应的方法，其特征在于：所述微量元素每升含量包括以下成份：CuSO4·5H2O0.075g、ZnSO4·7H2O0.3g、CoCl2·6H2O 0.375g、MnCl2·2H2O 0.3g、H3BO40.014g、EDTA 0.5g和NaMoO4·2H2O0.22g。
4.根据权利要求1所述的一种缓解高盐对亚硝化单胞菌氨氧化活性抑制效应的方法，其特征在于：所述步骤S1中：模拟污水的配置条件为：121℃的培养基中培养，高压灭菌20min。
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