LU505228B1 - Anwendung eines effizienten aeroben denitrifizierenden Aktinomyceten-Stammes bei der Behandlung von mikroverschmutztem Wasser - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung offenbart die Anwendung eines effizienten aeroben denitrifizierenden Aktinomycet-Stamms auf dem Gebiet der mikrobiellen Technologie bei der Behandlung von mikroverschmutztem Wasser Der Aktinomycet-Stamm ist Streptomyces phaeofaciens LST24, und die effektive Sequenzlänge der 16SrRNA des Streptomyces phaeofaciens LST24 beträgt 1412 bp, wie in der Sequenzliste gezeigt. Die vorliegende Erfindung realisiert die Anwendung des aeroben Denitrifikationsaktinomycetenstamms LST24 bei der Behandlung von mikroverschmutzten Gewässern, der effiziente Stickstoff- und Kohlenstoffentfernungseigenschaften aufweist Der aerobe Denitrifikationsaktinomycetenstamm LST24 kann den Gehalt an Ammoniakstickstoff, Nitrat, Nitrit und CSB Mn in mikroverschmutzten Gewässern effektiv reduzieren und hat ein großes Anwendungspotenzial bei der In-situ Behandlung von anderen mikroverschmutzten Gewässern wie Landschaftswasserkörpern und Wasserquellenreservoirs. Der Streptomyces phaeofaciens Stamm LST24 wird durch Anreicherung, Kultivierung, Trennung und Reinigung aus dem darüber liegenden Wasser des Landschaftswassers gewonnen. Der Streptomyces phaeofaciens Stamm LST24 wird mit Nitrat als einzige Stickstoffquelle angebaut.
Description
BESCHREIBUNG
ANWENDUNG EINES EFFIZIENTEN AEROBEN
DENITRIFIZIERENDEN AKTINOMYCETEN-STAMMES BEI DER
BEHANDLUNG VON MIKROVERSCHMUTZTEM WASSER
Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der mikrobiellen Technologie, insbesondere die Anwendung eines effizienten aeroben denitrifizierenden Aktinomyceten-Stammes bei der
Behandlung von mikroverschmutztem Wasser.
Hintergrundtechnologie
Mit der Entwicklung von Industrie und Landwirtschaft sind städtische und ländliche
Oberflächengewässer unterschiedlichen Graden Stickstoffbelastung ausgesetzt. Nitrat in der
Wasserumgebung führt zu einer Eutrophierung der Gewässer, was zu einer Abnahme der
Wasserqualität führt, was potenzielle Risiken für die menschliche Gesundheit und die Stabilität der Ökosysteme birgt. In natürlichen aquatischen Ökosystemen weisen Gewässer typischerweise einen leicht verschmutzten Zustand auf, bei dem die Konzentration von Schadstoffen (Nitrat, organisches Material usw.) normalerweise unter 10mg/L liegt. Der Einsatz physikalischer und chemischer Methoden zur Entfernung dieser Schadstoffe aus leicht verschmutztem Wasser ist oft nicht kostengünstig. Daher ist es von großer Bedeutung, eine effiziente und wirtschaftliche
Methode zur Reinigung mikroverschmutzter Gewässer zu finden. Die traditionelle mikrobielle
Denitrifikationstechnologie beinhaltet gegenwärtig zwei Reaktionen: aerobe Nitrifikation und anaerobe Denitrifikation. Das Vorhandensein von gelöstem Sauerstoff ist ein wichtiger
Hemmfaktor im traditionellen Denitrifikationsprozess. Die aerobe Denitrifikation mit ihrer starken Beständigkeit gegen gelösten Sauerstoff kann = Nitrifikations- und
Denitrifizierungsprozesse in einem Bioreaktor ermöglichen und ist aufgrund ihrer Vorteile wie erschwinglicher Preis, hoher Effizienz und sauberer Nebenprodukte zu einem heißen Thema in der Stickstoffentfernungsforschung geworden. Actinomyces sind umweltfreundliche
Mikroorganismen mit der Fähigkeit, komplexe Schadstoffe abzubauen. Sie können sich nicht nur durch asexuelle Sporen vermehren, sondern auch durch Myzelruptur, mit starker
Anpassungsfähigkeit an verschiedene Umweltbelastungen. Durch die Isolierung eines aeroben denitrifizierenden Aktinomyceten-Stammes mit guter Denitrifizierungsleistung werden seine
Wachstums-, Denitrifizierungs- und Dekarbonisierungseigenschaften sowie seine Anwendung in der Denitrifikation und Dekarbonisierung in mikroverschmutzten Gewässern eingehend erforscht.
Dies liefert neue Erkenntnisse für die Entwicklung diverser und effizienter aerober
Denitrifizierungs-biologischer Ressourcen und hat einen wichtigen theoretischen Wert und 905228 praktische Bedeutung für die Verbesserung der Denitrifizierungs-Behandlungseffizienz und
Wirtschaftlichkeit mikroverschmutzter Gewässer.
Auf dieser Grundlage entwirft die vorliegende Erfindung eine Anwendung eines effizienten aeroben denitrifizierenden Aktinomyceten-Stammes bei der Behandlung von mikroverschmutztem Wasser, um die oben genannten Probleme zu lösen.
Inhalt der Erfindung
Zur Lösung der oben genannten Probleme bietet die vorliegende Erfindung die folgende technische Lösung:
Die Anwendung eines effizienten aeroben denitrifizierenden Aktinomycet-Stammes in der
Behandlung von leicht verschmutztem Wasser. Der Aktinomycet-Stamm ist Streptomyces phaeofaciens LST24, und die effektive Sequenzlänge der 16SrRNA des Aktinomycet-Stammes
LST24 beträgt 1412 bp, wie in der Sequenzliste gezeigt.
Vorzugsweise wird der Streptomyces phaeofaciens Stamm LST24 durch Anreicherung,
Kultivierung, Trennung und Reinigung aus dem darüberliegenden Wasser von
Landschaftsgewässern erhalten.
Vorzugsweise wird der Streptomyces phaeofaciens Stamm LST24 mit Nitrat als einzige
Stickstoffquelle angebaut.
Vorzugsweise eignet sich der Streptomyces phaeofaciens Stamm LST24 zur Stickstoff- und
Kohlenstoffentfernung in leicht verschmutzten Gewässern.
Vorzugsweise bezieht sich der mikrobelastete Wasserkörper auf einen Wasserkörper mit einer
Konzentration von Schadstoffen unter 10mg/L (wie CSB Mn, Ammoniakstickstoff,
Nitratstickstoff und Nitritstickstoff).
Vorzugsweise wird der Streptomyces phaeofaciens Stamm LST24 aus der darüberliegenden
Wasserprobe des Landschaftswasserkörpers angereichert und kultiviert, auf Gaoshi No.l
Medium getrennt, auf aerobe Denitrifikation abgeschirmt und auf aerobe
Denitrifikationsflüssigkeit für aerobe kontinuierliche Kultivierung geimpft.
Vorzugsweise verwendet die aerobe kontinuierliche Kultur lösliche Stärke als Kohlenstoffquelle bei einer Temperatur von 30 °C; Die Impfmenge von Streptomyces phaeofaciens LST24 beträgt 1% des Volumens des aeroben Denitrifizierungsfl ü ssigkeitskulturmediums.
Die Anwendung eines effizienten aeroben denitrifizierenden Aktinomyceten-Stammes bei der
Behandlung von leicht verschmutztem Wasser beinhaltet die folgenden spezifischen Schritte:
S1. Erfassung und Leistungsprüfung von Stämmen; LUS05228
Anreicherung: auf Polycarbonat-Membran (0.22) uw m) Filtern Sie 100 ml
Landschaftswasserprobe und legen Sie die Polycarbonatmembran sofort auf festes Gaoshi No.1
Medium mit 80 ppm K2Cr207. Das Medium wurde sieben Tage lang bei 30 + 2° C inkubiert.
Alle Proben wurden dreifach inkubiert (n=3).
Unter ihnen können Aktinomyceten die Poren von Polycarbonatmembranen durchdringen und auf festem Kulturmedium wachsen, während die Zugabe von K2Cr207 das wettbewerbsfähige
Wachstum von Bakterien und Pilzen auf festem Kulturmedium hemmen kann;
Die Formel des festen Kulturmediums Gaoshi No.1 ist: 0.5g/L KNO3, 0.01g/L NaCl, 0.01g/L
FeSO4, 0.5g/L KH2PO4, 0.5g/L MgSO4, 20g/L Agarpulver, 20g/L lôsliche Stärke, und der pH wird auf 7.2-7.4 eingestellt;
Vorläufiges Screening: Nehmen Sie angereichertes und kultiviertes Gao-Festkulturmedium Nr.1, wählen Sie trockene Aktinomyceten-Kolonien der gleichen Farbe, Form und Größe auf dem
Medium aus und markieren Sie sie auf Gaos Festkulturmedium Nr.1. Das Kulturmedium wird sieben Tage lang mit der Reinkulturmethode bei 30 + 2° C inkubiert, und alle Proben werden in drei Portionen kultiviert (n=3). Nach insgesamt 6-9-maliger Aufreinigung wurden aus dem ersten
Screening mehrere reine Actinomyceten-Kolonien gewonnen;
Re-Screening: Inokulieren Sie mehrere ursprünglich gesiebte reine Bakterienkolonien in Gaoshi
No.1 flüssiges Kulturmedium und inkubieren Sie fünf Tage lang bei 135r/min und 30° C als
Saatgutlösung. Fügen Sie 6% der Saatlösung dem Denitrifizierungsmedium volumenweise hinzu, schütteln und kultivieren Sie bei 135 r/min und 30° C und ermitteln Sie die Konzentrationen von
Nitrat und Gesamtstickstoff bei 24 und 48 Stunden. Wählen Sie die Kolonie mit der höchsten
Gesamtstickstoffentfernungseffizienz als optimalen Stamm und nennen Sie sie Stamm LST24.
Nach der Probensequenzierung wird bestätigt, dass es sich um einen reinen Stamm handelt, und schließen Sie das erneute Screening ab.
S2. Molekularbiologische Identifizierung von Stämmen:
Der Stamm LST24, der im Re-Screening untersucht wurde, wurde einer 16S rDNA
Gensequenzanalyse unterzogen. Die genomische DNA des Stamms LST24 wurde mit Hilfe des
Omega DNA (Biotechnology, USA) Kit extrahiert und mit diesem als Vorlage fiir 16S rDNA amplifiziert. Primer: 27F (5 '- AGTTGATCMTGTTACTAG-3') und 14925 (5 '-
GGTTACCTGTTACGAT-3');
PCR Reaktionssystem (25 u L): Template DNA 20-50ng/u L, PCR Premium 12.5 u L, 27F (10) u M)1 u L.1492R (10) u M)1 u L.DdH20 9.5 y L. PCR-Programm: 95 °C fiir 5
Minuten, 94 °C für 30 Sekunden, 57 °C für 30 Sekunden, 72 °C für 90 Sekunden des 90228 72 °C für 10 Minuten; 30-Zyklen verstärken. Die Aufreinigung und Sequenzierung der
PCR-Produkte wurde von der Bioengineering Company abgeschlossen, die amplifizierten
Sequenzen wurden in NCBI hochgeladen und anschließend mit Hilfe der GenBank-Datenbank über BLAST für Homologie-Sequenzen verglichen.
Die Sequenzlänge des Stammes LST24 beträgt 1412 bp, wie in der Sequenztabelle in Abbildung 6 gezeigt. Nach dem Vergleich weist die Sequenz eine hohe Ähnlichkeit von 99,93% mit
Streptomyces phaeofaciens JCM 4814 (NCBI Login Nummer: NR 041126.1) in der NCBI
Datenbank auf, die zur Gattung Streptomyces gehört. Nennen Sie es den Streptomyces phaeofaciens Stamm LST24 mit hocheffizienter aerober Denitrifikation;
S3. Bestimmung der aeroben Denitrifizierungsfähigkeit von Stämmen:
Inokulieren Sie LST24 Samenlösung mit einer Impfmenge von 1% (Volumenverhältnis) auf denitrifizierendes fl ü ssiges Medium und br ü ten Sie bei 30 °C und 135 rpm in einem Shaker f ür 48 Stunden. Während dieses Zeitraums werden alle drei Stunden Proben genommen, um die
Konzentration von bakterieller Lichtdichte (OD600), Gesamtstickstoff (TN),
Ammoniakstickstoff (NH4+- N), Nitrat (NO3,N), Nitrit (NO2,N) und gelöstem organischem
Kohlenstoff (DOC) zu messen. Wie in Abbildung 2 gezeigt, befindet sich der Stamm in einer langsamen Phase bei 0-9 Stunden und eine logarithmische Phase bei 9-45 Stunden. Nach 45
Stunden Kultivierung tritt der Stamm in eine stabile Phase, und die Konzentration von DOC nimmt während der Kultivierungszeit allmählich ab. Nach 48 Stunden Kultivierung beträgt die
DOC-Abtragsrate des Stammes LST24 in einem anfänglichen DOC-Medium von 150mg/L 91,5%. Darüber hinaus bestätigte der Pearson-Korrelationsindex eine signifikante negative
Korrelation zwischen der DOC-Konzentration und dem Zellwachstum (r=-0.937, P<0.001, n=17), was darauf hindeutet, dass Kohlenstoffquellen Energie- und Elektronenspender für das
Wachstum und den Metabolismus des Stammes LST24 liefern können. Aus Abbildung 2 und
Abbildung B kann man sehen, dass nach 48-Stunden der Kultivierung die Nitratentfernungsrate 99,12%, und die Gesamt-Stickstoffentfernungsrate 97,18% betrug. Es gab keine signifikante
Ansammlung von Nitrit und Ammoniakstickstoff während des Prozesses. Wie oben gesehen, hat
Stamm LST24 offensichtliche aerobe Denitrifikationsfähigkeit; Darüber hinaus hat der Stamm, wie in Abbildung 3 gezeigt, eine starke Anpassungsfähigkeit an die Umwelt, und die optimalen
Anbaubedingungen für den Stamm sind: Stärke als Kohlenstoffquelle, ein
Kohlenstoffstickstoffverhältnis von 10, eine Drehzahl von 125 rpm und eine neutrale Umgebung mit einem pH-Wert von 7;
S4. Anwendungseffekt der Dehnung in leicht verschmutztem Rohwasser:
Fügen Sie die Stammsaatlösung in einem 5% Volumenverhältnis zum aeroben Reaktor hinzu, der °05228 das Rohwasser des Landschaftswasserkôrpers und das Rohwasser des Wasserquellenreservoirs hinzufügt.Die Sauerstoffperistaltikpumpe sorgt für eine kontinuierliche Belüftung des Reaktors.
Überwachung der Entfernung von CSB Mn, Ammoniakstickstoff, Nitrat, Nitrit und
Gesamtstickstoff im Reaktor sowie der Gesamtzahl der Zellen und des OD 600-Werts nach
Zugabe der Saatflüssigkeit des Stammes LST24;
Die Behandlung von Landschaftswasser-Rohwasser durch den Stamm ist in Abbildung 4 dargestellt. Die TN-Konzentration sank von 7,08 mg/L auf 1,14 mg/L, was zu einer
TN-Abtragsrate von 83,62% führte. Die CSB-Mn-Konzentration sank von 7,01 mg/L auf 0,67 mg/L, was zu einer CSB-Mn-Abtragsrate von 90,33%. Darüber hinaus zeigte OD 600 einen zunehmenden Trend in komplexen Rohwasserumgebungen: Nach dem achten Reaktionstag erreichte der OD 600-Wert 0,16 und die Gesamtzahl der Zellen im Reaktor stieg um das 9,5-fache.
Niitzliche Auswirkungen
Im Vergleich zum Stand der Technik sind die vorteilhaften Wirkungen der vorliegenden
Erfindung:
Der aerobe denitrifizierende Aktinomycet-Stamm LST24 mit effizienten Stickstoff- und
Kohlenstoffentfernungseigenschaften in der vorliegenden Erfindung kann den Gehalt an
Ammoniakstickstoff, Nitrat, Nitrit und CSB Mn in leicht verschmutztem Wasser effektiv reduzieren und hat ein großes Anwendungspotenzial bei der In-situ-Behandlung von anderen leicht verschmutzten Gewässern wie Landschaftsgewässern und Wasserquellenreservoirs. Dies hat breite Anwendungsmöglichkeiten für die Entwicklung von Denitrifizierungsbakterien oder
Klärmitteln.
Abbildungen
Um eine klarere Erklärung der technischen Lösung der Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung zu geben, wird eine kurze Einführung in die beigefügten Zeichnungen gegeben, die für die Beschreibung der Ausführungsformen erforderlich sind. Es ist offensichtlich, dass die beigefügten Zeichnungen in der folgenden Beschreibung nur einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind. Für gewöhnliches technisches Personal auf der Grundlage dieser
Zeichnungen können andere begleitende Zeichnungen ohne kreativen Aufwand erhalten werden.
Abbildung 1 ist ein schematisches Diagramm des phylogenetischen Stammes LST24 der vorliegenden Erfindung;
Abbildung 2 zeigt die Wachstumskurve und die Gesamtabbaukurve für gelösten organischen
Kohlenstoff (DOC) des Stammes LST24 der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von
Nitrat als Stickstoffquelle; LUS05228
Abbildung 3 zeigt die aerobe Denitrifikationsleistung des Stammes LST24 der vorliegenden
Erfindung, wenn Nitrat die einzige Stickstoffquelle ist;
Abbildung 4 zeigt die aerobe Denitrifikationsleistung des Stammes LST24 der vorliegenden
Erfindung unter Verwendung von Nitrat als einzige Stickstoffquelle unter verschiedenen
Kohlenstoffquellen, C/N, pH-Werten und Drehzahlbedingungen;
Abbildung 5 zeigt die Schadstoffentfernung und das Zellwachstum des Stammes LST24 nach
Zugabe zum Rohwasser des Landschaftswasserkôrpers gemäß der vorliegenden Erfindung;
Abbildung 6 zeigt die beabsichtigte Sequenzdarstellung des Aktinomyceten-Stammes der vorliegenden Erfindung;
Spezifische Durchführungsmethode
Im Folgenden wird eine klare und vollständige Beschreibung der technischen Lösung in den
Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen bereitgestellt. Offensichtlich sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele nur ein
Teil der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, nicht alle von ihnen Basierend auf den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung fallen alle anderen Ausführungsbeispiele, die gewôhnliches technisches Personal auf dem Gebiet der Technik ohne kreative Arbeit erhalten hat, in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
Um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, wird nachfolgend eine umfassendere Beschreibung unter Bezugnahme auf die entsprechenden Zeichnungen bereitgestellt. Mehrere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten
Zeichnungen gezeigt. Die vorliegende Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen implementiert werden, nicht beschränkt auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele. Im
Gegenteil besteht der Zweck der Bereitstellung dieser Ausführungsformen darin, die
Offenbarung der vorliegenden Erfindung gründlicher und umfassender zu machen.
Es ist zu beachten, dass, wenn ein Bauteil als "fest an" einer anderen Komponente bezeichnet wird, es direkt an eine andere Komponente angeschlossen werden kann oder es kann eine zentrierte Komponente sein. Wenn ein Bauteil als mit einem anderen Bauteil "verbunden" betrachtet wird, kann es direkt mit einem anderen Bauteil verbunden werden oder es können beide zentrierende Komponenten vorhanden sein. Die Begriffe "vertikal", "horizontal", "links", "rechts" und ähnliche Ausdrücke, die in diesem Artikel verwendet werden, dienen nur der
Veranschaulichung.
Sofern nicht anders definiert, haben alle in diesem Artikel verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleichen Bedeutungen wie diejenigen, die allgemein von
Fachleuten auf dem technischen Gebiet der vorliegenden Erfindung verstanden werden. Di 905228
Begriffe, die in der Spezifikation der vorliegenden Erfindung in diesem Artikel verwendet werden, dienen nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und sollen die vorliegende Erfindung nicht einschränken. Der Begriff "und/oder", der in diesem Artikel verwendet wird, umfasst alle Kombinationen eines oder mehrerer verwandter aufgelisteter
Elemente.
Die vorliegende Erfindung bietet eine technische Lösung:
Die Anwendung eines effizienten aeroben denitrifizierenden Aktinomycet-Stammes in der
Behandlung von leicht verschmutztem Wasser. Der Aktinomycet-Stamm ist Streptomyces phaeofaciens LST24, und die effektive Sequenzlänge der 16SrRNA des Aktinomycet-Stammes
LST24 beträgt 1412 bp, wie in der Sequenzliste gezeigt.
In dieser Ausführungsform wird der Streptomyces phaeofaciens Stamm LST24 durch
Anreicherung, Kultivierung, Trennung und Reinigung aus dem darüberliegenden Wasser von
Landschaftswasserkörpern erhalten.
In dieser Ausführungsform wird der Streptomyces phaeofaciens Stamm LST24 mit Nitrat als einzige Stickstoffquelle angebaut.
In dieser Ausführungsform eignet sich der Streptomyces phaeofaciens Stamm LST24 zur
Stickstoff- und Kohlenstoffentfernung in leicht verschmutzten Gewässern.
In dieser Ausführungsform bezieht sich der mikroverschmutzte Wasserkörper auf einen
Wasserkörper mit einer Konzentration von Schadstoffen unter 10mg/L (wie CSB Mn,
Ammoniakstickstoff, Nitratstickstoff und Nitritstickstoff).
Bei dieser Ausführungsform wird der Streptomyces phaeofaciens Stamm LST24 aus der darüberliegenden Wasserprobe des Landschaftswasserkörpers angereichert und kultiviert. Er wird dann auf Gaoshi No.1 Kulturmedium isoliert, auf aerobe Denitrifikation gesichtet und auf aerobe Denitrifikation flüssige Kulturmedium für aerobe kontinuierliche Kultivierung geimpft.
In dieser Ausf ü hrungsform verwendet die aerobe kontinuierliche Kultur lösliche Stärke als
Kohlenstoffquelle bei einer Temperatur von 30 °C; Die Impfmenge von Streptomyces phaeofaciens LST24 beträgt 1% des Volumens des aeroben Denitrifizierungsfl ü ssigkeitskulturmediums.
Die Anwendung eines effizienten aeroben denitrifizierenden Aktinomyceten-Stammes bei der
Behandlung von leicht verschmutztem Wasser beinhaltet die folgenden spezifischen Schritte:
S1. Erfassung und Leistungsprüfung von Stämmen;
Anreicherung: auf Polycarbonat-Membran (0.22) uw m) Filtern Sie 100 ml
Landschaftswasserprobe und legen Sie die Polycarbonatmembran sofort auf festes Gaoshi No. 1
Medium mit 80 ppm K2Cr207. Das Medium wurde sieben Tage lang bei 30 + 2° C inkubieft 909228
Alle Proben wurden dreifach inkubiert (n=3).
Unter ihnen können Aktinomyceten die Poren von Polycarbonatmembranen durchdringen und auf festem Kulturmedium wachsen, während die Zugabe von K2Cr207 das wettbewerbsfähige
Wachstum von Bakterien und Pilzen auf festem Kulturmedium hemmen kann;
Die Formel des festen Kulturmediums Gaoshi No.1 ist: 0.5g/L KNO3, 0.01g/L NaCl, 0.01g/L
FeSO4, 0.5g/L KH2PO4, 0.5g/L MgSO4, 20g/L Agarpulver, 20g/L lôsliche Stärke, und der pH wird auf 7.2-7.4 eingestellt;
Vorläufiges Screening: Nehmen Sie angereichertes und kultiviertes Gao-Festkulturmedium Nr.1, wählen Sie trockene Aktinomyceten-Kolonien der gleichen Farbe, Form und Größe auf dem
Medium aus und markieren Sie sie auf Gaos Festkulturmedium Nr.1. Das Kulturmedium wird sieben Tage lang mit der Reinkulturmethode bei 30 + 2° C inkubiert, und alle Proben werden in drei Portionen kultiviert (n=3). Nach insgesamt 6-9-maliger Aufreinigung wurden aus dem ersten
Screening mehrere reine Actinomyceten-Kolonien gewonnen;
Re-Screening: Inokulieren Sie mehrere ursprünglich gesiebte reine Bakterienkolonien in Gaoshi
No.1 flüssiges Kulturmedium und inkubieren Sie fünf Tage lang bei 135r/min und 30° C als
Saatgutlösung. Fügen Sie 6% der Saatlösung dem Denitrifizierungsmedium volumenweise hinzu, schütteln und kultivieren Sie bei 135 r/min und 30° C und ermitteln Sie die Konzentrationen von
Nitrat und Gesamtstickstoff bei 24 und 48 Stunden. Wählen Sie die Kolonie mit der höchsten
Gesamtstickstoffentfernungseffizienz als optimalen Stamm und nennen Sie sie Stamm LST24.
Nach der Probensequenzierung wird bestätigt, dass es sich um einen reinen Stamm handelt, und schließen Sie das erneute Screening ab.
S2. Molekularbiologische Identifizierung von Stämmen:
Der Stamm LST24, der im Re-Screening untersucht wurde, wurde einer 16S rDNA
Gensequenzanalyse unterzogen. Die genomische DNA des Stamms LST24 wurde mit Hilfe des
Omega DNA (Biotechnology, USA) Kit extrahiert und mit diesem als Vorlage fiir 16S rDNA amplifiziert. Primer: 27F (5 '- AGTTGATCMTGTTACTAG-3') und 14925 (5 '-
GGTTACCTGTTACGAT-3');
PCR Reaktionssystem (25 u L): Template DNA 20-50ng/u L, PCR Premium 12.5 u L, 27F (10) u M)1 u L.1492R (10) u M)1 u L.DdH20 9.5 y L. PCR-Programm: 95 °C fiir 5
Minuten, 94 °C für 30 Sekunden, 57 °C für 30 Sekunden, 72 °C für 90 Sekunden und 72 °C für 10 Minuten; 30-Zyklen verstärken. Die Aufreinigung und Sequenzierung der
PCR-Produkte wurde von der Bioengineering Company abgeschlossen, die amplifizierten
Sequenzen wurden in NCBI hochgeladen und anschließend mit Hilfe der GenBank-Datenbank über BLAST für Homologie-Sequenzen verglichen. LU505228
Die Sequenzlänge des Stammes LST24 beträgt 1412 bp, wie in der Sequenztabelle in Abbildung 6 gezeigt. Nach dem Vergleich weist die Sequenz eine hohe Ähnlichkeit von 99,93% mit
Streptomyces phaeofaciens JCM 4814 (NCBI Login Nummer: NR 041126.1) in der NCBI
Datenbank auf, die zur Gattung Streptomyces gehört. Nennen Sie es den Streptomyces phaeofaciens Stamm LST24 mit hocheffizienter aerober Denitrifikation;
S3. Bestimmung der aeroben Denitrifizierungsfähigkeit von Stämmen:
Inokulieren Sie LST24 Samenlösung mit einer Impfmenge von 1% (Volumenverhältnis) auf denitrifizierendes fl ü ssiges Medium und br ü ten Sie bei 30 °C und 135 rpm in einem Shaker f ür 48 Stunden. Während dieses Zeitraums werden alle drei Stunden Proben genommen, um die
Konzentration von bakterieller Lichtdichte (OD600), Gesamtstickstoff (TN),
Ammoniakstickstoff (NH4+- N), Nitrat (NO3,N), Nitrit (NO2,N) und gelöstem organischem
Kohlenstoff (DOC) zu messen. Wie in Abbildung 2 gezeigt, befindet sich der Stamm in einer langsamen Phase bei 0-9 Stunden und eine logarithmische Phase bei 9-45 Stunden. Nach 45
Stunden Kultivierung tritt der Stamm in eine stabile Phase, und die Konzentration von DOC nimmt während der Kultivierungszeit allmählich ab. Nach 48 Stunden Kultivierung beträgt die
DOC-Abtragsrate des Stammes LST24 in einem anfänglichen DOC-Medium von 150mg/L 91,5%. Darüber hinaus bestätigte der Pearson-Korrelationsindex eine signifikante negative
Korrelation zwischen der DOC-Konzentration und dem Zellwachstum (r=-0.937, P<0.001, n=17), was darauf hindeutet, dass Kohlenstoffquellen Energie- und Elektronenspender für das
Wachstum und den Metabolismus des Stammes LST24 liefern können. Aus Abbildung 2 und
Abbildung B kann man sehen, dass nach 48-Stunden der Kultivierung die Nitratentfernungsrate 99,12%, und die Gesamt-Stickstoffentfernungsrate 97,18% betrug. Es gab keine signifikante
Ansammlung von Nitrit und Ammoniakstickstoff während des Prozesses. Wie oben gesehen, hat
Stamm LST24 offensichtliche aerobe Denitrifikationsfähigkeit; Darüber hinaus hat der Stamm, wie in Abbildung 3 gezeigt, eine starke Anpassungsfähigkeit an die Umwelt, und die optimalen
Anbaubedingungen für den Stamm sind: Stärke als Kohlenstoffquelle, ein
Kohlenstoffstickstoffverhältnis von 10, eine Drehzahl von 125 rpm und eine neutrale Umgebung mit einem pH-Wert von 7;
S4. Anwendungseffekt der Dehnung in leicht verschmutztem Rohwasser:
Fügen Sie die Stammsaatlösung in einem 5% Volumenverhältnis zum aeroben Reaktor hinzu, der das Rohwasser des Landschaftswasserkörpers und das Rohwasser des Wasserquellenreservoirs hinzufügt.Die Sauerstoffperistaltikpumpe sorgt für eine kontinuierliche Belüftung des Reaktors.
Überwachung der Entfernung von CSB Mn, Ammoniakstickstoff, Nitrat, Nitrit und
Gesamtstickstoff im Reaktor sowie der Gesamtzahl der Zellen und des OD 600-Werts nacht 09228
Zugabe der Saatflüssigkeit des Stammes LST24;
Die Behandlung von Landschaftswasser-Rohwasser durch den Stamm ist in Abbildung 4 dargestellt. Die TN-Konzentration sank von 7,08 mg/L auf 1,14 mg/L, was zu einer
TN-Abtragsrate von 83,62% führte. Die CSB-Mn-Konzentration sank von 7,01 mg/L auf 0,67 mg/L, was zu einer CSB-Mn-Abtragsrate von 90,33%. Darüber hinaus zeigte OD 600 einen zunehmenden Trend in komplexen Rohwasserumgebungen: Nach dem achten Reaktionstag erreichte der OD 600-Wert 0,16 und die Gesamtzahl der Zellen im Reaktor stieg um das 9,5-fache.
In der Praxis wurde der aerobe denitrifizierende Aktinomycet-Stamm LST24 als Streptomyces phaeofaciens (NCBI-Registrierungsnummer: OM980672) identifiziert, der zur Gattung
Streptomyces (Streptomyces sp.) gehört und effiziente Stickstoff- und
Kohlenstoffentfernungseigenschaften aufweist. Der Streptomyces phaeofaciens Stamm LST24, der eine hohe Effizienz bei der Stickstoff- und Kohlenstoffentfernung aufweist, wurde im
Schlüssellabor für Nordwest-Wasserressourcen und Umweltôkologie der Xi'an Universität für
Architektur und Technologie am Dezember 25, 2021 deponiert. Die Prozessform der Anwendung des Streptomyces phaeofaciens Stamm LST24, der eine hohe Effizienz bei der Stickstoff- und
Kohlenstoffentfernung aufweist, ist aerobe Belüftung, bei der die Samenflüssigkeit des Stamms
LST24 in leicht verschmutzte Rohwasserproben geimpft wird. Und die Wasserprobe wurde einer
Belüftungsbehandlung — unterzogen Die Dosierung des aeroben denitrifizierenden
Aktinomycet-Stammes LST24, der effiziente Stickstoff- und
Kohlenstoffentfernungseigenschaften hat, beträgt 5% des Reaktorvolumens. Der aerobe denitrifizierende Aktinomycet-Stamm LST24, der effiziente = Stickstoff- und
Kohlenstoffentfernungseigenschaften aufweist, kann effektiv den Gehalt an Ammoniakstickstoff,
Nitrat, Nitrit und CSB Mn in leicht verschmutztem Wasser reduzieren und hat großes
Anwendungspotenzial bei der In-situ-Behandlung anderer leicht verschmutzter Gewässer wie
Landschaftswasserkôrper und Wasserquellenreservoirs. Dies hat breite
Anwendungsmôglichkeiten für die Entwicklung von Denitrifizierungsbakterien oder Klärmitteln.
Das Vorstehende ist nur eine bevorzugte spezifische Umsetzung der vorliegenden Erfindung, aber der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Jedes technische
Personal, das mit dem technischen Bereich vertraut ist, das im Rahmen der offenbarten
Technologie gleichwertige Ersetzungen oder Anderungen basierend auf der technischen Lôsung und dem erfinderischen Konzept der vorliegenden Erfindung vornimmt, sollte in den
Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen.
Claims (8)
1. Fin effizienter aerober denitrifizierender Aktinomycet-Stamm, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktinomycet-Stamm Streptomyces phaeofaciens LST24 ist und die effektive Sequenzlänge der 16SrRNA des Aktinomycet-Stamms LST24 1412 bp beträgt, wie in der Sequenzliste gezeigt.
2. Fin hocheffizienter aerober denitrifizierender Aktinomycet-Stamm gemäB Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Streptomyces phaeofaciens LST24 durch Anreicherung, Kultivierung, Trennung und Reinigung aus überlagertem Wasser von Landschaftsgewässern gewonnen wird.
3. Ein hocheffizienter aerober denitrifizierender Aktinomycet-Stamm gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Streptomyces phaeofaciens LST24 mit Nitrat als alleiniger Stickstoffquelle angebaut wird...
4. Ein hocheffizienter aerober denitrifizierender Aktinomycet-Stamm gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Streptomyces phaeofaciens LST24 zur Stickstoff- und Kohlenstoffentfernung in leicht verschmutzten Gewässern geeignet ist.
5. Ein hocheffizienter aerober denitrifizierender Aktinomycet-Stamm gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der leicht verschmutzte Wasserkörper sich auf einen Wasserkörper mit einer Schadstoffkonzentration unter 10mg/L bezieht (wie CSB Mn, Ammoniakstickstoff, Nitratstickstoff und Nitritstickstoff).
6. Effizienter aerober denitrifizierender Aktinomycet-Stamm gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Streptomyces phaeofaciens LST24 aus einer Wasserprobe angereichert und kultiviert wird, die über einem Landschaftswasserkörper liegt, sequentiell auf Gaos Kulturmedium Nr.1 getrennt, auf aerobe Denitrifikation gesichtet und auf einem aeroben denitrifizierenden flüssigen Kulturmedium für aerobe kontinuierliche Kultivierung geimpft wird.
7. Ein effizienter aerober denitrifizierender Aktinomyceten-Stamm gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aerobe kontinuierliche Kultivierung lösliche Stärke als Kohlenstoffquelle bei einer Temperatur von 30 ‘C verwendet; Die Impfmenge von Streptomyces phaeofaciens LST24 beträgt 1% des Volumens des aeroben Denitrifizierungsflüssigkeitskulturmediums.
8. Die Anwendung eines effizienten aeroben denitrifizierenden Aktinomyceten-Stammes gemäß einer der Ansprüche 1-7 bei der Behandlung von leicht verschmutztem Wasser, wobei die spezifischen Schritte wie folgt sind:
S1. Erfassung und Leistungsprüfung von Stämmen; Anreicherung: auf Polycarbonat-Membran (0.22) uw m) Filtern Sie 100 ml
Landschaftswasserprobe und legen Sie die Polycarbonatmembran sofort auf festes Gaoshi No/°05228 Medium mit 80 ppm K2Cr207, das Medium wurde sieben Tage lang bei 30 + 2° C inkubiert, alle Proben wurden dreifach inkubiert (n=3), unter ihnen können Aktinomyceten die Poren von Polycarbonatmembranen durchdringen und auf festem Kulturmedium wachsen, während die Zugabe von K2Cr207 das wettbewerbsfähige Wachstum von Bakterien und Pilzen auf festem Kulturmedium hemmen kann; die Formel des festen Kulturmediums Gaoshi No.1 ist: 0.5g/L KNO3, 0.01g/L NaCl,
0.01g/L FeSO4, 0.5g/L KH2PO4, 0.5g/L MgSO4, 20g/L Agarpulver, 20g/L lôsliche Stärke, und der pH wird auf 7.2~7.4 eingestellt; vorläufiges Screening: Nehmen Sie angereichertes und kultiviertes Gao-Festkulturmedium
Nr.1, wählen Sie trockene Aktinomyceten-Kolonien der gleichen Farbe, Form und Größe auf dem Medium aus und markieren Sie sie auf Gaos Festkulturmedium Nr.1; das Kulturmedium wird sieben Tage lang mit der Reinkulturmethode bei 30 + 2° C inkubiert, und alle Proben werden in drei Portionen kultiviert (n=3); nach insgesamt 6-9-maliger Aufreinigung wurden aus dem ersten Screening mehrere reine Actinomyceten-Kolonien gewonnen; re-Screening: Inokulieren Sie mehrere ursprünglich gesiebte reine Bakterienkolonien in Gaoshi No.1 flüssiges Kulturmedium und inkubieren Sie fünf Tage lang bei 135r/min und 30° C als Saatgutlosung; fügen Sie 6% der Saatlôsung dem Denitrifizierungsmedium volumenweise hinzu, schütteln und kultivieren Sie bei 135 r/min und 30° C und ermitteln Sie die Konzentrationen von Nitrat und Gesamtstickstoff bei 24 und 48 Stunden; wählen Sie die Kolonie mit der hochsten Gesamtstickstoffentfernungseffizienz als optimalen Stamm und nennen Sie sie Stamm LST24; nach der Probensequenzierung wird bestätigt, dass es sich um einen reinen Stamm handelt, und schließen Sie das erneute Screening ab;
S2. Molekularbiologische Identifizierung von Stämmen: der Stamm LST24, der im Re-Screening untersucht wurde, wurde einer 16S rDNA Gensequenzanalyse unterzogen; die genomische DNA des Stamms LST24 wurde mit Hilfe des Omega DNA (Biotechnology, USA) Kit extrahiert und mit diesem als Vorlage fiir 16S rDNA amplifiziert, primer: 27F (5 '- AGTTGATCMTGTTACTAG-3') und 14925 (5 '- GGTTACCTGTTACGAT-3"); PCR Reaktionssystem (25 u L): Template DNA 20-50ng/u L, PCR Premium 12.5 u L, 27F (10) 4 M)1 u L.1492R (10) u M)1 u L.DdH20 9.5 u L. PCR-Programm: 95 °C f ür 5 Minuten, 94 °C für 30 Sekunden, 57 °C für 30 Sekunden, 72 °C für 90 Sekunden und 72 °C für 10 Minuten; 30-Zyklen verstärken; die Aufreinigung und Sequenzierung der
PCR-Produkte wurde von der Bioengineering Company abgeschlossen, die amplifiziertiy 505228 Sequenzen wurden in NCBI hochgeladen und anschließend mit Hilfe der GenBank-Datenbank über BLAST für Homologie-Sequenzen verglichen; die Sequenzlänge des Stammes LST24 beträgt 1412 bp, wie in der Sequenztabelle in Abbildung 6 gezeigt; nach dem Vergleich weist die Sequenz eine hohe Ähnlichkeit von 99,93% mit Streptomyces phaeofaciens JCM 4814 (NCBI Login Nummer: NR 041126.1) in der NCBI Datenbank auf, die zur Gattung Streptomyces gehört; nennen Sie es den Streptomyces phaeofaciens Stamm LST24 mit hocheffizienter aerober Denitrifikation;
S3. Bestimmung der aeroben Denitrifizierungsfahigkeit von Stämmen: inokulieren Sie LST24 Samenlösung mit einer Impfmenge von 1% (Volumenverhältnis) auf denitrifizierendes fl ü ssiges Medium und br ü ten Sie bei 30 °C und 135 rpm in einem Shaker f ür 48 Stunden; während dieses Zeitraums werden alle drei Stunden Proben genommen, um die Konzentration von bakterieller Lichtdichte (OD600), Gesamtstickstoff (TN), Ammoniakstickstoff (NH4+- N), Nitrat (NO3,N), Nitrit (NO2,N) und gelöstem organischem Kohlenstoff (DOC) zu messen; xie in Abbildung 2 gezeigt, befindet sich der Stamm in einer langsamen Phase bei 0-9 Stunden und eine logarithmische Phase bei 9-45 Stunden; nach 45 Stunden Kultivierung tritt der Stamm in eine stabile Phase, und die Konzentration von DOC nimmt während der Kultivierungszeit allmählich ab; nach 48 Stunden Kultivierung beträgt die DOC-Abtragsrate des Stammes LST24 in einem anfänglichen DOC-Medium von 150mg/L 91,5%; darüber hinaus bestätigte der Pearson-Korrelationsindex eine signifikante negative Korrelation zwischen der DOC-Konzentration und dem Zellwachstum (r=-0.937, P<0.001, n=17), was darauf hindeutet, dass Kohlenstoffquellen Energie- und Elektronenspender für das Wachstum und den Metabolismus des Stammes LST24 liefern können; aus Abbildung 2 und Abbildung B kann man sehen, dass nach 48-Stunden der Kultivierung die Nitratentfernungsrate 99,12%, und die Gesamt-Stickstoffentfernungsrate 97,18% betrug; es gab keine signifikante Ansammlung von Nitrit und Ammoniakstickstoff während des Prozesses; wie oben gesehen, hat Stamm LST24 offensichtliche aerobe Denitrifikationsfähigkeit; Darüber hinaus hat der Stamm, wie in Abbildung 3 gezeigt, eine starke Anpassungsfähigkeit an die Umwelt, und die optimalen Anbaubedingungen für den Stamm sind: Stärke als Kohlenstoffquelle, ein Kohlenstoffstickstoffverhältnis von 10, eine Drehzahl von 125 rpm und eine neutrale Umgebung mit einem pH-Wert von 7;
S4. Anwendungseffekt der Dehnung in leicht verschmutztem Rohwasser: Fügen Sie die Stammsaatlösung in einem 5% Volumenverhältnis zum aeroben Reaktor hinzu, der das Rohwasser des Landschaftswasserkörpers und das Rohwasser des
Wasserquellenreservoirs hinzufügt; die Sauerstoffperistaltikpumpe sorgt für eine kontinuierliche 99228 Belüftung des Reaktors; überwachung der Entfernung von CSB Mn, Ammoniakstickstoff, Nitrat, Nitrit und Gesamtstickstoff im Reaktor sowie der Gesamtzahl der Zellen und des OD 600-Werts nach Zugabe der Saatflüssigkeit des Stammes LST24;
die Behandlung von Landschaftswasser-Rohwasser durch den Stamm ist in Abbildung 4 dargestellt; die TN-Konzentration sank von 7,08 mg/L auf 1,14 mg/L, was zu einer TN-Abtragsrate von 83,62% führte; die CSB-Mn-Konzentration sank von 7,01 mg/L auf 0,67 mg/L, was zu einer CSB-Mn-Abtragsrate von 90,33%; darüber hinaus zeigte OD 600 einen zunehmenden Trend in komplexen Rohwasserumgebungen: nach dem achten Reaktionstag erreichte der OD 600-Wert 0,16 und die Gesamtzahl der Zellen im Reaktor stieg um das 9,5-fache.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LU505228A LU505228B1 (de) | 2023-09-29 | 2023-09-29 | Anwendung eines effizienten aeroben denitrifizierenden Aktinomyceten-Stammes bei der Behandlung von mikroverschmutztem Wasser |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| LU505228B1 true LU505228B1 (de) | 2024-03-29 |
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| LU505228A LU505228B1 (de) | 2023-09-29 | 2023-09-29 | Anwendung eines effizienten aeroben denitrifizierenden Aktinomyceten-Stammes bei der Behandlung von mikroverschmutztem Wasser |
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|---|---|
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