TW200831666A - Method for screening and immobilizing microorganism and immobilization microorganism particle - Google Patents

Description

200831666 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 且特別有關於一 本發明係有關於篩選微生物的方法， 種#選及固定特定微生物的方法。 【先前技娲

中利用厭氧生物處理之原理，將厭氧 ^处物與有機物質或工業有機廢水或污泥接觸，除可 產=乳外，亦可充分利用污泥達到廢棄物能源化，並減 ^'各涵汚泥及有機廢水、汚泥處理之費用。 目前已知厭氧微生物以梭狀芽孢桿菌（clGstndmm)為 可產虱之主要菌種’且梭狀芽孢桿菌亦可用於生產丙酮、 正丁醇(n-bmanol)、乙醇、短鏈有機酸（1_4個碳的有機酸) 及1，3丙二醇（1,3_propanediol)等特用化學品或燃料。但此 菌與其他厭氧菌，例如甲烷菌等共存，因此不易自混合污 泥中分離出來，此外曱烷菌的存在也會對基質的利用產生 競爭，甚至會消耗所產生的氫氣。因此，為了有效利用污 泥中的梭狀牙抱桿囷’必須將其篩選出來，由於梭狀芽孢 桿菌在逆境多以内生胞子（endospore)的型態存在，對於嚴 苛的條件有較佳而t受力，因此可利用不同的處理進行篩 選。目前主要篩選的方法包括曝氣法（US Patent No. 5464539)、熱處理（中華民國專利編號553898)及pH篩選（中 華民國專利編號1226312)等。 0956-A21945TWF(N2)；P55950084TW；kai 5 200831666 易、生成_卜A由於^生物太小’難以與水溶液分離，所以容 染及難以控制的缺點。先前在國内外已有許 夕有關固疋化微生物的方法，1 ^ 生物的在4命 /、強凋/皿和的程序以增加微 择基售ί 且使用的微生物均會先篩選、純化、大量 心養後再進行目定化，其料較為繁瑣，成本較高。 产及^此i’。為了減少雜菌汚染、增加㈣化顆粒的機械強

物的方法。 業"玉而種可同時篩選及固定微生 【發明内容】 去t發㈣目的為提供—種篩選及固定特定微生物的方 法，減少師選固定化程序及雜菌的汚染。 :達=述㈣，本發明提供一種篩選及固定微生物 f = 供—污泥，該污泥具有微生物多樣性特 咖ty);⑻混合該污泥與—高分子溶液，以形成 犯口次，（C)將该混合液滴至一酸性水溶液中，進 化處理以形成-顆粒，以及(d)取出並清洗該顆粒。' ⑺為達成上述目的，本發明另提供一種由上述方法所 化微生物顆粒。在—較佳實施例中，該顆粒的^ 二干在 0.5mL-H2/g-gelbead.hj^上’且 產氫500小時以上。 狩、、貝 和優點能更 圖示，作詳 為了瓖本發明之上述和其他目的、特徵、 明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附 細說明如下： 0956-A21945TWF( N2) ； P55950084TW ； k； 6 200831666 【實施方式】 本發明揭示一種同時篩選及固定微生物的方法，包括 k供一污泥，將此污泥與高分子溶液混合形成一混合液， 將此混合液滴至酸性水溶液中以形成一菌體顆粒。 參照第1圖之步驟S101，提供一生物性污泥，其可來 自於一般的都市污水處理或工業廢水處理程序，且此污泥 具有微生物多樣性特徵，較佳包括厭氧產氮菌，例如，梭 鲁狀芽孢桿菌（Clostridium)。 參照步驟S1〇3,將上述污泥與一高分子溶液混合以形 成-混合液。高分子溶液可為聚乙稀醇(p〇lyvinyl alc〇h〇1， PJ/A)溶液等’其濃度在3_5〇%之間，較佳為4_薦之間， 取佳為5-10%之間。聚乙烯醇溶液與污泥的比例在丨：99 至20^ 80(v/v)之間，較佳在5 : %至15 : 85(v/v)之間。 參照步驟S105，將上述混合液滴入一酸性溶液中，酸 性溶液可使高分子溶液形成網狀結構，進而形成顆粒而固 •定污泥中的微生物。此顆粒為菌體顆粒。酸性溶液可為硼 酸，魏的濃度較佳大於50%，更佳為德和硼酸。 參照步驟_，持續以峻性溶液處理上述顆粒，處理 包括擾拌、靜置、先授拌後靜置或先靜置後授拌。處理的 時間較佳大於2小時’更佳大於8小時，最佳大於12小時， 但不限於此。在-實施例中，將上賴粒置於酸性溶液中， 先，續㈣2小時，再靜置M、時。處理完成後以濾網筛 出菌體顆粒，並以清水清洗，如步驟sl〇9所示。 本發明之篩選及固定方法可用於一般會形成内生胞子 0956-A2l945TWF(N2)；P55950084TW；kai 7 200831666 (end〇sp〇re)的格蘭氏陽性菌’ m口芽胞桿菌屬㈣、 梭狀芽孢桿菌屬（cl0stridium)等，較佳為梭狀芽抱桿菌 厭氧菌可於適當的環境下產氫、丁醇或丙二醇等。藉由上 述方法所狻侍之菌體顆粒，其產氫速率在〇.5 bea^h以上，且可持續產氫小時以上，較佳為^ 小時以上。

'參照步驟sm，培養上述菌體顆粒以產生氮氣、丁沪 或丙一知。H體在培養—段時間後，因雜菌的競爭會 菌體顆粒的產氫速率，此時可取出菌體顆粒並再以酸性、、: 液去除㈣，如第丨圖所示。重覆以酸性溶液處理菌體ς 粒並不會對菌體顆粒有不良的影響，甚至可提高菌、 的產氫速率及延長產氫時間。 'Α' 本發明另提供-翻定化微生物齡，其係以上述方 法所獲得。此微生物顆粒可於適當的環境下產氫、丁醇、 ^幾酸，1，3-丙二醇等，微生物包括—般的厭氧菌，例如， 芽抱杯菌、梭狀芽抱桿菌等，較佳為梭狀芽孢桿菌，且此 固定化微生物顆粒含有為梭狀芽孢桿菌。 本發明之固定化微生物顆粒具有較高的產氫速率，其 產氫速率在0.5 mL-HYg-gei bead · h以上，且此固定化微 生物顆粒可持續產氫300小時以上，較佳為5〇〇小時以上: 此外，本發明之彳政生物顆粒的機械強度較大，可重立 及過濾清洗多次。 °養 本發明係提供一種同時篩選及固定微生物的方法，以 及利用此方法所獲得的固定化微生物顆粒。本發明之方法 0956-A21945TWF(N2)；P55950084TW；kai 8 200831666 可減少雜菌汚染、增加顆粒的機械強度及減少操作程序， 且本發明之固定化微生物顆粒具有較高的產氫速率及較長 的產氮時間。 【實施例】 1. 篩選及固定梭狀芽孢桿菌 自污水處理廠取得一生物性污泥，將此污泥與8%的聚 乙烯醇溶液混合，混合比例為10 : 90(v/v)，將此混合溶液 滴入飽和硼酸溶液中以形成菌體顆粒，持續攪拌2小時及 靜置8小時後，以濾網篩出菌體顆粒，並以清水清洗，菌 體顆粒重約12.5克。 2. 產氫測試 將上述菌體顆粒以除氧之培養基（含葡萄糖3000 nig/L，蛋白腺2000 mg/L，填酸鹽緩衝液50mM及微量金 屬（如表一）），培養24小時後，醱酵槽中的氫氣濃度達 41%，總產氫量為150 ml。將此菌體顆粒過濾清洗後，再 重新以上述培養基培養24小時後，醱酵槽中的氫氣濃度達 45%，總產氫量為150 ml。請參照第2圖，本發明之菌體 顆粒可持續產氩500小時以上，且氫氣濃度可達41%以上。 表一、微量元素之濃度 鹽類 濃度(mg/L) CaCl2 · 6H2〇 36.7 MgCl2 · 6H20 264 0956-A21945TWF(N2)；P55950084TW；kai 9 200831666 KC1 190.7 MnCl2 參 4H2〇 2.9 CoC12 · 6H20 4.4 H3BO3 0.84 CuCl· 2H20 0.40 Na2Mo〇4 * 2H20 0.37 ZnCl2 0.31 FeCl2 · 4H20 12.4 3.菌體顆粒的機械強度 將上述菌體顆粒以上述培養基培養進行生物產氫約 500小時，其間經過重覆培養-濾清程序3次後，過濾清洗 菌體顆粒，本發明之菌體顆粒仍保有相當的強度，可繼續 進行產氫。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 0956-A21945TWF(N2)；P55950084TW；kai 10 200831666 【圖式簡單說明】 第1圖顯示本發明之篩選及固定微生物的流程。 第2圖顯示本發明之菌體顆粒的產氫能力。 【主要元件符號說明】 S101〜Sill :製備流程

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Claims (1)

1. 200831666 十、申請專利範圍： 1·一種篩選及固定微生物的方法，包括· (a)提供一污泥，該污泥呈古 . /、有锨生物多樣性特徵 (biodiversity); ⑻混合該污泥與一高分子溶液，以形成一混合液； (C)將該混合液滴至-酸性水溶液中，進行 處理 以形成一顆粒，以及 (d)取出並清洗該顆粒。 方去2:Π專利議1項所述之筛選及固定微生物的 該微生物為梭狀芽孢桿菌（cw_wspp)或芽 胞才干囷屬（Bacillus)。 方法3，· 士ϋ利耗圍第1項所述之篩選及固定微生物的 生物°以生物為產氫、丁醇、有機酸或丙二醇之微 方、、：利範圍第1項所述之篩選及固定微生物的 \ 好驟⑷或步驟⑷及(d)—次或—次以上。 方法，利耗㈣1項所叙篩選及固定微生物的 /，、中心分子溶液為聚乙稀醇溶液。 方法利辄圍第5項所述之筛選及固定微生物的 / ，、中该4乙烯醇溶液的濃度為3至50%。 7.如申請專利範圍第i 方法，甘图弟1項所述之師選及固定微生物的 万法，其中該酸性水溶液為石職。 方法，專利補第7項所述之转及固定微生物的 其中该硼酸的濃度在5〇%以上。 〇956-A2l945TWF(N 2)；P55950〇84TW； kai 9·如申請專利範圍第7項 方法，其中該餐為飽和之篩選及固定微生物的 1〇.如申請專利範圍第丨項 方法，其巾該凝膠化處理時間為/ ?選及111定微生物的 η.如申請專利範圍f 1項所、十、上。 方法，其中該顆粒含有產尋之篩選及固定微生物的 12如申社I剎~ 里 丁醇或丙二醇之微生物。 1厶如申明專利範圍第i項所 方法，其巾該難含有梭料 7及岐微生物的 胞桿菌屬（Bacillus)。 固（C/仍的山以肌· spp)或芽 认如申請專利範圍第丨 方法，#\ 厅这之師4及固定微生物的 80㈣ 可泥與局分子溶液的比例m9〜2〇: 方去專心圍第1項所述之篩選及固定微生物的 =，其中_粒的產氫速率w.5mL d.h Μ上。 :中。月專利範圍第1項所述之篩選及固定微生物的 方法’其中該顆粒可持續產& 300小時以上。 16·-種固定化微生物顆粒’其係由中請專利範圍第ι 項所述之方法獲得。 \7·如申％專利|&圍帛16所述之固定化微生物顆粒， 其產氫速率在0.5 mL-H2/g-gel bead · h以上。 18. 如申4專利範圍第16所述之固定化微生物顆粒， 其可持續產氫300小時以上。 19. 如申請專利範圍第16所述之固定化微生物顆粒， 0956-A21945TWF(N2)；P55950084TW；kai 200831666 其中該微生物為梭狀芽孢桿菌（C7〇5ir/(i/wm· spp)或芽胞桿 菌屬（Bacillus)。 20.如申請專利範圍第16所述之固定化微生物顆粒， 其中該固定化微生物顆粒中含有梭狀芽孢桿菌 (C/oWrzWfi/m· spp)或芽胞桿菌屬（Bacillus)。

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