一種異養(yǎng)硝化好氧反硝化細(xì)菌的馴化與篩選方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境微生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種異養(yǎng)硝化好氧反硝化細(xì)菌的馴化與篩選方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的廢水生物脫氮技術(shù)主要是靠自養(yǎng)硝化菌和異養(yǎng)反硝化菌通過硝化和反硝化偶聯(lián)使氨氮轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)饷摮?。而自養(yǎng)細(xì)菌自身的增殖速度慢、在混合培養(yǎng)的活性污泥系統(tǒng)中無法與異養(yǎng)細(xì)菌競爭、難以獲得較高的生物量，硝化效率低，導(dǎo)致自養(yǎng)微生物脫氮系統(tǒng)抗沖擊能力弱，硝化作用不完全；反硝化菌為異養(yǎng)菌，運(yùn)行中往往需要補(bǔ)加碳源，增加了運(yùn)行成本。
[0003]鑒于傳統(tǒng)的硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的不足，異養(yǎng)硝化細(xì)菌、好氧反硝化細(xì)菌的發(fā)現(xiàn)解決了傳統(tǒng)生物脫氮處理啟動(dòng)時(shí)間長，硝化環(huán)節(jié)條件要求苛刻，硝化和反硝化不能同步進(jìn)行等缺點(diǎn)，具有較好的發(fā)展前景。近來的研究表明，有些異養(yǎng)微生物也能進(jìn)行硝化作用，如脫氮副球菌 iParacoccus OfefliirifYcafl1S)、幾產(chǎn)喊桿菌{Alcaligenes /aeca/is)、芽抱桿菌{Bacillus sp.)和紅球菌{Rhodococcus sp.)等。與自養(yǎng)硝化細(xì)菌相比,異養(yǎng)硝化細(xì)菌具有生長速率快、要求溶解氧濃度低、能耐受更酸環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。已報(bào)道的異養(yǎng)硝化細(xì)菌很多又同時(shí)具有好氧反硝化的功能，這為污水脫氮引入新的概念，使得同步硝化反硝化得以實(shí)現(xiàn)。
[0004]目前，高氨氮行業(yè)的廢水一般含有很多含有毒有害物質(zhì)，針對這一情況，篩選獲得耐受環(huán)境毒害、去除難降解物質(zhì)的高效異養(yǎng)硝化好氧反硝化功能菌株，以其為活性成分制得微生物制劑，應(yīng)用在廢水處理體系中，作為優(yōu)勢種群而發(fā)揮脫氮和去除COD的功能。
[0005]中國公開專利文獻(xiàn)CN 102041291 B公開了一種反硝化細(xì)菌的篩選方法，該方法為富集后進(jìn)行分離純化，對分離得到的菌株再進(jìn)行不同方法的生長能力馴化，分離純化菌株每一株均進(jìn)行生長能力馴化，加大了篩選的工作量；中國公開專利文獻(xiàn)CN1594591A公開了一種篩選好氧反硝化菌的方法，該方法通過厭氧脫氮污泥富集培養(yǎng)、平板分離純化、初篩、復(fù)篩得到好氧反硝化細(xì)菌，該方法篩選得到的細(xì)菌總氮脫除能力不足。而對異養(yǎng)硝化好氧反硝化功能菌株的篩選，隨機(jī)性較大，沒有較可靠的篩選方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新的篩選異養(yǎng)硝化好氧反硝化細(xì)菌的方法。該方法極大提高了篩選到異養(yǎng)硝化好氧反硝化細(xì)菌的可能性，并且篩選到的脫氮細(xì)菌對有害毒物有一定的耐受性和降解能力，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，能有效的緩解工業(yè)廢水中氮素超標(biāo)的現(xiàn)狀，降低環(huán)境污染。
[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明一種異養(yǎng)硝化好氧反硝化細(xì)菌的馴化與篩選方法，其特點(diǎn)是，包括以下步驟:
(I)將樣品接種至含有含氮廢水的富集營養(yǎng)液中對脫氮菌群進(jìn)行搖瓶異養(yǎng)富集培養(yǎng)，得脫氮菌群的富集培養(yǎng)液；
(2)在好氧曝氣反應(yīng)器中用含氮廢水使富集培養(yǎng)液的脫氮菌群快速增殖；
(3)用實(shí)際含氮廢水在SBR反應(yīng)器進(jìn)行異養(yǎng)脫氮菌群馴化培養(yǎng)；
(4)用A/Ο工藝及實(shí)際含氮廢水在對脫氮菌群進(jìn)行馴化培養(yǎng)；
(5)從A/Ο工藝馴化污泥中分離純化脫氮細(xì)菌；
(6)純化菌株的異養(yǎng)硝化好氧反硝化能力驗(yàn)證；
(7)將異養(yǎng)硝化好氧反硝化能力強(qiáng)的菌株進(jìn)行鑒定。
[0008]本發(fā)明所述的異養(yǎng)硝化好氧反硝化細(xì)菌的馴化與篩選方法技術(shù)方案中，進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)特征是:在步驟(I)中，接種的樣品是土壤樣品、活性污泥、污水中的一種或多種；每L富集營養(yǎng)液的組成為=(NH4)2SO40.5?lg/L，葡萄糖0.5?lg/L，KH2P04*K2HP040.5?
5.0 g/L，MgCl20.5 ?5.0 g/L，Na2CO30.5 ?5.0 g/L，含氮廢水 40 ?60mL，其余為蒸餾水；搖瓶異養(yǎng)富集培養(yǎng)的條件為:溫度:10°c?35°C，pH:6.0?10.0，轉(zhuǎn)速:150rpm?220rpm ；搖瓶富集培養(yǎng)過程中，氮降解達(dá)到90%以上時(shí)，將富集培養(yǎng)液以5?10%體積轉(zhuǎn)接到新鮮的富集營養(yǎng)液中，活菌數(shù)> 2 X 19以上終止培養(yǎng)。
[0009]本發(fā)明所述的異養(yǎng)硝化好氧反硝化細(xì)菌的馴化與篩選方法技術(shù)方案中，進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)特征是:在步驟(2)快速增殖中，以葡萄糖、甲醇或苯酚中的一種或多種作為碳源，以硫酸銨、氯化銨或尿素中的一種或多種作為氮源，氨氮質(zhì)量濃度300?600mg/L，碳氮比 20:1 ?10:1，培養(yǎng)條件為:溫度:10°C?35°C ；pH:6.0 ?10.0 ；D0:0.5 ?4.0 mg/L。
[0010]本發(fā)明所述的異養(yǎng)硝化好氧反硝化細(xì)菌的馴化與篩選方法技術(shù)方案中，進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)特征是:在在步驟(2)快速增殖中，好氧曝氣培養(yǎng)污泥濃度> 3000mg/L以上,活菌數(shù)為彡2 X 19時(shí)結(jié)束培養(yǎng)。
[0011]本發(fā)明所述的異養(yǎng)硝化好氧反硝化細(xì)菌的馴化與篩選方法技術(shù)方案中，進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)特征是:在步驟(3)中SBR反應(yīng)器運(yùn)行周期包括進(jìn)水、曝氣、沉淀和排水，水力停留時(shí)間20?40h ;調(diào)節(jié)氨氮初始濃度100?200mg/L，逐漸增加至200?400mg/L，維持碳氮比 1:1 ?0.5:1，培養(yǎng)條件為:溫度:10°C?35°C ；pH:6.0 ?10.0 ；D0:0.5 ?4.0 mg/L。
[0012]本發(fā)明所述的異養(yǎng)硝化好氧反硝化細(xì)菌的馴化與篩選方法技術(shù)方案中，進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)特征是:在步驟(3)在含氮廢水中氨氮降解率90%以上，硝酸鹽開始積累時(shí)終止反應(yīng)。
[0013]本發(fā)明所述的異養(yǎng)硝化好氧反硝化細(xì)菌的馴化與篩選方法技術(shù)方案中，進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)特征是:在步驟(4)所述A/0工藝，A池控制溶解氧為0.5?lmg/L, O池溶解氧I?2mg/L，維持污泥回流比為2:1?8:1，培養(yǎng)溫度:10°C?35°C，pH:6.0?10.0 ;實(shí)際含氮廢水 COD 為 1500 ?2100mg/L，氨氮 100 ?300mg/L，總氮 350 ?450 mg/L。
[0014]本發(fā)明所述的異養(yǎng)硝化好氧反硝化細(xì)菌的馴化與篩選方法技術(shù)方案中，進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)特征是:在步驟(4)在氨氮< 15mg/L,總氮彡25 mg/L , COD ( 50mg/L時(shí)結(jié)束反應(yīng)。
本發(fā)明所述的異養(yǎng)硝化好氧反硝化細(xì)菌的馴化與篩選方法技術(shù)方案中，進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)特征是:在步驟(5)所用的篩選培養(yǎng)基為:5%含氮廢水，(NH4)2SO4 0.15?1.5 g/L,KNO30.2 ?1.2 g/L, MgSO4 0.01 ?0.02 g/L, K2HPO4 0.1 ?0.3 g/L, FeSO4.7H20 0.05 ?0.1g/L，1.5?2.5%瓊脂，其余為水；分離純化培養(yǎng)基為:牛肉膏3?5g/L，蛋白胨6?12g/L，氯化鈉3?6g/L，蒸餾水1L，1.5?2.5%瓊脂。
[0015]本發(fā)明所述的異養(yǎng)硝化好氧反硝化細(xì)菌的馴化與篩選方法技術(shù)方案中，進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)特征是:在步驟(6)中，異養(yǎng)硝化好氧反硝化能力驗(yàn)證采用含氨氮和含硝酸鹽氮兩種培養(yǎng)基:含氨氮培養(yǎng)基:(NH4) 2S04 0.15 ?1.5g/L，MgSO4 0.01 ?0.02g/L, K2HPO40.1 ?0.3g/L, FeSO4.7Η20 0.05 ?0.1 g/L, CaCl2 0.1 ?0.5g/L,甲醇 0.1 ?1.0mL，蒸餾水 IL ;含硝酸鹽氮培養(yǎng)基=KNO3 0.2 ?1.2g/L ,MgSO4 0.01 ?0.02g/L，K2HPO4 0.1 ?0.3g/L, FeSO4.7H20 0.05 ?0.1 g/L, CaCl2 0.1 ?0.5g/L,甲醇 0.1 ?1.0mL,蒸餾水 1L。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明先以搖瓶富集異養(yǎng)脫氮菌株，然后通過控制物料添加及培養(yǎng)條件使以異養(yǎng)脫氮菌株為活性成分的污泥大量形成，接著使用SBR反應(yīng)器馴化，通過控制碳氮比使異養(yǎng)硝化細(xì)菌大量富集，最后使用A/Ο工藝進(jìn)行馴化，通過控制溶解氧濃度，使異養(yǎng)硝化好氧反硝化細(xì)菌富集建立一種高效獲得目標(biāo)菌株的方法，節(jié)省了分離篩選的工作量。而且，以本發(fā)明方法篩選到細(xì)菌制得的微生物制劑能夠在同一反應(yīng)器中有效脫除水體中的氨氮和總氮，可以直接應(yīng)用于含氮有機(jī)化工廢水的生物處理系統(tǒng)中；可以作為生物強(qiáng)化劑投加到廢水處理系統(tǒng)或者在各種填料上掛膜后處理廢水，同時(shí)對廢水中的酚類、胺類、雜環(huán)類、氰類、多環(huán)芳烴類等有毒物質(zhì)具有耐受性或降解能力，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，在實(shí)際工程應(yīng)用中有很大的應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行說明，以下實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍。
[0018]實(shí)施例1，一種異養(yǎng)硝化好氧反硝化細(xì)菌的馴化與篩選方法，包括以下步驟:
(1)將樣品接種至含有含氮廢水的富集營養(yǎng)液中對脫氮菌群進(jìn)行搖瓶異養(yǎng)富集培養(yǎng)，得脫氮菌群的富集培養(yǎng)液；
(2)在好氧曝氣反應(yīng)器中用含氮廢水使富集培養(yǎng)液的脫氮菌群快速增殖；
(3)用實(shí)際含氮廢水在SBR反應(yīng)器進(jìn)行異養(yǎng)脫氮菌群馴化培養(yǎng)；
(4)用A/Ο工藝及實(shí)際含氮廢水在對脫氮菌群進(jìn)行馴化培養(yǎng)；
(5)從A/Ο工藝馴化污泥中分離純化脫氮細(xì)菌；
(6)純化菌株的異養(yǎng)硝化好氧反硝化能力驗(yàn)證；
(7)將異養(yǎng)硝化好氧反硝化能力強(qiáng)的菌株進(jìn)行鑒定。
[0019]實(shí)施例2，實(shí)施例1所述的方法的步驟(I)中:接種的樣品是土壤樣品、活性污泥、污水中的一種或多種；每L富集營養(yǎng)液的組成為:(NH4) 2S040.5?lg/L，葡萄糖0.5?Ig/L, KH2PO4或 K 2ΗΡ040.5 ?5.0 g/L, MgCl20.5 ?5.0 g/L, Na2CO30.5 ?5.0 g/L,含氮廢水50mL，其余為蒸餾水；搖瓶異養(yǎng)富集培養(yǎng)的條件為:溫度:10°C?35°C，pH:6.0?10.0，轉(zhuǎn)速:150rpm?220rpm ;搖瓶富集培養(yǎng)過程中，氮降解達(dá)到90%以上時(shí)，將富集培養(yǎng)液以5?10%體積轉(zhuǎn)接到新鮮的富集營養(yǎng)液中，活菌數(shù)>2X 19以上終止培養(yǎng)。
[0020]實(shí)施例3，實(shí)施例1所述的方法的步驟(I)中:接種的樣品是土壤樣品、活性污泥、污水中的一種；每L富集營養(yǎng)液的組成為:(NH4) 2S040.5g/L，葡萄糖0.5g/L，KH2PO4*K2HPO40.5 g/L, MgCl20.5 g/L, Na2CO30.5g/L，含氮