專利名稱：一種提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養(yǎng)基的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硝化菌發(fā)酵培養(yǎng)基，特別是涉及一種有效提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率 的培養(yǎng)基。
背景技術(shù)：
硝化菌(Nitrite Oxidizing Bacteria)為自然界氮循環(huán)中降解亞硝酸鹽為硝酸鹽的一類 重要微生物。由于近年來(lái)水體微生態(tài)環(huán)境遭到了嚴(yán)重破壞，水域大面積亞硝酸鹽過(guò)度積 累中毒事件頻繁爆發(fā)，直接或間接造成了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的巨大損失。然而，我國(guó)市面上硝化 菌產(chǎn)品極其匱乏，大多為其他種類低效混合微生物的替代產(chǎn)品，如光合細(xì)菌、芽孢桿菌 等。尤其以專門針對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體亞硝酸鹽降解研究的缺失。因此，硝化菌菌劑的研究 與開(kāi)發(fā)顯得尤為重要。
現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)的常規(guī)硝化菌培養(yǎng)基為華南理工大學(xué)微生物研究室使用的培養(yǎng)基。 每1000mL水中含有碳酸氫鈉2.0g/L，亞硝酸鈉0.5g/L，磷酸二氫鉀0.2g/L，硫酸鎂0.05g/L， 硫酸鐵0.1g/L。常規(guī)硝化菌培養(yǎng)基由于組分同本發(fā)明的差異，無(wú)法快速激活硝化菌的關(guān) 鍵酶——亞硝酸鹽氧化還原酶，以使硝化菌達(dá)到最佳的降解亞硝酸鹽狀態(tài)；同時(shí)，由于 缺乏必要含量的有機(jī)底物，在常溫缺氧環(huán)境下，反而加快了硝化菌的衰減死亡速率和亞 硝酸鹽氧化還原酶的失活速率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種有效提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養(yǎng)基，實(shí)現(xiàn)硝化菌 活菌劑大規(guī)模生產(chǎn)的硝化菌培養(yǎng)基。
本發(fā)明的目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)-
一種提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養(yǎng)基，其組成為每1000mL水中含有甘油 2.1-3.lg、酵母抽提物1.3-1.9g、碳酸氫鈉1.0-2.0g、亞硝酸鈉1.9-3.2g、碳酸鈉0.1-0.8g、 氯化鈉0.1-0.5g、磷酸二氫鉀0.1-0.5g、硫酸鎂0.1-0.5g和硫酸亞鐵0.005-0.05g。
為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，每lOOOmL水中含所述甘油優(yōu)選為2.5-2.8g。
所述甘油是發(fā)酵前期或者是發(fā)酵后期加入培養(yǎng)基中，發(fā)酵后期加入效果更好。
每1000mL水中含所述酵母抽提物優(yōu)選為1.5-1.8g。所述酵母抽提物是發(fā)酵前期加入或者是發(fā)酵后期加入培養(yǎng)基中，發(fā)酵后期加入效果 更好。
每lOOOmL水中含所述碳酸氫鈉優(yōu)選為1.5-1.8g，亞硝酸鈉優(yōu)選為2.1-2.8g，碳酸鈉 優(yōu)選為0.4-0.6g。氯化鈉優(yōu)選為0.3-0.4g、磷酸二氫鉀優(yōu)選為0.3-0.5g、硫酸鎂優(yōu)選為 0.2-0.3g和硫酸亞鐵優(yōu)選為0.008-0.02g。
為更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，培養(yǎng)基組成優(yōu)選為每lOOOmL水中含所述甘油2.6g， 酵母抽提物1.6g、碳酸氫鈉1.7g、亞硝酸鈉2.7g、碳酸鈉0.5g、氯化鈉0.4g、磷酸二氫 鉀0.4g、硫酸鎂0.2g和硫酸亞鐵O.Olg。
本發(fā)明利用硝化菌在好氧環(huán)境下可快速生長(zhǎng)，在缺氧環(huán)境下，可利用有機(jī)物維持降 解活性的特點(diǎn)，通過(guò)優(yōu)化得到一個(gè)最佳的培養(yǎng)基配方。通常認(rèn)為，硝化菌在好氧環(huán)境下 可利用無(wú)機(jī)培養(yǎng)基快速生長(zhǎng)。但硝化菌菌體易絮凝成大顆粒而沉入反應(yīng)器底部，由于反 應(yīng)器底部相對(duì)缺氧，通過(guò)后期補(bǔ)加甘油和酵母抽提物等有機(jī)物，可使硝化菌在缺氧環(huán)境 下繼續(xù)維持活性。
本發(fā)明將培養(yǎng)基按照本發(fā)明配方配制(甘油和酵母抽提物可發(fā)酵后期補(bǔ)加)，以10% 的接種量接入硝化菌，同時(shí)調(diào)節(jié)通氣量，以使溶氧大于2mg/L,溫度為25-3(TC。培養(yǎng)9d 后，即可停止通氣，沉淀傾去上清液，濃縮至所需濃度即可。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果
(1) 提供了硝化菌好氧環(huán)境中快速生長(zhǎng)的配方，該配方使硝化菌的生長(zhǎng)代謝速度顯 著加快；對(duì)亞硝酸鹽的降解速率顯著提高，平均降解速率比常規(guī)培養(yǎng)基提高40%-60%， 達(dá)到850-1600 mgN02-N/gMLSS'd， 一般降解速率穩(wěn)定在950-1100 mgN02-N/gMLSS-d。 小水體和真實(shí)水體試驗(yàn)證明，本發(fā)明培養(yǎng)出的菌體可持續(xù)高效降解污染水體中的亞硝酸 鹽。
(2) 解決了培養(yǎng)過(guò)程中菌體由于自身聚集絮凝沉淀反應(yīng)器底部，在相對(duì)缺氧環(huán)境中， 硝化菌降解活性損失過(guò)快的問(wèn)題。


圖1為不同時(shí)間內(nèi)養(yǎng)殖蝦塘水中亞硝酸鹽濃度變化結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，需要說(shuō)明的是，這些實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì) 本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。 實(shí)施例l—在1000mL水中依次溶解甘油2.1、酵母抽提物1.3g、碳酸氫鈉l.Og、亞硝酸鈉1.9g、 碳酸鈉O.lg、氯化鈉O.lg、磷酸二氫鉀O.lg、硫酸鎂O.lg和硫酸亞鐵0.005g制成培養(yǎng)基。 將石肖化菌菌種(Nitrobacter hamburgensis、 Nitrobacter winogradskyi等)活化并逐級(jí)方j(luò)( 大至1L，溫度30°C，溶氧控制大于5.0mgO2/L，按體積百分比10%的接種量接入上述 培養(yǎng)基。培養(yǎng)好的菌劑測(cè)得降解速率926.4mgN02-N/gMLSS ，d。同批使用常規(guī)培養(yǎng)基(每 lOOOmL水中含有碳酸氫鈉2.0g/L，亞硝酸鈉0.5g/L，磷酸二氫鉀0.2g/L，硫酸鎂0.05g/L， 硫酸鐵0.1g/L。)得到降解速率580.0 mgN02-N/gMLSS *d。結(jié)果表明，本發(fā)明培養(yǎng)的硝 化菌降解速率比常規(guī)培養(yǎng)基提高了 59.7%。 實(shí)施例2
在lOOOmL水中依次溶解甘油3.1、酵母抽提物1.9g、碳酸氫鈉2.0g、亞硝酸鈉3.2g、 碳酸鈉0.8g、氯化鈉，0.5g、磷酸二氫鉀0.5g、硫酸鎂0.5g和硫酸亞鐵0.05g制成培養(yǎng)基。 將硝化菌菌禾中(Nitrobacter hamburgensis、 Nitrobacter winogradskyi等)活化并逐級(jí)放大 至1L，溫度28",溶氧控制大于5.0mgO2/L，按體積百分比5%的接種量接入上述培養(yǎng) 基。培養(yǎng)好的菌劑測(cè)得降解速率947.8mgN02-N/gMLSS d。同批使用常規(guī)培養(yǎng)基(每 lOOOmL水中含有碳酸氫鈉2.0g/L，亞硝酸鈉0.5g/L，磷酸二氫鉀0.2g/L，硫酸鎂0.05g/L， 硫酸鐵0.1g/L。)得到降解速率580.0 mgN02-N/gMLSS d。結(jié)果表明，本發(fā)明培養(yǎng)的硝 化菌降解速率比常規(guī)培養(yǎng)基提高了 63.4%。 實(shí)施例3
在lOOOmL水中依次溶解甘油2.6g，酵母抽提物1.6g、碳酸氫鈉1.7g、亞硝酸鈉2.7g、 碳酸鈉0.5g、氯化鈉0.4g、磷酸二氫鉀0.4g、硫酸鎂0.2g和硫酸亞鐵O.Olg制成培養(yǎng)基。 將硝化菌菌種(Nitrobacter hamburgensis、 Nitrobacter winogradskyi等)活化并逐級(jí)放大 至1L，溫度32°C,溶氧控制大于5.0mg / L，按體積百分比8%的接種量接入上述培養(yǎng)基。 培養(yǎng)好的菌劑測(cè)得降解速率1194.1mgN02-N/gMLSS "d。同批使用常規(guī)培養(yǎng)基(每lOOOmL 水中含有碳酸氫鈉2.0g/L，亞硝酸鈉0.5g/L，磷酸二氫鉀0.2g/L，硫酸鎂0.05g/L，硫酸 鐵0.1g/L。)得到降解速率580.0 mgNOrN/gMLSS d。結(jié)果表明，本發(fā)明培養(yǎng)的硝化菌 降解速率比常規(guī)培養(yǎng)基提高了 105.9%。 實(shí)施例4
在1000mL水中依次溶解碳酸氫鈉1.7g、亞硝酸鈉2.7g、碳酸鈉0.5g、氯化鈉0.4g、 磷酸二氫鉀0.4g、硫酸鎂0.2g和硫酸亞鐵O.Olg。
將石肖化菌菌禾中(M的6flc敏to附6wge柳's、 M的6a"er vW朋grac&^'等)活化并逐級(jí) 放大至1L,溫度30。C，溶氧控制大于5.0mg/L，按體積百分比10。/。的接種量接入培養(yǎng)基。 2d后進(jìn)入發(fā)酵后期，補(bǔ)加甘油2.6，酵母抽提物1.6g。培養(yǎng)好的菌劑測(cè)得降解速率 1310.5mgNO2-N/gMLSS .d。同批使用常規(guī)培養(yǎng)基(每1000mL水中含有碳酸氫鈉2.0g/L， 亞硝酸鈉0.5g/L，磷酸二氫鉀0.2g/L，硫酸鎂0.05g/L，硫酸鐵0.1g/L。)得到降解速率 576.6 mgN02-N/gMLSS d。
結(jié)果明顯可見(jiàn)，本發(fā)明培養(yǎng)的硝化菌降解速率比常規(guī)培養(yǎng)基提高了 127.3%。 實(shí)施例5
以實(shí)施例1所培養(yǎng)出的A^ra6a"erw/wograA^/硝化菌菌劑，按每畝(深度以1米計(jì)) 1L (菌體量^1.99gVSS/L)的用量直接投灑入真實(shí)水體。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組 的增氧機(jī)分布、通氣時(shí)間、投喂詞料時(shí)間及用量皆一致，并且在過(guò)程中不投加任何其他微 生物菌劑及化學(xué)試劑。
結(jié)果如圖1所示:,在三天內(nèi)，所加M加toc欣vW朋grat/4y/硝化菌菌劑的3個(gè)實(shí)驗(yàn)組， 亞硝酸鹽初始濃度分別由1.35、 1.01和1.84mg/L下降至0.03、 0.01和0.00mg/L。此后維 持在安全亞硝酸鹽濃度以下(0.2mg/L)。而3個(gè)未投加菌劑的對(duì)照組，亞硝酸鹽濃度由 1.23、 0.98和1.68mg/L分別上升至2.71、 2.54和2.95mg/L，并有繼續(xù)增大的趨勢(shì)?？梢?jiàn)， 投加硝化菌達(dá)到了在水體中持續(xù)高效降解亞硝酸鹽的效果。
權(quán)利要求
1、一種提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養(yǎng)基，其特征在于，該培養(yǎng)基組成為每1000mL水中含有甘油2.1-3.1g、酵母抽提物1.3-1.9g、碳酸氫鈉1.0-2.0g、亞硝酸鈉1.9-3.2g、碳酸鈉0.1-0.8g、氯化鈉0.1-0.5g、磷酸二氫鉀0.1-0.5g、硫酸鎂0.1-0.5g和硫酸亞鐵0.005-0.05g。
2、 根據(jù)按權(quán)利要求1所述的提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養(yǎng)基，其特征在于每 1000mL水中含所述甘油為2.5-2.8g。
3、 根據(jù)按權(quán)利要求1或者2所述的提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養(yǎng)基，其特征 在于所述甘油是發(fā)酵前期或者是發(fā)酵后期加入培養(yǎng)基中。
4、 根據(jù)按權(quán)利要求1所述的提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養(yǎng)基，其特征在于每 1000mL水中含所述酵母抽提物1.5-1.8g。
5、 根據(jù)按權(quán)利要求1或者3所述的提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養(yǎng)基，其特征 在于所述酵母抽提物是發(fā)酵前期加入或者是發(fā)酵后期加入培養(yǎng)基中。
6、 根據(jù)按權(quán)利要求1所述的提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養(yǎng)基，其特征在于每 1000mL水中含所述碳酸氫鈉1.5-1.8g。
7、 根據(jù)按權(quán)利要求1所述的提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養(yǎng)基，其特征在于每 1000mL水中含所述亞硝酸鈉2.1-2.8g。
8、 根據(jù)按權(quán)利要求1所述的提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養(yǎng)基，其特征在于每 1000mL水中含所述碳酸鈉0.4-0.6g。
9、 根據(jù)按權(quán)利要求1所述的提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養(yǎng)基，其特征在于每 1000mL水中含所述氯化鈉0.3-0.4g、磷酸二氫鉀0.3-0.5g、硫酸鎂0.2-0.3g和硫酸亞鐵 0.008-0.02g。
10、 根據(jù)按權(quán)利要求1所述的提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養(yǎng)基，其特征在于 每1000mL水中含所述甘油2.6g，酵母抽提物1.6g、碳酸氫鈉1.7g、亞硝酸鈉2.7g、碳 酸鈉0.5g、氯化鈉0.4g、磷酸二氫鉀0.4g、硫酸鎂0.2g和硫酸亞鐵0.01g。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種提高硝化菌氧化亞硝酸鹽速率的培養(yǎng)基。該培養(yǎng)基組成為每1000mL水中含有甘油2.1-3.1g、酵母抽提物1.3-1.9g、碳酸氫鈉1.0-2.0g、亞硝酸鈉1.9-3.2g、碳酸鈉0.1-0.8g、氯化鈉0.1-0.5g、磷酸二氫鉀0.1-0.5g、硫酸鎂0.1-0.5g和硫酸亞鐵0.005-0.05g。，其中，甘油和酵母抽提物在發(fā)酵后期補(bǔ)加更好。該培養(yǎng)基使硝化菌的生長(zhǎng)代謝速度顯著加快；對(duì)亞硝酸鹽的降解速率顯著提高，平均降解速率比常規(guī)培養(yǎng)基提高40％-127％，達(dá)到900-1320mgNO2-N/gMLSS·d。小水體和真實(shí)水體試驗(yàn)證明，本發(fā)明培養(yǎng)出的菌體可持續(xù)高效降解污染水體中的亞硝酸鹽。
文檔編號(hào)C12N1/20GK101186888SQ20071003249
公開(kāi)日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者杰 任, 林煒鐵 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)