專利名稱：一種廢氣生物過濾器中生物量過度蓄積的生物控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種生物控制方法，尤其涉及一種廢氣生物過濾器中生物量過度蓄 積的生物控制方法。
背景技術：
利用生物方法控制微生物蓄積速率是依據(jù)生態(tài)學原理，利用微型動物的吞食作 用減少氣相生物膜的蓄積，即食物鏈越長，能量損失越大，則產(chǎn)生的生物量也越低。與 研究過的物理控制方法和化學控制方法相比，利用生物方法控制生物膜的過量蓄積具有 成本低和操作簡單等優(yōu)點。但是，研究僅僅減緩細菌的蓄積速度，而不能實現(xiàn)細菌的零 增長，即不能實現(xiàn)生物過濾反應器的長期穩(wěn)定運行。原生動物作為一類單細胞動物，一 般僅能吞食比自身小的微生物(如游離的細菌)或有機顆粒，而氣相生物反應器中的細 菌和微生物大多以生物膜或絮狀污泥等形式存在，這些群聚的微生物特別是生物膜中的 微生物可以抵制原生動物的吞食。同時，還存在原生動物從生物過濾反應器中快速消失 的現(xiàn)象，說明通常氣相生物過濾反應器的操作條件可能不是這些原生動物的最佳生存條 件。利用后生動物(或者后生動物和原生動物混合種群)吞食生物膜來降低生物膜的過 度蓄積，就可望解決克服采用采用原生動物時的不足之處。在對生物過濾器中后生動物 的適宜生長條件以及后生動物吞食生物膜的影響機制進行深入研究的基礎上，可望實現(xiàn) 生物膜的零增長和生物過濾器的長期穩(wěn)定運行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種廢氣生物過濾器中生物量過度蓄積的生物控制方 法，
本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，其特征是方法步驟為步驟1.從活性污泥中選定生長正常 的線蟲和纖毛蟲作為高營養(yǎng)級微型動物；步驟2.從生物過濾器中篩選甲苯降解菌；步驟 3.通過不斷地向加有無機鹽液體培養(yǎng)基的錐形瓶中通入目標廢氣，馴化耐受目標廢氣強 捕食生物量大的線蟲和纖毛蟲選取甲苯作為目標廢氣，在甲苯濃度在80 150 mg/m3范 圍內(nèi)，甲苯對纖毛蟲與線蟲的影響并不明顯，甲苯降解菌的去除率達99-100%;當甲苯 濃度升高到600 mg/m3后，線蟲的生長受到了抑制，纖毛蟲的生長正常，甲苯降解菌的 比生長速率下降明顯；當甲苯濃度升高至900 mg/m3時，纖毛蟲的生長也受到了抑制； 步驟4.經(jīng)過馴化的線蟲和纖毛蟲擴大培養(yǎng)，將目標廢氣降解菌接入液體的牛肉膏蛋白胨 培養(yǎng)基上，在28°C下180次/分鐘搖床振蕩培養(yǎng)48小時得到細菌液；然后將細菌液加入 到線蟲纖毛蟲共同培養(yǎng)基，再加入經(jīng)過馴化消過毒的線蟲和纖毛蟲，置于恒溫恒濕培養(yǎng) 箱，在濕度50-60%、溫度25°C條件下培養(yǎng)7天，即可得到所需的接種線蟲和纖毛蟲；步 驟5.將培養(yǎng)好的線蟲和纖毛蟲接種于生物過濾器中，發(fā)揮其捕食作用。所述的目標廢氣降解菌為從廢氣生物過濾器中篩選所得，用無機鹽培養(yǎng)基浸泡 廢氣生物過濾反應器內(nèi)填料，5 min后接取微生物懸浮液1 1，取100 ml懸浮液到250 ml錐形瓶中，加入目標廢氣甲苯馴化，取樣稀釋10_4，ΙΟ"5, ΙΟ"6 ,在常用牛肉膏蛋白胨培 養(yǎng)基上涂平板，28°C培養(yǎng)2d，所得菌落形態(tài)為光滑平坦，規(guī)則圓形，半透明，直徑4_ 左右，革蘭式陽性菌，短桿狀；甲苯凈化情況在甲苯氣相濃度為3213 mg/m3的條件下 搖床培養(yǎng)18、42 h去除效率分別為89.7、99.3%。所述的無機鹽培養(yǎng)基配方為氯化銨1.0 g，磷酸二氫鉀2.0 g，磷酸氫二鉀3.0 g， 硫酸鎂0.7 g，氯化鈣0.02 mg，硫酸亞鐵0.5 mg，1 ml的微量金屬痕量溶液，微量金屬痕 量溶液由硫酸銅5.0 mg，氯化錳5.0 mg和硫酸鋅10.0 mg組成，加水定容至11，高壓滅菌。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明可以有效地控制廢氣生物過濾器中生物量過度蓄積， 基本實現(xiàn)生物膜零增長，維持生物過濾器長期穩(wěn)定運行。


圖1是甲苯濃度為150 mg toluene m3，細菌、纖毛蟲和線蟲的數(shù)量圖； 圖2是甲苯濃度為600 mg toluene m 3，細菌、纖毛蟲和線蟲的數(shù)量圖3是甲苯濃度為900mgtoluenem3，細菌、纖毛蟲和線蟲的數(shù)量圖。圖例說明圖1、2和3中(·)為對照組細菌，(■)為實驗組細菌，(▲)為纖 毛蟲，(X)為線蟲。
具體實施例方式以甲苯為目標廢氣實驗，步驟如下
1從廢氣生物過濾器內(nèi)篩選降解甲苯的菌株
用無機鹽培養(yǎng)基浸泡生物過濾反應器內(nèi)填料，5 min后接取微生物懸浮液11。取100 ml懸浮液到250 ml錐形瓶，放在搖床上振蕩30 min，使菌體、芽孢或孢子均勻分散，制 成10_2稀釋度的稀釋液。然后按10倍稀釋法進行稀釋分離，制成10_3、10_4、10_5、ΙΟ"6 的稀釋液。采用梯度平板法進行分離在滅菌培養(yǎng)皿中，先傾倒10 ml牛肉膏蛋白胨固體 培養(yǎng)基，將培養(yǎng)皿一側放置木條上，使皿中的培養(yǎng)基傾斜成斜面，而且剛好完全蓋住培 養(yǎng)皿底部，待培養(yǎng)基凝固后，將培養(yǎng)皿放平，再傾倒IOml已融化的含30 1甲苯的牛肉 膏蛋白胨固體培養(yǎng)基，剛好完全蓋住下層斜面，由于甲苯的擴散作用，上層培養(yǎng)基薄的 部分甲苯濃度大大降低，造成上層培養(yǎng)基由厚到薄甲苯濃度遞減的梯度。梯度平板冷凝 后，用無菌移液管分別吸取10_6、ΙΟ"5, 10_4三個稀釋度的菌懸液0.1 ml，依次滴加于相應 編號已制備好的梯度平板上，用無菌玻璃凃棒將菌液自平板中央向四周涂布擴散，28 °C 培養(yǎng)2 d，將在甲苯高濃度區(qū)出現(xiàn)的菌落依次在含甲苯濃度遞增的牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng) 基平板上連續(xù)劃線分離，最后挑取單菌落接種到含甲苯的牛肉膏蛋白胨固體斜面培養(yǎng)基 上，28 °C培養(yǎng)2d。所得菌落形態(tài)為光滑平坦，規(guī)則圓形，半透明，直徑4mm左右，革 蘭式陽性菌，短桿狀。甲苯凈化情況在甲苯氣相濃度為3213 mgm3的條件下?lián)u床培養(yǎng) 18、42 h去除效率分別為89.7、99.3%。2從活性污泥中選定微型動物
從長沙市第二污水處理廠取活性污泥，接種10%至250 ml錐形瓶中，其中有100 ml 無機鹽培養(yǎng)基，分階段滴加2，4，6，8μ1甲苯，在顯微鏡下觀察其中微生物的組成，發(fā)現(xiàn)線蟲和纖毛蟲可以正常生長，從而選定這兩種微型生物作為引入種群。無機鹽培養(yǎng)基 組成每升包括氯化銨1.0 g，磷酸二氫鉀2.0 g，磷酸氫二鉀3.0 g，硫酸鎂0.7 g，氯化鈣 0.02 mg，硫酸亞鐵0.5 mg，1 ml的微量金屬痕量溶液(硫酸銅5.0 mg，氯化錳5.0 mg， 硫酸鋅10.0 mg)。3動態(tài)馴化選定線蟲和纖毛蟲
采用5個不同甲苯氣相濃度，80，150，300，600，900 mg m3。11錐形瓶中 加入500 ml培養(yǎng)基，接種IO7Inr1甲苯降解菌和Imir1線蟲和纖毛蟲混合液，運行200 h。實驗所用錐形瓶用橡膠瓶塞封緊，含甲苯的空氣是通過轉子流量計控制平均流量為 120 IlT1通過管子延伸到瓶的底部?？諝馔ㄟ^空氣壓縮機，被劃分成兩個支流。一支 是通過加濕瓶，而另一支通過液體甲苯試劑瓶(98.5%，分析試劑級，祥和化工廠，湖 南，中國)。這兩支氣流分別由轉子流量計(LZB-10，余姚市銀環(huán)流量計有限公司， 江蘇省，中國)控制進入混合氣瓶混合，取得所需甲苯氣相濃度。結果甲苯濃度范圍在 80-150 mg toluene m3，細菌，線蟲和纖毛蟲生長均不受影響，細菌去除率接近100% (如 圖1所示)；甲苯濃度范圍在150-600 mg toluene m3，細菌和纖毛蟲的生長沒有受到影 響，但是抑制了線蟲的生長(如圖2所示)；甲苯濃度范圍在600-900 mg toluene m3，纖 毛蟲的生長慢慢受到抑制，在900 mg toluene m3，纖毛蟲生長受到抑制(如圖3所示)。4線蟲和纖毛蟲的擴大培養(yǎng)
將甲苯降解菌接入液體的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基上，在28°C下180次/min搖床振蕩 培養(yǎng)48 h得到細菌液；然后將細菌液加入到微型動物培養(yǎng)基，再加入經(jīng)過馴化消過毒的 線蟲和纖毛蟲，置于恒溫恒濕培養(yǎng)箱，在濕度50-60%、溫度25%條件下培養(yǎng)7 d，即可 得到所需的接種線蟲和纖毛蟲。線蟲纖毛蟲共同培養(yǎng)基配方為用975 ml蒸餾水溶解3 g 氯化鈉，8 g瓊脂粉，2.5 g蛋白胨，高壓蒸汽滅菌。待冷卻至55°C左右后，加入Imll mol/1 CaCl2, 1 ml 1 mol/1 MgSO4, 1 ml 5 mg/1 膽固醇，25 ml磷酸鉀緩沖液。1 mol/1 CaCl2 110.99 g CaCl2,加水定容至 1 1，高壓滅菌。1 mol/1 MgSO4 246.47 g MgSO4 · 7H20, 加水定容至11，高壓滅菌；1 mol/1磷酸鉀緩沖液108.3 g KH2PO4, 35.6 g K2HPO4,加 水定容至1 1 ； 5 mg/ml膽固醇5 g膽固醇，加無水乙醇定容至11。
權利要求
1.一種廢氣生物過濾器中生物量過度蓄積的生物控制方法，其特征是方法步驟為 步驟1.從活性污泥中選定生長正常的線蟲和纖毛蟲作為高營養(yǎng)級微型動物；步驟2.從生 物過濾器中篩選甲苯降解菌；步驟3.通過不斷地向加有無機鹽液體培養(yǎng)基的錐形瓶中通 入目標廢氣，馴化耐受目標廢氣強捕食生物量大的線蟲和纖毛蟲選取甲苯作為目標廢 氣，在甲苯濃度在80 150 mg/m3范圍內(nèi)，甲苯對纖毛蟲與線蟲的影響并不明顯，甲苯降 解菌的去除率達99-100%;當甲苯濃度升高到600 mg/m3后，線蟲的生長受到了抑制， 纖毛蟲的生長正常，甲苯降解菌的比生長速率下降明顯；當甲苯濃度升高至900 mg/m3 時，纖毛蟲的生長也受到了抑制；步驟4.經(jīng)過馴化的線蟲和纖毛蟲擴大培養(yǎng)，將目標廢 氣降解菌接入液體的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基上，在28°C下180次/分鐘搖床振蕩培養(yǎng)48小 時得到細菌液；然后將細菌液加入到線蟲纖毛蟲共同培養(yǎng)基，再加入經(jīng)過馴化消過毒的 線蟲和纖毛蟲，置于恒溫恒濕培養(yǎng)箱，在濕度50-60%、溫度25°C條件下培養(yǎng)7天，即可 得到所需的接種線蟲和纖毛蟲；步驟5.將培養(yǎng)好的線蟲和纖毛蟲接種于生物過濾器中， 發(fā)揮其捕食作用。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種廢氣生物過濾器中生物量過度蓄積的生物控制方法，其 特征在于所述的目標廢氣降解菌為從廢氣生物過濾器中篩選所得，用無機鹽培養(yǎng)基浸 泡廢氣生物過濾反應器內(nèi)填料，5 min后接取微生物懸浮液1 1，取100 ml懸浮液到250 ml 錐形瓶中，加入目標廢氣甲苯馴化，取樣稀釋10_4，ΙΟ"5, ΙΟ"6 ,在常用牛肉膏蛋白胨培 養(yǎng)基上涂平板，28°C培養(yǎng)2d，所得菌落形態(tài)為光滑平坦，規(guī)則圓形，半透明，直徑4_ 左右，革蘭式陽性菌，短桿狀；甲苯凈化情況在甲苯氣相濃度為3213 mg/m3的條件下 搖床培養(yǎng)18、42 h去除效率分別為89.7、99.3%。
3.根據(jù)權利要求1和2所述的一種廢氣生物過濾器中生物量過度蓄積的生物控制方 法，其特征在于所述的無機鹽培養(yǎng)基配方為氯化銨1.0 g，磷酸二氫鉀2.0 g，磷酸氫二 鉀3.0g，硫酸鎂0.7 g，氯化鈣0.02 mg，硫酸亞鐵0.5 mg，1 ml的微量金屬痕量溶液，微 量金屬痕量溶液由硫酸銅5.0 mg,氯化錳5.0 mg和硫酸鋅10.0 mg組成，加水定容至11， 高壓滅菌。
全文摘要
一種廢氣生物過濾器中生物量過度蓄積的生物控制方法，方法步驟為選定生長正常的線蟲和纖毛蟲，通過不斷地向無機鹽液體培養(yǎng)基中通入目標廢氣，馴化耐受目標廢氣強捕食生物量大的線蟲和纖毛蟲；選取甲苯作為目標廢氣，在甲苯濃度在80~150mg/m3范圍內(nèi)，甲苯對纖毛蟲與線蟲的影響并不明顯，甲苯降解菌的去除率達99-100%；當甲苯濃度升高到600mg/m3后，線蟲的生長受到了抑制。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明可以有效地控制廢氣生物過濾器中生物量過度蓄積，基本實現(xiàn)生物膜零增長，維持生物過濾器長期穩(wěn)定運行。
文檔編號B01D53/84GK102008890SQ20101052334
公開日2011年4月13日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權日2010年10月28日
發(fā)明者何慧軍, 劉勇剛, 劉莉華, 張曉明, 楊春平, 楊海寧, 羅勝聯(lián), 金聰穎 申請人:南昌航空大學