专利名称：一种废气生物过滤器中生物量过度蓄积的生物控制方法
技术领域：
本发明涉及一种生物控制方法，尤其涉及一种废气生物过滤器中生物量过度蓄 积的生物控制方法。
背景技术：
利用生物方法控制微生物蓄积速率是依据生态学原理，利用微型动物的吞食作 用减少气相生物膜的蓄积，即食物链越长，能量损失越大，则产生的生物量也越低。与 研究过的物理控制方法和化学控制方法相比，利用生物方法控制生物膜的过量蓄积具有 成本低和操作简单等优点。但是，研究仅仅减缓细菌的蓄积速度，而不能实现细菌的零 增长，即不能实现生物过滤反应器的长期稳定运行。原生动物作为一类单细胞动物，一 般仅能吞食比自身小的微生物(如游离的细菌)或有机颗粒，而气相生物反应器中的细 菌和微生物大多以生物膜或絮状污泥等形式存在，这些群聚的微生物特别是生物膜中的 微生物可以抵制原生动物的吞食。同时，还存在原生动物从生物过滤反应器中快速消失 的现象，说明通常气相生物过滤反应器的操作条件可能不是这些原生动物的最佳生存条 件。利用后生动物(或者后生动物和原生动物混合种群)吞食生物膜来降低生物膜的过 度蓄积，就可望解决克服采用采用原生动物时的不足之处。在对生物过滤器中后生动物 的适宜生长条件以及后生动物吞食生物膜的影响机制进行深入研究的基础上，可望实现 生物膜的零增长和生物过滤器的长期稳定运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废气生物过滤器中生物量过度蓄积的生物控制方 法，
本发明是这样来实现的，其特征是方法步骤为步骤1.从活性污泥中选定生长正常 的线虫和纤毛虫作为高营养级微型动物；步骤2.从生物过滤器中筛选甲苯降解菌；步骤 3.通过不断地向加有无机盐液体培养基的锥形瓶中通入目标废气，驯化耐受目标废气强 捕食生物量大的线虫和纤毛虫选取甲苯作为目标废气，在甲苯浓度在80 150 mg/m3范 围内，甲苯对纤毛虫与线虫的影响并不明显，甲苯降解菌的去除率达99-100%;当甲苯 浓度升高到600 mg/m3后，线虫的生长受到了抑制，纤毛虫的生长正常，甲苯降解菌的 比生长速率下降明显；当甲苯浓度升高至900 mg/m3时，纤毛虫的生长也受到了抑制； 步骤4.经过驯化的线虫和纤毛虫扩大培养，将目标废气降解菌接入液体的牛肉膏蛋白胨 培养基上，在28°C下180次/分钟摇床振荡培养48小时得到细菌液；然后将细菌液加入 到线虫纤毛虫共同培养基，再加入经过驯化消过毒的线虫和纤毛虫，置于恒温恒湿培养 箱，在湿度50-60%、温度25°C条件下培养7天，即可得到所需的接种线虫和纤毛虫；步 骤5.将培养好的线虫和纤毛虫接种于生物过滤器中，发挥其捕食作用。所述的目标废气降解菌为从废气生物过滤器中筛选所得，用无机盐培养基浸泡 废气生物过滤反应器内填料，5 min后接取微生物悬浮液1 1，取100 ml悬浮液到250 ml锥形瓶中，加入目标废气甲苯驯化，取样稀释10_4，ΙΟ"5, ΙΟ"6 ,在常用牛肉膏蛋白胨培 养基上涂平板，28°C培养2d，所得菌落形态为光滑平坦，规则圆形，半透明，直径4_ 左右，革兰式阳性菌，短杆状；甲苯净化情况在甲苯气相浓度为3213 mg/m3的条件下 摇床培养18、42 h去除效率分别为89.7、99.3%。所述的无机盐培养基配方为氯化铵1.0 g，磷酸二氢钾2.0 g，磷酸氢二钾3.0 g， 硫酸镁0.7 g，氯化钙0.02 mg，硫酸亚铁0.5 mg，1 ml的微量金属痕量溶液，微量金属痕 量溶液由硫酸铜5.0 mg，氯化锰5.0 mg和硫酸锌10.0 mg组成，加水定容至11，高压灭菌。本发明的优点是本发明可以有效地控制废气生物过滤器中生物量过度蓄积， 基本实现生物膜零增长，维持生物过滤器长期稳定运行。
图1是甲苯浓度为150 mg toluene m3，细菌、纤毛虫和线虫的数量图； 图2是甲苯浓度为600 mg toluene m 3，细菌、纤毛虫和线虫的数量图3是甲苯浓度为900mgtoluenem3，细菌、纤毛虫和线虫的数量图。图例说明图1、2和3中(·)为对照组细菌，(■)为实验组细菌，(▲)为纤 毛虫，(X)为线虫。
具体实施例方式以甲苯为目标废气实验，步骤如下
1从废气生物过滤器内筛选降解甲苯的菌株
用无机盐培养基浸泡生物过滤反应器内填料，5 min后接取微生物悬浮液11。取100 ml悬浮液到250 ml锥形瓶，放在摇床上振荡30 min，使菌体、芽孢或孢子均勻分散，制 成10_2稀释度的稀释液。然后按10倍稀释法进行稀释分离，制成10_3、10_4、10_5、ΙΟ"6 的稀释液。采用梯度平板法进行分离在灭菌培养皿中，先倾倒10 ml牛肉膏蛋白胨固体 培养基，将培养皿一侧放置木条上，使皿中的培养基倾斜成斜面，而且刚好完全盖住培 养皿底部，待培养基凝固后，将培养皿放平，再倾倒IOml已融化的含30 1甲苯的牛肉 膏蛋白胨固体培养基，刚好完全盖住下层斜面，由于甲苯的扩散作用，上层培养基薄的 部分甲苯浓度大大降低，造成上层培养基由厚到薄甲苯浓度递减的梯度。梯度平板冷凝 后，用无菌移液管分别吸取10_6、ΙΟ"5, 10_4三个稀释度的菌悬液0.1 ml，依次滴加于相应 编号已制备好的梯度平板上，用无菌玻璃凃棒将菌液自平板中央向四周涂布扩散，28 °C 培养2 d，将在甲苯高浓度区出现的菌落依次在含甲苯浓度递增的牛肉膏蛋白胨固体培养 基平板上连续划线分离，最后挑取单菌落接种到含甲苯的牛肉膏蛋白胨固体斜面培养基 上，28 °C培养2d。所得菌落形态为光滑平坦，规则圆形，半透明，直径4mm左右，革 兰式阳性菌，短杆状。甲苯净化情况在甲苯气相浓度为3213 mgm3的条件下摇床培养 18、42 h去除效率分别为89.7、99.3%。2从活性污泥中选定微型动物
从长沙市第二污水处理厂取活性污泥，接种10%至250 ml锥形瓶中，其中有100 ml 无机盐培养基，分阶段滴加2，4，6，8μ1甲苯，在显微镜下观察其中微生物的组成，发现线虫和纤毛虫可以正常生长，从而选定这两种微型生物作为引入种群。无机盐培养基 组成每升包括氯化铵1.0 g，磷酸二氢钾2.0 g，磷酸氢二钾3.0 g，硫酸镁0.7 g，氯化钙 0.02 mg，硫酸亚铁0.5 mg，1 ml的微量金属痕量溶液(硫酸铜5.0 mg，氯化锰5.0 mg， 硫酸锌10.0 mg)。3动态驯化选定线虫和纤毛虫
采用5个不同甲苯气相浓度，80，150，300，600，900 mg m3。11锥形瓶中 加入500 ml培养基，接种IO7Inr1甲苯降解菌和Imir1线虫和纤毛虫混合液，运行200 h。实验所用锥形瓶用橡胶瓶塞封紧，含甲苯的空气是通过转子流量计控制平均流量为 120 IlT1通过管子延伸到瓶的底部。空气通过空气压缩机，被划分成两个支流。一支 是通过加湿瓶，而另一支通过液体甲苯试剂瓶(98.5%，分析试剂级，祥和化工厂，湖 南，中国)。这两支气流分别由转子流量计(LZB-10，余姚市银环流量计有限公司， 江苏省，中国)控制进入混合气瓶混合，取得所需甲苯气相浓度。结果甲苯浓度范围在 80-150 mg toluene m3，细菌，线虫和纤毛虫生长均不受影响，细菌去除率接近100% (如 图1所示)；甲苯浓度范围在150-600 mg toluene m3，细菌和纤毛虫的生长没有受到影 响，但是抑制了线虫的生长(如图2所示)；甲苯浓度范围在600-900 mg toluene m3，纤 毛虫的生长慢慢受到抑制，在900 mg toluene m3，纤毛虫生长受到抑制(如图3所示)。4线虫和纤毛虫的扩大培养
将甲苯降解菌接入液体的牛肉膏蛋白胨培养基上，在28°C下180次/min摇床振荡 培养48 h得到细菌液；然后将细菌液加入到微型动物培养基，再加入经过驯化消过毒的 线虫和纤毛虫，置于恒温恒湿培养箱，在湿度50-60%、温度25%条件下培养7 d，即可 得到所需的接种线虫和纤毛虫。线虫纤毛虫共同培养基配方为用975 ml蒸馏水溶解3 g 氯化钠，8 g琼脂粉，2.5 g蛋白胨，高压蒸汽灭菌。待冷却至55°C左右后，加入Imll mol/1 CaCl2, 1 ml 1 mol/1 MgSO4, 1 ml 5 mg/1 胆固醇，25 ml磷酸钾缓冲液。1 mol/1 CaCl2 110.99 g CaCl2,加水定容至 1 1，高压灭菌。1 mol/1 MgSO4 246.47 g MgSO4 · 7H20, 加水定容至11，高压灭菌；1 mol/1磷酸钾缓冲液108.3 g KH2PO4, 35.6 g K2HPO4,加 水定容至1 1 ； 5 mg/ml胆固醇5 g胆固醇，加无水乙醇定容至11。
权利要求
1.一种废气生物过滤器中生物量过度蓄积的生物控制方法，其特征是方法步骤为 步骤1.从活性污泥中选定生长正常的线虫和纤毛虫作为高营养级微型动物；步骤2.从生 物过滤器中筛选甲苯降解菌；步骤3.通过不断地向加有无机盐液体培养基的锥形瓶中通 入目标废气，驯化耐受目标废气强捕食生物量大的线虫和纤毛虫选取甲苯作为目标废 气，在甲苯浓度在80 150 mg/m3范围内，甲苯对纤毛虫与线虫的影响并不明显，甲苯降 解菌的去除率达99-100%;当甲苯浓度升高到600 mg/m3后，线虫的生长受到了抑制， 纤毛虫的生长正常，甲苯降解菌的比生长速率下降明显；当甲苯浓度升高至900 mg/m3 时，纤毛虫的生长也受到了抑制；步骤4.经过驯化的线虫和纤毛虫扩大培养，将目标废 气降解菌接入液体的牛肉膏蛋白胨培养基上，在28°C下180次/分钟摇床振荡培养48小 时得到细菌液；然后将细菌液加入到线虫纤毛虫共同培养基，再加入经过驯化消过毒的 线虫和纤毛虫，置于恒温恒湿培养箱，在湿度50-60%、温度25°C条件下培养7天，即可 得到所需的接种线虫和纤毛虫；步骤5.将培养好的线虫和纤毛虫接种于生物过滤器中， 发挥其捕食作用。
2.根据权利要求1所述的一种废气生物过滤器中生物量过度蓄积的生物控制方法，其 特征在于所述的目标废气降解菌为从废气生物过滤器中筛选所得，用无机盐培养基浸 泡废气生物过滤反应器内填料，5 min后接取微生物悬浮液1 1，取100 ml悬浮液到250 ml 锥形瓶中，加入目标废气甲苯驯化，取样稀释10_4，ΙΟ"5, ΙΟ"6 ,在常用牛肉膏蛋白胨培 养基上涂平板，28°C培养2d，所得菌落形态为光滑平坦，规则圆形，半透明，直径4_ 左右，革兰式阳性菌，短杆状；甲苯净化情况在甲苯气相浓度为3213 mg/m3的条件下 摇床培养18、42 h去除效率分别为89.7、99.3%。
3.根据权利要求1和2所述的一种废气生物过滤器中生物量过度蓄积的生物控制方 法，其特征在于所述的无机盐培养基配方为氯化铵1.0 g，磷酸二氢钾2.0 g，磷酸氢二 钾3.0g，硫酸镁0.7 g，氯化钙0.02 mg，硫酸亚铁0.5 mg，1 ml的微量金属痕量溶液，微 量金属痕量溶液由硫酸铜5.0 mg,氯化锰5.0 mg和硫酸锌10.0 mg组成，加水定容至11， 高压灭菌。
全文摘要
一种废气生物过滤器中生物量过度蓄积的生物控制方法，方法步骤为选定生长正常的线虫和纤毛虫，通过不断地向无机盐液体培养基中通入目标废气，驯化耐受目标废气强捕食生物量大的线虫和纤毛虫；选取甲苯作为目标废气，在甲苯浓度在80~150mg/m3范围内，甲苯对纤毛虫与线虫的影响并不明显，甲苯降解菌的去除率达99-100%；当甲苯浓度升高到600mg/m3后，线虫的生长受到了抑制。本发明的优点是本发明可以有效地控制废气生物过滤器中生物量过度蓄积，基本实现生物膜零增长，维持生物过滤器长期稳定运行。
文档编号B01D53/84GK102008890SQ20101052334
公开日2011年4月13日 申请日期2010年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者何慧军, 刘勇刚, 刘莉华, 张晓明, 杨春平, 杨海宁, 罗胜联, 金聪颖 申请人:南昌航空大学