利用聚二甲基硅氧烷疏水材料板分离微丝菌的方法
【专利摘要】本发明提供一种利用聚二甲基硅氧烷疏水材料板分离微丝菌的方法，该方法的步骤是将污水处理厂曝气池中已发生以微丝菌为优势菌的膨胀污泥混合液滴加在具有凹槽结构的聚二甲基硅氧烷疏水材料板上，冷藏放置保存后，采用氯化钠溶液对聚二甲基硅氧烷疏水材料板进行冲洗，利用相似相容原理实现微丝菌从活性污泥混合液中的分离。本发明的效果是该方法操作简单易行，可快速地实现微丝菌从活性污泥混合液中的分离，克服了微丝菌从活性污泥系统中分离困难的问题，可将分离有微丝菌的聚二甲基硅氧烷疏水板上置于培养基中，进行微丝菌的纯培养，与传统的稀释平板法和涂布平板法等微丝菌纯培养方法相比，加快了微丝菌菌种的筛选，可将微丝菌的纯培养周期缩短3～6周。
【专利说明】利用聚二甲基硅氧烷疏水材料板分离微丝菌的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境微生物领域，主要涉及一种利用聚二甲基硅氧烷（PDMS)疏水材 料板分离微丝菌的方法。
【背景技术】
[0002] 活性污泥法是目前全世界应用最为广泛的城市污水处理技术，而在其运行过程中 出现的污泥膨胀问题却一直是影响污水处理厂正常运行的一个普遍性难题，其发生率高， 危害大，难治理。研究发现，污水处理厂发生的污泥膨胀多为丝状菌污泥膨胀，主要由大量 丝状菌繁殖而造成的，丝状菌从污泥絮体中伸出很长的菌丝体，菌丝体之间互相接触，通过 架桥作用形成了框架结构，支撑着污泥絮体，使其难以有效沉降，从而引起了污泥膨胀现 象。
[0003] 据报道，在丝状菌污泥膨胀体系中，微丝菌为优势菌，它的过度生长是引起污水处 理厂中活性污泥膨胀的根本原因所在（Eikelboom and Buijsen，1983;Jenkins等，1993; Wanner, 1994)。微丝菌是属于放线菌属的革兰氏阳性菌，直径约0. 5?1. 0 μ m的无分枝 细丝，其长度可达50?300 μ m，其表面具有很强的疏水性（Blackall等，1994 ; 1996)。如 Nielsen等人（2002)已经使用微球吸附法来识别到微丝菌的疏水细胞表面，疏水细胞表面 使其相对于其他菌群相比具有很大的优势，可以直接摄取脂类物质。
[0004] 尽管大量研究已经证明微丝菌的过度生长是引起活性污泥膨胀的主要原因，但是 仍无可靠的生物方法来控制其生长，其根本原因在于有关微丝菌的生理特性研究还不完备 (Wanner，1994)。然而，要实现微丝菌生理特性的研究，其生长关键控制因素的控制，首先 就需要对微丝菌进行分离富集和纯培养。目前，传统微丝菌的分离培养方法主要包括稀释 平板法和涂布平板法，由于活性污泥中含有大量的非导致污泥膨胀的细菌，这就导致利用 传统微丝菌分离方法过程复杂，繁琐，耗时且不易获得纯种菌株等弊端（van Veen，1973; Seviour等，1994 ;Blackall等，1994)。此外，也有报道采用显微操作技术实现微丝菌的分 离，如意大利的Rossetti等人（1997)采用Skerman显微操作技术分离培养出了微丝菌的 纯种菌株，但该技术除操作要求高外，其所挑选的丝状细菌是否为微丝菌存在一定的不确 定性。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种利用PDMS疏水材料板分离微丝菌的方法，该方法以 具有凹槽结构的PDMS疏水材料板为介质，利用相似相溶原理和PDMS疏水材料板上凹槽结 构与微丝菌特性的匹配性，实现具有疏水表面的微丝菌从活性污泥混合液中的分离。
[0006] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是提供一种利用聚二甲基硅氧烷疏水 材料板分离微丝菌的方法，该方法包括以下步骤：
[0007] (1)取100?200mL污水处理厂曝气池中已发生以微丝菌为优势菌的膨胀污泥，在 冰水浴中进行磁力搅拌1?2h，得到污泥混合液；
[0008] (2)取步骤⑴中得到的污泥混合液100?200 μ L并滴在具有宽度为0. 5? 1. 0 μ m凹槽的PDMS疏水材料板上，然后置于冰箱中保存1?2h，得到已完成微丝菌附着的 PDMS疏水材料板；
[0009] (3)将步骤（2)中已完成微丝菌附着的PDMS疏水材料板从冰箱中取出，而后用浓 度为10mm 〇l/L的氯化钠溶液对其进行冲洗3次，每次氯化钠溶液用量为1?2mL，微丝菌保 留在PDMS疏水材料板上，从而实现步骤（1)中污泥混合液中微丝菌的分离。
[0010] 本发明的效果是采用PDMS疏水材料板分离微丝菌，操作简单易行，可快速地实现 微丝菌从污水处理厂曝气池中已发生以微丝菌为优势菌的膨胀污泥混合液中的分离，克服 了微丝菌从活性污泥系统中分离困难的问题。此外，可将分离有微丝菌的PDMS疏水板上置 于培养基中，进行微丝菌的纯培养，与传统的稀释平板法和涂布平板法等微丝菌纯培养方 法相比，加快了微丝菌菌种的筛选，可将微丝菌的纯培养周期缩短3?6周。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1为本发明利用400倍显微镜下玻璃板对微丝菌分离效果图；
[0012] 图2为本发明利用400倍显微镜下无凹槽结构的PDMS疏水材料板对微丝菌分离 效果图；
[0013] 图3为本发明利用400倍显微镜下具有凹槽结构的PDMS疏水材料板对微丝菌分 离效果图。
【具体实施方式】
[0014] 结合附图对本发明的利用聚二甲基硅氧烷疏水材料板分离微丝菌的方法做进一 步的说明，但不局限于本实例。
[0015] 本发明的利用聚二甲基硅氧烷疏水材料板分离微丝菌的方法，是将污水处理厂曝 气池中已发生以微丝菌为优势菌的膨胀污泥混合液滴加在具有凹槽结构的PDMS疏水材料 板上，冷藏条件下完成微丝菌在PDMS疏水材料板上的附着后，采用氯化钠溶液对PDMS疏水 材料板进行冲洗，从而实现微丝菌从活性污泥混合液中的分离。这一过程主要包括以下步 骤：
[0016] (1)取100?200mL污水处理厂曝气池中已发生以微丝菌为优势菌的膨胀污泥，在 冰水浴中进行磁力搅拌1?2h，得到污泥混合液；
[0017] (2)取步骤⑴中得到的污泥混合液100?200 μ L并滴在具有宽度为0.5? 1. 0 μ m凹槽的PDMS疏水材料板上，然后置于冰箱中保存1?2h，得到已完成微丝菌附着的 PDMS疏水材料板；
[0018] (3)将步骤（2)中已完成微丝菌附着的PDMS疏水材料板从冰箱中取出，而后用浓 度为10mm 〇l/L的氯化钠溶液对其进行冲洗3次，每次氯化钠溶液用量为1?2mL，微丝菌保 留在PDMS疏水材料板上，从而实现步骤（1)中污泥混合液中微丝菌的分离。
[0019] 实施例：
[0020] 实例 1
[0021] 本实例中所用活性污泥混合液为天津某污水处理厂曝气池中已发生以微丝菌为 优势菌的膨胀污泥混合液，取膨胀污泥混合液150mL加入到烧杯中，并在冰水浴中进行强 力磁力搅拌2h，用移液器分别定量取出100 μ L搅拌后的污泥混合液滴在所选材料板上，并 将其置于冰箱中保存lh，取出后，用浓度为10mm〇l/L的氯化钠溶液对其进行冲洗3次，每次 氯化钠溶液用量为2mL，而后在显微镜下观察材料板表面微丝菌的附着情况。
[0022] 为说明本发明所涉及材料板的疏水性和凹槽结构对微丝菌分离效果影响，本实施 例中分别采用了玻璃板、无凹槽结构的PDMS疏水材料板以及具有凹槽结构的PDMS疏水材 料板等三种不同材料板对活性污泥混合液中微丝菌进行分离，并对微丝菌的分离效果进行 了对比，显微镜下微丝菌的分离效果分别如图1、图2和图3所示。其中，无凹槽结构的PDMS 疏水材料板制备工艺为：将PDMS的预聚物和交联剂按质量比10:1混合均匀后真空脱气，并 将其浇筑到培养皿中，再转入80°C烘箱中固化lh，即得到无凹槽结构的PDMS疏水材料板。 具有凹槽结构的PDMS疏水材料板的是利用模板法制备，将聚苯乙烯（PS)小球涂在玻璃片 表面，把附有单层PS小球的玻璃片放入氧等离子刻蚀系统中对PS小球进行刻蚀，刻蚀后即 形成模板；将PDMS的预聚物和交联剂按质量比10:1混合均匀后真空脱气，并将其浇筑到已 经刻蚀好的模板上面，再转入80°C烘箱中固化lh，将固化后的PDMS从模板上面剥离即得到 无凹槽结构的PDMS疏水材料板。
[0023] 从图1可以看出，当采用玻璃板时，NaCl溶液冲洗后，玻璃板上无微丝菌附着；如 图2所示，当采用无凹槽结构的PDMS疏水材料板时，NaCl溶液冲洗后，材料板上仅有少量 微丝菌附着，且含有大量其他杂菌；当采用具有宽度为〇. 5?1. 0 μ m的凹槽结构的PDMS疏 水材料板时，如图3所示，疏水材料板上附着有大量微丝菌，且杂菌小，说明具有凹槽结构 的疏水材料板实现了微丝菌从活性污泥混合液中的分离。此外，可将分离有微丝菌的PDMS 疏水板上置于培养基中，进行微丝菌的纯培养，与传统的稀释平板法和涂布平板法等微丝 菌纯培养方法相比，与传统的稀释平板法和涂布平板法等微丝菌纯培养方法相比，加快了 微丝菌菌种的筛选，可将微丝菌的纯培养周期缩短3-6周。
[0024] 以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，相关【技术领域】的技术 人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变形，因此所有等同 的技术方案也属于本发明的范畴。
【权利要求】
1. 一种利用聚二甲基硅氧烷疏水材料板分离微丝菌的方法，该方法包括以下步骤： (1) 取100?200mL污水处理厂曝气池中已发生以微丝菌为优势菌的膨胀污泥，在冰水 浴中进行磁力搅拌1?2h，得到污泥混合液； (2) 取步骤（1)中得到的污泥混合液100?200 μ L并滴在具有宽度为0. 5?1. 0 μ m 凹槽的聚二甲基硅氧烷（PDMS)疏水材料板上，然后置于冰箱中保存1?2h，得到已完成微 丝菌附着的PDMS疏水材料板； (3) 将步骤（2)中已完成微丝菌附着的PDMS疏水材料板从冰箱中取出，而后用浓度为 10mm〇l/L的氯化钠溶液对其进行冲洗3次，每次氯化钠溶液用量为1?2mL，微丝菌保留在 PDMS疏水材料板上，从而实现步骤（1)中污泥混合液中微丝菌的分离。
【文档编号】C12N1/20GK104152381SQ201410387935
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】费学宁, 李松亚, 曹凌云, 闫卫国, 焦秀梅 申请人:天津城建大学