一种高效脱氮菌剂及其制备方法与流程

本发明属于环境保护技术领域以及生物强化技术的范畴，涉及一种处理高浓度总氮废水的菌株及其应用，具体是一种高效脱氮菌剂及其制备方法。

背景技术：

生物处理是目前废水处理最常用的方法之一，具有应用范围广、适应性强及运行费用低等优点。医药、化工及染料等行业均产生大量高浓度总氮废水，这类废水因还有高浓度的氨氮、硝酸盐及亚硝酸盐，采用生物脱氮的方法可有效进行总氮的去除，而且经济高效。

传统生物处理工艺中的微生物对高浓度有机废水中的复杂的难降解污染物的降解和耐受能力不高，处理效果不理想，而且系统受冲击后恢复过程较长。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的问题，公开了一种高效脱氮菌剂及其制备方法，本发明的生物菌剂中同时含有假单孢菌LSTD1和嗜麦芽窄食单胞菌LSTD2，提供能够处理高浓度总氮废水的高效菌株、由菌株制备的高效微生物菌剂，使得微生物菌剂具有活性强和处理彻底的优点，能有效处理高浓度有机废水。

本发明是这样实现的：

本发明的一种高效脱氮菌剂同时包含假单孢菌LSTD1和嗜麦芽窄食单胞菌LSTD2。本发明的组合菌种较单菌种有显著效果提升，主要表现在以下两个方面：1)驯化时间缩短50％以上，如目标总氮负荷400～500mg/L，单菌种驯化需要25～30d左右，组合菌仅需要10～15d即可驯化完成；2)驯化初期，进水总氮100～150mg/L时，即可表现良好的总氮去除效果，单菌种实验，驯化初期总氮去除率仅有20～30％，组合菌总氮去除率可达到50％以上。

本发明还公开了一种高效脱氮菌剂的制备方法，具体方法为：

步骤一、对反硝化池中的微生物进行驯化及富集分离，获得一株高效菌株，所述的高效菌株中同时含有假单孢菌LSTD1和嗜麦芽窄食单胞菌LSTD2；

步骤二、对获得的假单孢菌LSTD1和嗜麦芽窄食单胞菌LSTD2进行单菌株放大发酵，获得浓度为1×10⁹～1×10¹¹CFU/mL发酵产物后，按照1～5:1～5混合后形成的菌剂；

步骤三、将获得的菌剂中加入保护剂后制备成液态菌剂，或者制成干粉状菌剂即可。

进一步，所述的步骤二具体为：

2.1、将假单孢菌LSTD1和嗜麦芽窄食单胞菌LSTD2分别接种于DM液体培养基、20～40℃、100～250rpm好氧条件下震荡培养1～3d至对数生长期；

2.2、按体积百分比1％～10％的接种量将LSTD1种子液、LSTD2种子液分别转接至含有发酵培养基的发酵罐进行发酵培养；培养条件为：罐温为20～40℃，罐压为0.01～0.1MPa，通气量为0.5～2.0:1V/V/min，搅拌速度100～300rpm、发酵时间12～24h，使发酵液中浓度为1×10⁹～1×10¹¹CFU/mL；

2.3、分别发酵后获得的菌体按照1～5:1～5混合后加入保护剂后制备成液态或者粉状菌剂。

进一步，所述的种子液培养基的配方为：KNO3，1～5g/L；KH2PO4，1～5g/L；MgSO4·7H2O，1～5g/L；琥珀酸钠，1～5g/L；去离子水溶解，pH 6.0～8.0。

进一步，所述的放大发酵中的发酵培养基配方为：葡萄糖，10～30g/L；KH2PO4，1～10g/L；KNO3，1～5g/L；柠檬酸，1～5g/L；酵母膏5～20g/L，微量元素溶液1～5mL，消泡剂0.1～0.5％，蒸馏水1000mL，调节pH至6.0～8.0。

进一步，所述的微量元素溶液的组成为：FeSO4·7H2O，1～10g/L；ZnSO4·7H2O，1～10g/L；CuSO4·5H2O，1～5g/L；H3BO3，0.1～～1g/L；CoCl2·6H2O，0.01～0.1g/L；CaCl2，1～10g/L；Na2MoO4·2H2O，0.1～0.5g/L；蒸馏水1000mL，pH6.0～8.0。

本发明与现有技术的有益效果在于：本发明提供的高效菌株是从对反硝化池中的微生物进行驯化及富集分离，获得一株高效菌株，同时包含假单孢菌LSTD1和麦芽窄食单胞菌LSTD2，能够处理高浓度总氮废水的硝酸盐和亚硝酸盐。特别是由上述两种菌株复配制得的微生物菌剂，其耐受的总氮浓度高，能耐受高浓度总氮废水冲击及去除效果，并可根据现场使用需要提供高活性液态菌剂或长期保存、便于运输的干粉状菌剂。该菌剂的制备方法具备操作简单、使用方便、成本低廉的优点，适合于规模化生产和实际工程应用，可广泛用于对高浓度总氮废水的生物处理。

附图说明

图1是本发明实施例1中微生物菌剂连续生物强化过程中反应器的运行情况；

图2本发明实施例1中微生物菌剂对系统总氮去除效果。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚，明确，以下列举实例对本发明进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

高效脱氮菌剂同时包含含有假单孢菌(Pseudomonas veronii)LSTD1和嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia strain)LSTD2。得到菌种的生物序列如下所示：

序列表

Pseudomonas sp

TGGCTCAGATTGAACGCTGGCGGCAGGCCTAACACATGCAAGTCGAGCGGTAGAGAGAAGCTTGCTTCTCTTGAGAGCGGCGGACGGGTGAGTAATGCCTAGGAATCTGCCTGGTAGTGGGGGATAACGTTCGGAAACGGACGCTAATACCGCATACGTCCTACGGGAGAAAGCAGGGGACCTTCGGGCCTTGCGCTATCAGATGAGCCTAGGTCGGATTAGCTAGTTGGTGAGGTAATGGCTCACCAAGGCGACGATCCGTAACTGGTCTGAGAGGATGATCAGTCACACTGGAACTGAGACACGGTCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTGGGGAATATTGGACAATGGGCGAAAGCCTGATCCAGCCATGCCGCGTGTGTGAAGAAGGTCTTCGGATTGTAAAGCACTTTAAGTTGGGAGGAAGGGCAGTTACCTAATACGTGATTGTTTTGACGTTACCGACAGAATAAGCACCGGCTAACTCTGTGCCAGCAGCCGCGGTAATACAGAGGGTGCAAGCGTTAATCGGAATTACTGGGCGTAAAGCGCGCGTAGGTGGTTAGTTAAGTTGGATGTGAAATCCCCGGGCTCAACCTGGGAACTGCATTCAAAACTGACTGACTAGAGTATGGTAGAGGGTGGTGGAATTTCCTGTGTAGCGGTGAAATGCGTAGATATAGGAAGGAACACCAGTGGCGAAGGCGACCACCTGGACTGATACTGACACTGAGGTGCGAAAGCGTGGGGAGCAAACAGGATTAGATACCCTGGTAGTCCACGCCGTAAACGATGTCAACTAGCCGTTGGGAGCCTTGAGCTCTTAGTGGCGCAGCTAACGCATTAAGTTGACCGCCTGGGGAGTACGGCCGCAAGGTTAAAACTCAAATGAATTGACGGGGGCCCGCACAAGCGGTGGAGCATGTGGTTTAATTCGAAGCAACGCGAAGAACCTTACCAGGCCTTGACATCCAATGAACTTTCCAGAGATGGATTGGTGCCTTCGGGAACATTGAGACAGGTGCTGCATGGCTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGTAACGAGCGCAACCCTTGTCCTTAGTTACCAGCACGTAATGGTGGGCACTCTAAGGAGACTGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAGTCATCATGGCCCTTACGGCCTGGGCTACACACGTGCTACAATGGTCGGTACAGAGGGTTGCCAAGCCGCGAGGTGGAGCTAATCCCAGAAAACCGATCGTAGTCCGGATCGCAGTCTGCAACTCGACTGCGTGAAGTCGGAATCGCTAGTAATCGCGAATCAGAATGTCGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTGTACACACCGCCCGTCACACCATGGGAGTGGGTTGCACCAGAAGTAGCTAGTCTAACCTTCGGGGGGACGGTTACCACGGTGTGATTCATGACTGGGGTGAAGTCGTAACAA

序列表

Stenotrophomonas maltophilia strain

TCAGAGTGAACGCTGGCGGTAGGCCTAACACATGCAAGTCGAACGGCAGCACAGGAGAGCTTGCTCTCTGGGTGGCGAGTGGCGGACGGGTGAGGAATACATCGGAATCTACTTTTTCGTGGGGGATAACGTAGGGAAACTTACGCTAATACCGCATACGACCTACGGGTGAAAGCAGGGGACCTTCGGGCCTTGCGCGATTGAATGAGCCGATGTCGGATTAGCTAGTTGGCGGGGTAAAGGCCCACCAAGGCGACGATCCGTAGCTGGTCTGAGAGGATGATCAGCCACACTGGAACTGAGACACGGTCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTGGGGAATATTGGACAATGGGCGCAAGCCTGATCCAGCCATACCGCGTGGGTGAAGAAGGCCTTCGGGTTGTAAAGCCCTTTTGTTGGGAAAGAAATCCAGCTGGCTAATACCCGGTTGGGATGACGGTACCCAAAGAATAAGCACCGGCTAACTTCGTGCCAGCAGCCGCGGTAATACGAAGGGTGCAAGCGTTACTCGGAATTACTGGGCGTAAAGCGTGCGTAGGTGGTCGTTTAAGTCCGTTGTGAAAGCCCTGGGCTCAACCTGGGAACTGCAGTGGATACTGGGCGACTAGAGTGTGGTAGAGGGTAGCGGAATTCCTGGTGTAGCAGTGAAATGCGTAGAGATCAGGAGGAACATCCATGGCGAAGGCAGCTACCTGGACCAACACTGACACTGAGGCACGAAAGCGTGGGGAGCAAACAGGATTAGATACCCTGGTAGTCCACGCCCTAAACGATGCGAACTGGATGTTGGGTGCAATTTGGCACGCAGTATCGAAGCTAACGCGTTAAGTTCGCCGCCTGGGGAGTACGGTCGCAAGACTGAAACTCAAAGGAATTGACGGGGGCCCGCACAAGCGGTGGAGTATGTGGTTTAATTCGATGCAACGCGAAGAACCTTACCTGGCCTTGACATGTCGAGAACTTTCCAGAGATGGATTGGTGCCTTCGGGAACTCGAACACAGGTGCTGCATGGCTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTGTCCTTAGTTGCCAGCACGTAATGGTGGGAACTCTAAGGAGACCGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAGTCATCATGGCCCTTACGGCCAGGGCTACACACGTACTACAATGGTAGGGACAGAGGGCTGCAAGCCGGCGACGGTAAGCCAATCCCAGAAACCCTATCTCAGTCCGGATTGGAGTCTGCAACTCGACTCCATGAAGTCGGAATCGCTAGTAATCGCAGATCAGCATTGCTGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTGTACACACCGCCCGTCACACCATGGGAGTTTGTTGCACCAGAAGCAGGTAGCTTAACCTTCGGGAGGGCGCTTGCCACGGTGTGGCCGATGACTGGGGTGAAGTCGT

实施例1

一种微生物菌剂的制备方法和在合成废水中的应用

1、种子液的制备：

1)培养基组成为：KNO3，1～5g/L；KH2PO4，1～5g/L；MgSO4·7H2O，1～5g/L；琥珀酸钠，1～5g/L；去离子水溶解，pH 6.0～8.0。固体培养基添加1～5％的琼脂。

2)将上述培养基高温蒸气(110～125℃，15～30min)灭菌后，在超净台中倒于灭菌的平板上，培养基凝固后待用；

3)将菌株LSTD1和LSTD2通过划线的方法接种于上述平板上，将平板倒置于20～40℃培养箱培养1～3天待菌落长出；

4)用接种环取平板上的生长良好的LSTD1和LSTD2菌落刮下，接种于DM液体培养基中，三角瓶装液量为25～50％，在温度20～40℃、100～300rpm、培养时间1～3d至对数生长期，获得LSTD1和LSTD2的种子液；

2、发酵罐发酵

1)将上述培养获得的LSTD1和LSTD2种子液，并按照发酵液总量1～10％的接种量移至发酵罐，进行混合发酵培养，条件为：罐温20～40℃，罐压0.01～0.1MPa，通气量0.5～2.0:1V/V/min，搅拌速度100～300rpm、发酵时间12～36h，使发酵液中菌浓度为10^9～10¹¹CFU/mL；

2)所述的发酵培养基配方为：葡萄糖，10～30g/L；KH2PO4，1～10g/L；KNO3，1～5g/L；柠檬酸，1～5g/L；酵母膏5～20g/L，微量元素溶液1～5mL，消泡剂0.1～0.5％，蒸馏水1000mL，调节pH至6.0～8.0。微量元素溶液的组成为：FeSO4·7H2O，1～10g/L；ZnSO4·7H2O，1～10g/L；CuSO4·5H2O，1～5g/L；H3BO3，0.1～～1g/L；CoCl2·6H2O，0.01～0.1g/L；CaCl2，1～10g/L；Na2MoO4·2H2O，0.1～0.5g/L；蒸馏水1000mL，pH6.0～8.0。

3、菌剂的保存

1)将上述获得的发酵菌液喷雾干燥后，加入10～50％的保护剂，制成干粉状菌剂以利于长期保存。

2)保护剂成分比例为酵母粉1～5:蛋白胨1～5:无机盐和微量元素1～5，

4、将上述方法制备的微生物菌剂在高浓度总氮合成废水中的应用，具体的参数如表1所示，表1为高浓度总氮合成废水的水质情况表：

表1

按照COD:N＝6:1补充COD，采用折流反应器ABR中进行处理，停留时间24h，启动运行40d后处理效果趋于稳定，反应器出水总氮低于40mg/L，去除率超过80％。

如图1和图2所示，图1是本发明实施例中微生物菌剂连续生物强化过程中反应器的运行情况，图2本发明实施例中微生物菌剂对系统总氮去除效果，从图中可以得出：从初始总氮进水浓度120mg/L逐渐提高负荷至450mg/L，出水总氮浓度持续位于40mg/L以下，处于较低水平；当进水总氮超过200mg/L时，总氮去除率均超过80％，系统运行状态良好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。