利用酵母分泌物促进微藻降解碳、氮、磷的方法与流程

[0001]
本发明属于废水资源化与环保技术领域，更具体地，本发明涉及一种利用酵母分泌物促进微藻降解碳、氮、磷的方法。


背景技术：

[0002]
目前，我国的水环境污染问题受到广泛关注，氨氮、总氮，有机物与新型毒害性污染物的问题段出不穷。在国家新的“水十条”中对沿海地级及以上城市实施总氮排放总量控制要求，使得对水处理的要求提升了一个更高的层次。微藻废水资源化技术则可以有效的解决这一问题。
[0003]
微藻可以在异养-自养混合条件下高效去除水体中的cod、氮、磷等污染物，吸收温室气体；同时，藻体回收后可得到油脂、蛋白质等高附加值的资源与能源。许多研究表明：该处理技术适合用于各类养殖废水的处理，是一种具有潜力的废水磷资源化的生物处理新技术。上世纪50年代，微藻已经用于处理污水、废水工程，后因处理效能与技术等限制，微藻技术没有成为主流的污水处理技术。近年来，随着危机的出现，新型可持续污水处理系统成为微藻技术发展的契机，微藻处理技术又重新成为下一代污水处理研究的热点。以蛋白核小球藻为代表的微藻资源化技术能很好地适应了这一现实需求。
[0004]
对于占水体水体总氮60％以上的污染物-氨氮而言，来源于各类含氮污染物的降解过程。以小球藻为代表的微藻可以高效的转化水体的氮污染物为体内的蛋白。在自养培养下，小球藻蛋白质含量占细胞干重的42％-58％，数据显示，小球藻中的蛋白质氨基酸组成高于世界卫生组织(who)与联合国粮农组织(fao)颁发的应用于人类营养的蛋白质含量标准，小球藻的高蛋白含量及高生长速率使小球藻中的蛋白被称为最具有替代食用蛋白的物质；它还拥有较高的乳化功能，是一种优质的蛋白源；小球藻的蛋白质还具有其它营养价值，所含的蛋白质与多肽具有抗氧化、提高人体免疫力、抗肿瘤、抗病毒以及抗真菌等潜力。因此，假如获得提高以小球藻为代表的微藻中蛋白的含量的方法，则有利于提高微藻废水处理的经济性，提高处理效率，也推进其废水资源化的技术。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于：提供一种促进微藻降解废水中碳、氮、磷的方法。
[0006]
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种利用酵母分泌物促进微藻降解碳、氮、磷的方法，包括如下步骤：
[0007]
s1、获取微藻：购买微藻或从养殖废水中分离得到微藻，经培养，得到微藻培养物；
[0008]
s2、培养酵母：挑取酵母菌在已灭菌的ym固体培养基平板上划线，置于光照培养箱中，在30度、2000lux条件下培养7天，再转接到ym培养基斜面上，在30度、2000lux条件下培养5天后，转接入m1液体培养基培养2天，待酵母生长完毕后，收获酵母培养物；
[0009]
s3、获得酵母分泌物：将s2所述酵母培养物离心或抽滤后收获酵母，然后将所述收获酵母置于1l体积的m1液体培养基，经过全天光照、25度条件下培养2天后，测定m1培养基
中氨氮与总氮的去除率，当所述去除率达到70％，则培养完毕；如去除率低于70％，则重复全天光照、25度条件下培养1～2次，然后再次测定所述去除率直至达到70％；培养完毕后，通过离心或抽滤，得到酵母分泌物；
[0010]
s4、强化微藻：将s1所得微藻培养物和s3所得酵母分泌物按照6:1～1:1的体积比例混合培养，得到强化后的微藻；
[0011]
s5、将s4所得强化后的微藻投入养殖废水中，培养4～7天，促进碳、氮、磷的降解；
[0012]
其中，每升所述m1液体培养基包括如下组分：ch3coona 3.68g，na2hpo
4 28.73mg， nh4cl 57.27mg，cacl2.2h2o 17.2mg，用naoh调整ph至7.0。
[0013]
作为本发明方法的一种优选技术方案，s1中，所述购买微藻和所述培养的方法是：将微藻加入m0液体培养基中，在25度、5500～6000lux条件下培养2～3天，每天摇动2～3次，获得微藻培养物；
[0014]
其中，每升所述m0液体培养基包括如下组分：nano
3 1500mg，k2hpo
4 0.04mg， mgso47h2o 75mg，cacl22h2o 36mg，柠檬酸6mg，edta 1mg，na2co
3 20mg。
[0015]
作为本发明方法的一种优选技术方案，s1中，所述从养殖废水中分离得到微藻和所述培养的方法是：取10～20l养殖废水，经过粗滤、离心，去除悬浮物和大型浮游生物后闷曝、沉淀，去除沉淀再抽滤，收集滤膜上的沉淀物，转移到m0液体培养基中，在25度4000～5000lux 全天光照条件下培养2～3天，每日摇动2～3次，获得初培物，然后接种于m0液体培养基中，在25度、全天光照、150转/min条件下培养7天，每天测定硝酸盐、总氮与总磷的去除率，当去除率分别达到50％、40％和40％后更换m0液体培养基，直至硝酸盐、总氮与总磷的去除效果分别达到80％、50％和60％后获得初步培养物；将初步培养物稀释，低倍放大镜下找到微藻细胞，吸出后5000转/min离心，所得沉淀物接种于m0固体培养基，经划线分离，得到微藻；该从养殖废水中分离得到微藻的步骤可以重复2～3次，确保得到足量的微藻。然后将微藻加入m0液体培养基中，在25度、5500～6000lux条件下培养2～3天，每天摇动2～3 次，获得微藻培养物。
[0016]
其中，每升所述m0液体培养基包括如下组分：nano
3 1500mg，k2hpo
4 0.04mg， mgso47h2o 75mg，cacl22h2o 36mg，柠檬酸6mg，edta 1mg，na2co
3 20mg；
[0017]
每升所述m0固体培养基包括如下组分：nano
3 1500mg，k2hpo
4 0.04mg，mgso47h2o 75mg/l，cacl22h2o 36mg，柠檬酸6mg，edta 1mg，na2co
3 20mg，2wt％的琼脂粉。
[0018]
作为本发明方法的一种优选技术方案，所述购买微藻是小球藻(chlorella pyrenoidosa) 或蛋白核小球藻。
[0019]
作为本发明方法的一种优选技术方案，s3中，所述离心的转速不低于10000rpm，所述抽滤的孔径不小于0.22μm。
[0020]
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
[0021]
本发明通过环保、绿色的方法促进微藻的蛋白合成与生长，提高其在养殖废水中对碳、氮、磷的降解效率，且操作方法简便易行。
附图说明
[0022]
图1为酵母分泌物促进小球藻cod去除效果的结果；
[0023]
图2为酵母分泌物促进小球藻总氮去除效果的结果；
[0024]
图3为酵母分泌物促进小球藻总磷去除效果的结果。图4为试验酵母分泌物促进小球藻cod，总氮，总磷平均去除率。
具体实施方式
[0025]
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明，实施例的参数、比例等可因地制宜做出选择而对结果并无实质性影响。
[0026]
以下实施例使用的培养基及具体配方如下：
[0027]
每升m1液体培养基包括：ch3coona 3.68g，na2hpo
4 28.73mg，nh4cl 57.27mg， cacl2.2h2o 17.2mg，用naoh调整ph至7.0。
[0028]
每升m0液体培养基包括：nano
3 1500mg，k2hpo
4 0.04mg，mgso47h2o 75mg，cacl
2 2h2o 36mg，柠檬酸6mg，edta 1mg，na2co
3 20mg。
[0029]
每升m0固体培养基包括：nano
3 1500mg，k2hpo
4 0.04mg，mgso47h2o 75mg/l，cacl
2 2h2o 36mg，柠檬酸6mg，edta 1mg，na2co
3 20mg，2wt％的琼脂粉。
[0030]
其余培养基为本领域常用培养基。
[0031]
菌种活化和培养方法，如无特别说明，为本领域常规方法。
[0032]
实施例1
[0033]
1.从水禽养殖废水厂取废水30l，首先，经过常规的隔除后，去除废水中悬浮物与大型浮游生物、油污后，闷曝30min，再沉淀30min，循环2-3次备用。
[0034]
2.获取与培养微藻：通过抽滤获得浓缩液，在滤膜上收集沉淀物；沉淀物经过无菌水清洗1-2遍后，转移到m0液体培养基，在4000～5000lux全天光照，25摄氏度条件下培养3 天，每日摇动3次，获得初培物；初培物接种于m0液体培养基，在全天光照，25摄氏度条件下150rpm条件下培养，每天测定硝酸盐、总氮与总磷的去除效能，分别达到50％，40％与 40％后更换培养基m0，直到硝酸盐、总氮与总磷的去除效能分别达到80％，50％与60％后获得初步培养物；初步培养物经过稀释，在低倍放大镜找到小球藻细胞，吸出后5000转/min 离心，收集沉淀物接种于m0固体培养基，进行划线纯化分离，获得废水小球藻菌株。本步骤可重复2～3次。然后将废水小球藻菌株加入m0液体培养基中，在25度、5500～6000lux 条件下培养2～3天，每天摇动2～3次，获得小球藻培养物。
[0035]
3.酵母采用购买的方式，从标准菌种库购买，菌种为圆红酵母(rhodosporidium)。按如下步骤获得酵母分泌物。首先，菌种经过活化与培养后，在10000转/rpm离心条件下，收获酵母，去除上清液。然后将所获得的酵母放置入1l体积的m1液体培养基，全天光照、25 摄氏度条件下培养2天，测定上清液m1培养基中残存的氮素，氨氮去除率为79.5％，总氮的去除率为75.1％，达到70％的标准，酵母培养完成。完成培养后通过常温条件下，0.22um 抽滤所获得的滤液即为酵母分泌物，该分泌物需要在12-24小时内使用。
[0036]
4.处理废水。将所得酵母分泌物与小球藻培养物按照1：3接种入5l的序批式反应器中，接入经过处理的养殖废水，其污染物浓度分别为：总氮45-50mg/l，氨氮30-35mg/l，总磷 36-40mg/l，cod800-1000mg/l，ph 6-7之间。在处理废水过程中，同时设置只加小球藻组、酵母分泌物，小球藻对照组，
[0037]
经过7天序批式运行，对比在cod、氨氮、总氮、磷酸盐与总磷的去除效率，结果如图 1～3所示。
[0038]
实施例2
[0039]
1.从养猪养殖废水厂取废水20l，首先，经过常规的隔除后，去除废水中悬浮物与大型浮游生物、油污后，闷曝25min，再沉淀30min，循环2-3次备用。
[0040]
2.获取与培养微藻：小球藻是从标准菌种库中购得的蛋白核小球藻，经过活化后，转移到m0液体培养基，在全天光照、25度、150rpm条件下培养7天，每天测定硝酸盐、总氮与总磷的去除效能，分别达到50％，40％与40％后更换培养基m0，直到硝酸盐、总氮与总磷的去除效能，分别达到80％，50％与60％后获得初步培养物；初步培养物经过稀释，在低倍放大镜找到小球藻细胞，吸出后5000转/min离心，收集沉淀物接种于m0固体培养基，进行划线纯化分离，获得废水小球藻菌株。本步骤可重复2～3次。然后将废水小球藻菌株加入m0 液体培养基中，在25度、5500～6000lux条件下培养2～3天，每天摇动2～3次，获得小球藻培养物。
[0041]
3.酵母是从标准菌种库中购得的粘红酵母rhodotorula glutinis，处理方式同实施例1。
[0042]
4.处理废水。将所得到的小球藻与酵母分泌物分别按比例为3:1和6:1放入养殖废水中使用。养殖废水的污染物浓度分别为：总氮35-40mg/l，氨氮30-35mg/l，总磷40mg/l，cod 1000-1200mg/l，ph 6-7之间。(处理效果因所购买的微藻有关，本次实验重复5次，cod去除率3：1组的tn与tp去除率最高，平均分别为79.8％，86.3％，cod去除率各组间均比较接近，6：1组为86.8％，3：1组为83.6％。
[0043]
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。