本发明涉及微生物及其应用的技术领域,具体的涉及一种新菌rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂及其在降解淀粉废水中应用的技术领域。
背景技术:
我国采用开放式生产工艺或半封闭式生产工艺,因此我国马铃薯淀粉废水中的cod、bod5、ss等数值较高。玉米淀粉的生产废水外排,不仅使淀粉成本高,淀粉耗水多,玉米损失大,而且由于废水中的蛋白质、脂肪等有机物的腐败和亚硫酸残留,造成严重的环境污染。
淀粉废水的处理目的是去除废水中污染物,使被处理废水的各项指标达到排放标准。目前淀粉废水的处理方法有物理法;化学法;物理化学法;生化法;物理生物法;酶法。其中废水的生物处理法就是提供合适的条件,利用微生物的新陈代谢作用,使废水中呈溶解或胶体状态的有机污染物被降解,并且转化为有用的物质,使废水得以挣化。相比较废水的物化处理方法如吸附和混凝,这些方法只是将有机物从废水中转移,还需要考虑后续处理,没有达到标本皆治。而生物处理法是比较彻底的降解有机物,故生物处理方法越来越受到重视,也是处理废水的主要途径。淀粉废水处理方法中另一类运用较多的方法就是应用光合细菌卿,简称降解有机物光合细菌是能在厌氧条件下进行光合作用但不释放氧气的细菌总称,用于净化有机废水的光合细菌主要是红假单胞菌属,它们利用光合作用将有机物降解,本世纪七十年代,日本的小林正泰等经实验研究揭示了光合细菌的重要作用,以后人们开始大量运用光合细菌处理高浓度有机废水。光合细菌污水处理法的流程工艺简单,处理成本低,能稳定运行,且不产生二次污染,已成为生物法处理有机废水的首选菌种之一。现在,光合细菌污水处理法虽然已经在多种有机废水处理中应用,但仅有少数进入了工业化的运转,大量的工作仍停留在试验研究阶段。而且,光合细菌废水处理还存在反应体系稳定较差、处理出水存在处理极限、不能直接降解大分子物质和菌体沉降困难等问题,因此,光合细菌在废水中的应用还有待于进一步研究。
萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)非致病菌,枯草芽孢杆菌的一类变种,在含有碳水化合物的培养基上可形成可溶的黑色菌落,主要从土壤中分离得到。在农业、工业、科研、医疗和卫生等领域都有广泛的应用,未见有报道其在淀粉废水降解方面的应用。
技术实现要素:
针对现有技术中光合细菌在淀粉废水降解方面存在反应体系稳定较差、处理淀粉废水存在处理极限、不能直接降解大分子物质和菌体沉降困难等问题,且未见有文献报道光合细菌与萎缩芽孢杆菌耦合在降解淀粉废水方面的应用。本发明旨在提供一种新菌rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂及其在降解淀粉废水中的应用。本发明从新疆五家渠市梅花味精排污水沟酸性废水淤泥中分离得到的一株属于嗜酸性光合细菌的rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw,与从新疆阿克苏拜城盐碱土壤中分离得到的萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)ba-bc进行复配,根据光合细菌与萎缩芽孢杆菌生态位分化和代谢互补特点,rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw和萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeusba-bc)按照体积比10:1混合得rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂,将其按照质量体积比15%的接种量接种于淀粉废水,144h内淀粉废水cod、氨氮、总磷、硫醇、硫化氢等均显著降低,其降解效率均大于98%,且降解后的废水可实现菌株自絮凝功能,简化了废水处理中繁琐的酸碱调节,絮凝沉淀等步骤,对于拓展微生物菌种应用领域具有广泛的价值。
本发明具体提供一种新菌rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂,耦合复合菌剂由rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw与萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)按比例复配组成耦合rhodoblastussphagnicola复合菌剂。
本发明中,菌种rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw筛选分离来自新疆五家渠市梅花味精酸性废水排污水样中,并经过本领域熟知公认的菌种系统分子水平鉴定及菌种的生理生化系统试验验证,证实获得的嗜酸光合细菌范畴内属于一种典型的新菌种,该菌种rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏,保藏号:cgmccno:20882,保藏日期:2020年10月13日。
上述rhodoblastussphagnicolapnsb-mhwcgmccno:20882菌种的基因序列如seqidno:1所示。
上述耦合复合菌剂中的萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)ba-bc经本领域熟知公认的菌种系统分子水平鉴定及菌种的生理生化系统试验验证,证实获得的萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)ba-bc属于本领域常见的萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus),本领域普通技术人员可以通过公众渠道购买获得,公开的萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)菌种培养基及培养的方法适合本发明的实施。
本发明中,所述耦合复合菌剂中rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw与萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)的活菌数均≥109cfu/ml,rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw与萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)按照体积比10:1复配。
本发明中,rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw富集培养基:kh2po40.04g/l,nh4cl0.1g/l,mgcl2﹒6h2o0.01g/l,cacl2﹒2h2o0.05g/l,ch3coona1.0g/l,微量元素母液1ml,复合维生素母液1ml,ph=5.0。
本发明中,rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw分离培养基(rcvbn)(g/l):kh2po40.5g/l,k2hpo40.3g/l,nh4cl1.0g/l,mgcl2﹒6h2o0.2g/l,cacl2﹒2h2o0.5g/l,ch3coona1.0g/l,ch3ch2coona0.5g/l,酵母粉0.1g/l,琼脂7.0g/l,微量元素母液1ml,ph=5.0。
同时,本发明提供一种新菌rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂的制备方法,具体包括如下步骤:
(1)将保存的菌株rhodoblastussphagnicolapnsb-mhwcgmccno:20882接种于液体改良的nisson&dundas培养基中,于30℃,光照强度1000-2000lx的光照培养箱中静置培养,每天摇动2次,培养3-5天至稳定期,菌体浓度在每升含有10g干菌体;将选用的萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)接种于液体自研培养基中,于30℃、转速为120rad/min的摇床中培养3-5d至稳定期,菌体浓度在每升含有15g干菌。
(2)取步骤(1)培养好的两种菌液,室温下分别进行离心分离,弃上清液,经沉淀,用无菌水充分悬浮,再次离心,重复此步骤3-5次后,用无菌水将沉淀悬浮,获得两种菌株液体种子。
(3)无菌条件下分别将步骤(2)所得rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw与萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)液体种子按体积比例复配,制备获得rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂。
进一步,本发明提供一种新菌rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂在降解淀粉废水中的应用。
具体的,本发明提供一种新菌rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂在降解淀粉废水中的应用。rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂在淀粉废水中按照质量体积比15%的接种量接种,30℃,光照厌氧培养72h后,进行厌氧光照-黑暗好氧交替培养72h,静置24h待菌体完全自絮凝沉淀后废水降解过程结束。
通过实施本发明提供的上述技术方案,本发明可以取得以下有益效果:
(1)本发明提供菌种rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw经过本领域熟知公认的菌种系统分子水平鉴定及菌种的生理生化系统试验验证,证实获得的嗜酸光合细菌范畴内菌种编号为pnsb-mhw属于一种典型的新菌种,进而有必要进行按照法律要求的保藏。
(2)本发明采用一种新菌rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂中,rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw与萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)耦合反应体系稳定:两种菌种适应性非常强,能够适应ph4.0-8.0,盐度0.1%-3%的水体环境,菌种rhodoblastussphagnicolapnsb-mhwcgmccno:20882能够进行无光照好氧呼吸作用,保障了这两株菌配合使用的广泛适用性。另外,rhodoblastussphagnicolapnsb-mhwcgmccno:20882耐酸和产碱特性首先将酸性淀粉废水中有机酸类小分子物质降解从而升高废水中ph值,此时加入的萎缩芽孢杆菌能够分泌大量淀粉酶及其他一些酶类物质将淀粉中大分子物质降解,同时产生的有机酸,小分子物质又降低了环境ph值,刺激了菌株pnsb-mhw的活性,复合菌剂中rhodoblastussphagnicolapnsb-mhwcgmccno:20882活菌数>1010cfu/ml,萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)活菌数>109cfu/ml,能够自动调节水体ph,使菌体降解废水始终处于稳定状态。
(3)采用本发明提供的新菌rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂在降解淀粉废水中应用,降解后废水中的rhodoblastussphagnicolapnsb-mhwcgmccno:20882活菌数均大于108cfu/ml,根据实验证实两种菌协同耦合性良好,萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)增强了rhodoblastussphagnicolapnsb-mhwcgmccno:20882的活性,在高效降解淀粉废水中cod,氨氮,硝氮,总磷等污染物的同时,又将废水产生的臭气,以及可挥发性的臭味有机酸,硫醇等降解,使废水脱臭,为其在生物菌肥方面的应用提供了数据支持。
(4)采用本发明提供的新菌rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂在降解淀粉废水中应用,降解后的淀粉废水无臭味,静置一定时间后出现自絮凝现象,按照3cm/d的沉降速率,菌泥沉降至容器底部,上清液浊度(悬浮物)小于100mg/l。沉降的菌泥又可循环使用,从而进一步降低废水处理成本。
(5)通过本发明提供的新菌rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂在降解淀粉废水中应用,本发明提供的rhodoblastussphagnicolapnsb-mhwcgmccno:20882耦合萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)复合菌剂能够降解淀粉废水中难降解的大分子物质,代谢产物能够激活自然体系中其他微生物活性,本发明提供的新菌rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂为拓展微生物菌种应用领域提供了数据支持。
附图说明
图1为基于16srdna基因构建的rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw的系统发育树。
图2为基于16srdna基因构建的萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)ba-bc的系统发育树。
图3为rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw活菌细胞色素吸光峰图。
图4为不同培养基起始ph对rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw活菌数的影响图。
图5为不同盐浓度对rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw活菌数的影响图。
图6为不同温度对rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw活菌数的影响图。
图7为不同光照强度对rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw活菌数的影响图。
图8为rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw生长曲线及其发酵液ph变化曲线图。
图9为萎缩芽孢杆菌生长曲线及其发酵液ph变化曲线图。
图10为rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw耦合萎缩芽孢杆菌复合菌的生长曲线及发酵液ph变化曲线。
图11为rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw耦合萎缩芽孢杆菌复合菌培养条件优化图,其中a为不同活菌数比例复合菌剂对cod降解效率比较;b为不同活菌数比例复合菌剂的发酵培养基ph比较;c.为不同活菌数比例复合菌剂的絮凝沉降速度比较;d.rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw与萎缩芽孢杆菌活菌数比为10:1时,复合菌剂对cod降解曲线及ph变化曲线。
图12为不同rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂接种量与处理方式对淀粉废水cod降解效率的影响图。
图13为不同乙酸钠添加量rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂对淀粉废水降解的影响。
图14为rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂对淀粉废水污染物降解曲线图。
具体实施方式
下面,举实施例说明本发明,但是,本发明并不限于下述的实施例。本发明中选用的所有原辅材料,以及选用的菌种培养方法都为本领域熟知选用的,本发明中涉及到的%都为重量百分比,除非特别指出除外。
rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw富集培养基:kh2po40.04g/l,nh4cl0.1g/l,mgcl2﹒6h2o0.01g/l,cacl2﹒2h2o0.05g/l,ch3coona1.0g/l,微量元素母液1ml,复合维生素母液1ml,ph=5.0。
rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw分离培养基(rcvbn)(g/l):kh2po40.5g/l,k2hpo40.3g/l,nh4cl1.0g/l,mgcl2﹒6h2o0.2g/l,cacl2﹒2h2o0.5g/l,ch3coona1.0g/l,ch3ch2coona0.5g/l,酵母粉0.1g/l,琼脂7.0g/l,微量元素母液1ml,ph=5.0。
实施例1:rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw和萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)ba-bc的分离鉴定
(一)rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw的鉴定
(1)rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw分离纯化
菌株分离自新疆五家渠市梅花味精酸性废水排污沟水样,废水ph4.5,采集底泥沉积物。利用富集培养法进行定向富集。于25℃恒温培养7d,光照强度2000lx,待培养基颜色变为红色后吸取菌体进行菌种分离。将稀释的菌体涂布于rcvbn培养基后,使用厌氧培养罐,罐体顶层通入二氧化碳将空气排空,然后密封置于光照培养箱,25℃恒温培养,光照强度2000lx,根据平板上菌落出现时间,大小,菌落形态进行菌落分离。
(2)rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw分类鉴定
rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw(以下简称为“菌株pnsb-mhw”)16srdna序列测定与分析,提取菌株pnsb-mhw总dna为模板进行pcr扩增,引物为以细菌16srdna通用引物27f(5'-agagtttgatcctggctcag-3')和1429r(5'-ctacggctaccttgttacga-3')。pcr反应体系为25μl:dna模板1.0μl,10μmol/l27f/1429r各1.0μl,10mmol/ldntps1.5μl,10×pcrbuffer(2.5mmol/lmgcl2)2.5μl,2.5u/μltaqdna聚合酶0.5μl,补足灭菌超纯水至25μl。反应条件为:94℃预变性5min;94℃变性45s,58℃退火45s,72℃延伸1.5min,35个循环;72℃延伸7min,4℃保存。扩增产物经10g/l琼脂糖凝胶电泳检测后,由上海生工生物工程股份有限公司对pcr产物进行克隆测序,测序结果见seqidno:1。
将所得的序列结果在美国国立生物信息中心(ncbi)进行blast检索,选择相似性高的模式菌株作为参比菌株,利用mega5.0软件中的邻接法(neighbor-joining)构建16srdna基因系统发育树,自展值(bootstrap)1000。结果参见附图1所示,菌株pnsb-mhw与rhodoblastussphagnicola多个菌株形成一个分支,16srdna基因序列与rhodoblastussphagnicola(am040096)的模式菌株具有较高的相似性,其中与rhodoblastussphagnicola(am040096)菌株的同源性最高,相似性达98.32%,通过菌种的相似性和同源性的综合判定,经过本领域熟知公认的菌种系统分子水平鉴定及结合菌种的生理生化系统试验验证,证实获得的嗜酸光合细菌属范畴内菌种编号为pnsb-mhw属于一种典型的新菌种。
基于以上生物学特征,将菌株pnsb-mhw鉴定为rhodoblastussphagnicola。该菌株已保藏于布达佩斯条约微生物国际保藏单位:中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称cgmcc)。保藏地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所。保藏日期是2020年10月13日,保藏编号为cgmccno.20882。
(二)萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)ba-bc的分离鉴定
萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)ba-bc分离自新疆阿克苏地区拜城县吐孜柏西村某盐场土壤。采集盐场表层0-10cm盐土,使用lb培养基,其中添加5%的氯化钠,采用稀释梯度法,将不同浓度的稀释液均匀涂布于含盐lb固体平板,置于30℃恒温培养24h,根据聚落形态的不同挑取单菌落划线纯化后进行16srrna基因测序,利用mega5.0软件中的邻接法(neighbor-joining)构建16srdna基因系统发育树,结果参见附图2所示。结果表明,该菌株与萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)具有99.45%的相似性,并且系统发育树分析结果同样表明其归属于萎缩芽孢杆菌聚类,萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)ba-bc属于常见的萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)。
实施例2:rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw的生理化试验
(1)菌株pnsb-mhw活菌细胞色素吸光波长
菌株pnsb-mhw活菌细胞色素吸光波长结果参见附图3所示,500-900nm范围内出现有4个特征峰,分别位于480nm、510nm、590nm和810nm处,其属于典型紫色非硫光合细菌细菌叶绿素a的吸光峰位置,但是与常见的嗜酸光合细菌同属范围内菌种具有鲜明的区别,属于嗜酸光合细菌同属内新菌种的特性。
(2)菌株pnsb-mhw在不同起始ph条件下生长情况
菌株pnsb-mhw在不同起始ph条件下生长情况参见附图4所示,该菌最佳生长ph为5.0-5.5,其生长随ph增加而降低,ph3.5和9.0时其活性完全受到抑制,ph4.0和8.5时能够生长,但活性只有最高活性的30%,ph7.5时其活性还存有60%,因此该菌株属于嗜酸菌,总体喜欢比较酸性环境,但对碱具有一定耐受性,但是与常见的嗜酸光合细菌同属范围内菌种具有鲜明的区别,属于嗜酸光合细菌同属内新菌种的特性。
(3)菌株pnsb-mhw在不同盐浓度条件下生长情况
菌株pnsb-mhw在不同盐浓度条件下生长情况参见附图5所示,在氯化钠浓度0.5%至3%浓度时菌株活菌数较高,1%-1.5%盐浓度条件下菌体生长活性最高,当盐浓度高于3.5%时菌体生长受到显著的影响,其活性下降了70%,当盐浓度大于4%以后其活性基本上完全受到抑制,菌体不生长,但是与常见的嗜酸光合细菌同属范围内菌种具有鲜明的耐盐区别,属于嗜酸光合细菌同属内新菌种的特性。
(4)菌株pnsb-mhw在不同培养温度条件下生长情况
菌株pnsb-mhw在不同培养温度条件下生长情况参见附图6所示,结果显示菌株最适生长温度为30℃,20-25℃时其活性较高,而温度超过40℃时菌株活性生长受到抑制,而当温度为45℃时菌体基本不生长,但是与常见的嗜酸光合细菌同属范围内菌种具有鲜明的生长特性区别,属于嗜酸光合细菌同属内新菌种的特性。
(5)菌株pnsb-mhw在不同光照强度下生长情况
光照强度对菌株pnsb-mhw生长影响情况参见附图7所示,结果显示,该菌株在500至6000lx光强下,菌株生长活性较高,其中以1000-2000lx光照强度下菌株生长性能最高,在弱光500lx时其生长性能也较高,表明其潜在的可以应用于高色度难透光的水体污染物降解。光照强度超过10000lx时其活性受到抑制,表明其细胞色素达到了光饱和,生长受到抑制,但是与常见的嗜酸光合细菌同属范围内菌种具有鲜明的对于光照强度区别,属于嗜酸光合细菌同属内新菌种的特性。
实施例3:rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂的制备
本实施例在实施例1-2的基础上,进一步提供一种rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂的制备方法,具体包括如下步骤:
(1)将保存的菌种rhodoblastussphagnicolapnsb-mhwcgmccno:20882接种于液体改良的nisson&dundas培养基中,于30℃,光照强度1000-2000lx的光照培养箱中静置培养,每天摇动2次,培养3-5天至稳定期,菌体浓度在每升含有10g干菌体;将选用的萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)接种于液体自研培养基中,于30℃、转速为120rad/min的摇床中培养3-5d至稳定期,菌体浓度在每升含有15g干菌。
(2)取步骤(1)培养好的两种菌液,室温下分别进行离心分离,弃上清液,经沉淀,用无菌水充分悬浮,再次离心,重复此步骤3-5次后,用无菌水将沉淀悬浮,获得两种菌株液体种子。
(3)无菌条件下分别将步骤(2)所得rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw与萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)液体种子按体积比例复配,制备获得rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂。
实施例4:rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂的制备
本实施例在实施例3的基础上,考查了菌株pnsb-mhw的培养条件、萎缩芽孢杆菌培养条件以及二者耦合培养条件。
(1)rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw的培养
将菌株pnsb-mhw于改良的nisson&dundas培养基上,于30℃,光照强度1000-2000lux的光照培养箱中静置培养,每天摇动2次,培养3-5d至稳定期,检测发酵液ph值,考察rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw的生长状况,具体数据参见附图3所示。
由附图3数据可知,rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw从初始接种第2d开始进入生长指数期,第8d达到平台期,其菌体静置防治12d活菌数未发生明显下降,培养结束其活菌数6.86x1010cfu/ml。另外,发酵培养基ph值可以看出,rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw能够在初始ph=4.0情况下生存,并且发酵结束后ph=8.0-9.0之间,表明该rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw能够具有广泛的酸碱适应能力,并且其生长过程中能够产碱,但是与常见的嗜酸光合细菌同属范围内菌种具有鲜明的对于能够产碱特性区别,属于嗜酸光合细菌同属内新菌种的特性。
(2)萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)的培养
将分离纯化的萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)在自研培养基上,于30℃、转速1200rpm的摇床中培养3-5d至稳定期。考察萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)的生长状况及发酵液ph变化,具体结果参见附图4。
由附图4数据可知,萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)能够从第2天起菌活数开始大量生长进入指数期,第5天进入对数期,其菌活数随着存放时间的增加15天内并未发现活菌数的下降,培养结束其活菌数9.11×1012cfu/ml。萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)能利用培养基中含有淀粉、葡萄糖等产生酸类物质从而降低发酵液ph,ph值随着培养时间的增加而降低,在第5天时ph降低至4.0左右后稳定在此水平。因此,萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)能够对低ph环境具有耐受能力,其能够利用糖类物质产酸。
(3)rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂的制备
在试验1-2的基础上,本试验以萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)培养基,通过加入灭菌乳酸菌发酵液将培养基ph降低至4.5,将rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw和萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)按照体积比1:1接入培养基。并以单纯只接入菌株pnsb-mhw和单纯只接入萎缩芽孢杆菌为对照组,测定各菌体活菌数和发酵液ph变化,具体结果参加附图10所示。
由附图10数据可知,萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)在起始培养ph=4.5不生长,菌体浓度基本没有变化,而复配rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw后,萎缩芽孢杆菌菌体浓度呈现出上升趋势,其培养16d的菌od值是单独培养的2倍。光合细菌呈现出同样变化曲线,rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw菌od值随着培养时间增加而增加,而复配有萎缩芽孢杆菌后rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw菌体浓度呈现出直线上升趋势,其活菌数是单独培养的4倍左右。同时对培养基ph动态变化监测进行监测,萎缩芽孢杆菌ph没有发生变化维持在初始状态,rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw的ph随培养时间增加而升高,最终升高至7.5左右,而耦合复合菌ph呈现出培养前8天随时间增加而增加,但第9天开始急剧下降,到11天时下降到达最低的5.0,随后又呈现出直线上升趋势,最后ph为9.0左右。表明两种菌的复配能够起到互相促进彼此生长,其主要是通过解除影响双方生长的阻遏物。rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw能够利用芽孢菌分解糖淀粉产生的有机酸生成碱性物质,从而解除芽孢菌的ph阻遏,而芽孢菌阻遏解除后促进其继续生长,分解有机物继续产酸,解除光合菌生长营养物质的缺乏,从而刺激光合细菌生长产碱,调节ph,由于底物有限从而抑制了萎缩芽孢杆菌的生长,同时也抑制了rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw菌体的生长。发酵结束后,培养基ph值为8.5左右,两种菌菌活数均比各自单独培养时活菌数高出数倍,萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)和rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw均出现自絮凝沉淀现象。
实施例5:rhodoblastussphagnicolapnsb-mhwcgmccno:20882耦合菌复合菌剂的优化培养
为了验证rhodoblastussphagnicolapnsb-mhwcgmccno:20882耦合复合菌剂对淀粉废水实际降解效果,以淀粉废水为培养基,探索rhodoblastussphagnicolapnsb-mhwcgmccno:20882与萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)最佳复配比例、接种量、培养方式(光照厌氧,黑暗好氧,光照厌氧-黑暗好氧)对淀粉废水cod降解率和ph的影响,同时对降解后废水的絮凝情况进行了对比。
(1)不同rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw与萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)复合比例对淀粉废水降解效率的影响
其余条件不变,本试验考察不同rhodoblastussphagnicolapnsb-mhwcgmccno:20882与萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)复合比例对淀粉废水降解效率的影响。结果参见附图11所示,由附图11数据可知,rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw(psb)与萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)(ba)体积比例为10:1时,其对淀粉废水cod降解效率最高为98%,发酵结束ph为8.0左右,并且发酵过程ph变化较低,始终能够维持在7-8之间;进一步对降解后废水的絮凝状况进行测定,当rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw(psb)与萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)(ba)体积比为10:1时,絮凝沉降速度为5cm/d。
(2)接种量对淀粉废水cod降解效率试验
在试验(1)活菌数比例确定的基础上,考察接种量和接种方式对淀粉废水降解效率的影响,结果参见附图12所示。由附图12数据可知,随着接种量提高cod降解效率呈现出升高趋势,其中接种量超过15%时淀粉废水降解率均超过90%,基于成本考虑实际应用考虑接种量为15%;在15%接种条件下,进一步对处理方式进行比较,结果参见附图12所示。光照厌氧-黑暗好氧条件下cod降解效率最高为95%,其次时黑暗好氧处理。由于光合细菌能够在厌氧光照条件下快速生长降解cod同时产碱,而萎缩芽孢杆菌属于好氧菌需要在有氧气条件下才能起作用,因此设定的光照厌氧-黑暗好氧条件是首先进行光照厌氧48h,rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw生长产碱,之后厌氧光照:黑暗通氧=12h:12h,进行反应,在此条件下其cod降解效率为95.21%。
(3)中间代谢产物对淀粉降解率影响试验
由于乙酸是诸多厌氧反应的中间代谢产物,也是刺激光合细菌生长重要的底物。因此,进一步的考察了在淀粉废水中添加一定量的乙酸钠,考察其对cod降解效率的影响,结果参见附图13。与对照组相比,添加不同浓度乙酸钠均可以提高淀粉废水cod的降解率,但提高幅度并不大,并且其添加浓度来看添加1g/l的乙酸钠其能够将废水cod降解率提高至98%左右。
实施例6:本发明rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂在淀粉废水降解中的应用
在实施例2-3的基础上,对本发明rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂中rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw与萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)的最佳复配比例进行了验证,考察了随着降解时间延长,rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw耦合复合菌剂对淀粉废水中氨氮,硝氮,总磷,硫醇、硫化氢等指标的影响,具体结果参见附图14。
由附图14数据可知,rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw耦合复合菌剂在最佳条件下,6d对水体中氨氮,硝态氮,总磷降解率均>99%,并且对于淀粉废水恶臭源的硫醇和硫化氢降解效率也达到了98%以上,水质达到了国家污水排放标准。废水处理结束后,测定废水中两种耦合复合菌数,rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw的活菌数能够达到1.19×108cfu/ml,萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)活菌数能够达到6.21×108cfu/ml。rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw和萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)按照体积比10:1比例进行复配,接种量为淀粉废水总体积的15%,30℃,0-72h先进行厌氧光照(1000-2000lx)培养,之后厌氧光照:黑暗好氧=12h:12h继续培养72h,培养前在污水中额外添加1g/l乙酸钠能够使淀粉废水cod降解率达到98.21%,对水体中氨氮,硝氮,总磷,硫醇,硫化氢等污染物降解效率均达到了98%以上,同时发酵结束后发酵液ph=8.0左右,在此ph条件下,菌体开始自絮凝,其能够将污水中悬浮性颗粒以及高色度的颗粒性物质沉淀(8cm/h),从而使废水无需额外处理,就能够排放,可用作绿化原水灌溉或者冲洗回用用水。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所延伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
序列表
<110>新疆农业科学院微生物应用研究所(中国新疆-亚美尼亚生物工程研究开发中心)
<120>一种rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂及其应用
<160>1
<170>siposequencelisting1.0
<210>1
<211>1418
<212>dna
<213>rhodoblastussphagnicola(rhodoblastussphagnicola)
<400>1
atcatggctcagaacgaacgctggcggcaggcctaacacatgcaagtcgaaccgatgtag60
caatacatcagtggcagacgggtgaggaacacgtgggaacataccctttggttcggaata120
actcagggaaacttgagctaataccggataagtcggcaacgagaaagattcatcgccgaa180
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1.一种rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂,其特征在于,所述耦合复合菌剂由rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw与萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)复配组成。
2.如权利要求1所述rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂,其特征在于,所述耦合复合菌剂由rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw与萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)按照体积比为10:1复配组成。
3.如权利要求1所述rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂,其特征在于,所述耦合复合菌剂中rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw与萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)的活菌数均≥109cfu/ml。
4.如权利要求1所述rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂,其特征在于,所述rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏,保藏号:cgmccno:20882,保藏日期:2020年10月13日。
5.如权利要求1所述rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂,其特征在于,所述rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw的基因序列如seqidno:1所示。
6.如权利要求1所述rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂,其特征在于,rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw富集培养基:kh2po40.04g/l,nh4cl0.1g/l,mgcl2﹒6h2o0.01g/l,cacl2﹒2h2o0.05g/l,ch3coona1.0g/l,微量元素母液1ml,复合维生素母液1ml,ph=5.0。
7.如权利要求1所述rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂,其特征在于,rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw分离培养基(rcvbn)(g/l):kh2po40.5g/l,k2hpo40.3g/l,nh4cl1.0g/l,mgcl2﹒6h2o0.2g/l,cacl2﹒2h2o0.5g/l,ch3coona1.0g/l,ch3ch2coona0.5g/l,酵母粉0.1g/l,琼脂7.0g/l,微量元素母液1ml,ph=5.0。
8.一种rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂的制备方法,其特征在于,该制备方法具体包括如下步骤:
(1)将保存的菌种rhodoblastussphagnicolapnsb-mhwcgmccno:20882接种于液体改良的nisson&dundas培养基中,于30℃,光照强度1000-2000lx的光照培养箱中静置培养,每天摇动2次,培养3-5天至稳定期,菌体浓度在每升含有10g干菌体;将选用的萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)接种于液体自研培养基中,于30℃、转速为120rad/min的摇床中培养3-5d至稳定期,菌体浓度在每升含有15g干菌;
(2)取步骤(1)培养好的两种菌液,室温下分别进行离心分离,弃上清液,经沉淀,用无菌水充分悬浮,再次离心,重复此步骤3-5次后,用无菌水将沉淀悬浮,获得两种菌株液体种子;
(3)无菌条件下分别将步骤(2)所得rhodoblastussphagnicolapnsb-mhw与萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)液体种子按体积比例复配,制备获得rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂。
9.如权利要求1所述rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂在降解淀粉废水中的应用。
10.如权利要求9所述rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂在降解淀粉废水中的应用,其特征在于,rhodoblastussphagnicola耦合复合菌剂在淀粉废水中按照质量体积比15%的接种量接种,30℃,光照厌氧培养72h后,进行厌氧光照-黑暗好氧交替培养72h,静置24h待菌体完全自絮凝沉淀后废水降解过程结束。
技术总结