一種培育高密度脫氮硫桿菌的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于生物工程領(lǐng)域，涉及一種培育高密度脫氮硫桿菌（Thiobacillusdenitrificans，ATCC25259）的方法。所述的培菌方法為：往氣升式生物反應(yīng)器中按10～100∶1比例注入菌懸液和營養(yǎng)液；通入空氣代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)械式攪拌進(jìn)行曝氣，曝氣量為800～1200L/h，控制溶解氧濃度水平；維持氣升式生物反應(yīng)器中營養(yǎng)液的pH值為6～8、溫度在25～35℃，電導(dǎo)率為20～60mS/cm。該培菌方法具有菌種培育與脫硫試驗一體化、操作方便安全、培菌迅速、溶解氧供應(yīng)充足且穩(wěn)定、菌種豐富針對性強(qiáng)、馴化方式多樣化等優(yōu)點。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種培育高密度脫氮硫桿菌的方法
本專利技術(shù)屬于微生物培育技術(shù)，應(yīng)用于生物工程領(lǐng)域，具體涉及一種培育高密度脫氮硫桿菌的方法。
技術(shù)介紹
含硫工業(yè)廢氣的治理已成為工業(yè)“三廢”治理和控制大氣污染物的一項重要任務(wù)。目前國內(nèi)外去除含硫廢氣的脫硫技術(shù)主要可分為物理法、化學(xué)法和生物法。用傳統(tǒng)的物理法或化學(xué)法處理含硫氣體，具有使用設(shè)備繁多、工藝復(fù)雜、能耗大、二次污染處理過程復(fù)雜等缺點。微生物法能夠有效脫硫的原因在于所選微生物不僅對廢氣適應(yīng)較快，而且可使污染物得到降解和轉(zhuǎn)化，且具有設(shè)備簡單、費用低、不需再生和氣體后處理、能耗少、管理維護(hù)方便等特點。因此，生物法已逐漸成為脫除含硫氣體的一個重要研究方向。生物脫硫過程主要依靠脫硫菌及菌群的代謝活動，所以高效脫硫微生物及菌群的篩選、培育、構(gòu)建及其代謝機(jī)理是生物脫硫的關(guān)鍵與前提。由于生物酶催化反應(yīng)的專一性，對于不同形態(tài)的硫，適用的脫硫細(xì)菌不一樣。因此廣泛查找自然界能代謝硫化物的微生物，篩選出高效、廣譜脫臭菌群并進(jìn)行深入地微生物學(xué)研究是現(xiàn)今工作重點之一。目前，常見的應(yīng)用于H2S脫硫的無機(jī)化能自養(yǎng)硫桿菌屬（Thiobacillus）主要有氧化亞鐵硫桿菌（T.ferrooxidans）、脫氮硫桿菌（T.denitrificans）、氧化硫硫桿菌（T.thiooxidans）以及排硫硫桿菌（T.thioparus）等。其中，研究最廣泛地是脫氮硫桿菌和氧化亞鐵硫桿菌。一方面，生物脫硫技術(shù)存在著菌種生長周期長，繁殖速度慢，不易調(diào)試，理論研究與實際應(yīng)用相脫節(jié)等主要問題；另一方面，現(xiàn)有的微生物培養(yǎng)主要在價格昂貴的發(fā)酵罐中進(jìn)行，造成微生物培養(yǎng)成本增加，阻礙了生物脫硫技術(shù)在廢氣廢液處理領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。因此，結(jié)合廢氣處理微生物菌劑應(yīng)用的特點，研究適宜的大規(guī)模培養(yǎng)方法，為進(jìn)行含硫工業(yè)廢氣的微生物脫硫奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為解決現(xiàn)有技術(shù)中生物培育時間長、菌種單一、操作困難危險、馴化方式單一等不足，本專利技術(shù)的目的在于提供了一種采用氣升式生物反應(yīng)器進(jìn)行氣液兩相培菌及反應(yīng)器啟動方法，具有培育迅速、菌種豐富針對性強(qiáng)、操作方便安全、馴化方式多樣化等優(yōu)點。本專利技術(shù)培育高密度脫氮硫桿菌的氣升式生物反應(yīng)器，其特征是反應(yīng)器內(nèi)有一同心導(dǎo)流筒，反應(yīng)器上部設(shè)有菌懸液加料口、營養(yǎng)液加液口和尾氣排放口，反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有溫度探頭、pH探頭、溶解氧探頭、電導(dǎo)率探頭和微孔布?xì)馄鳎磻?yīng)器下部設(shè)有進(jìn)氣/液口、空氣曝氣管和營養(yǎng)液廢液出口。溫度探頭、pH探頭、電導(dǎo)率探頭和溶解氧探頭由電控裝置操作控制。本專利技術(shù)所述培育高密度脫氮硫桿菌的培菌方法，其特征是包括：（1）往氣升式生物反應(yīng)器中按比例注入菌懸液和營養(yǎng)液；（2）通入空氣代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)械式攪拌進(jìn)行曝氣，并控制溶解氧濃度水平；（3）控制氣升式生物反應(yīng)器中pH值、溫度在所述菌種適宜的范圍內(nèi)；（4）控制內(nèi)循環(huán)氣升式生物反應(yīng)器中的電導(dǎo)率，并通過定期排放營養(yǎng)液廢液，并補(bǔ)充新鮮營養(yǎng)液，維持電導(dǎo)率在一定內(nèi)范圍。本專利技術(shù)培育高密度菌種方法是：先將菌懸液加入到氣升式生物反應(yīng)器中；然后按照營養(yǎng)液:菌懸液=10~100:1配比，加入滅菌后的營養(yǎng)液，并調(diào)節(jié)初始pH值為中性。營養(yǎng)液包括：Na2S2O38~12g/L,KNO34~6g/L,Na2HPO41~2g/L,KH2PO41~3g/L,MgSO40.2~0.6g/L,NaHCO30.5~2.0g/L,NH4Cl0.2~0.8g/L,CaCl20.02~0.05g/L,MnSO40.01~0.03g/L,FeCl30.01~0.03g/L,微量元素10~20mL/L。所述培育高密度菌種方法中，利用硫代硫酸鹽（S2O32-）為能源，培養(yǎng)時間為1~3天，培養(yǎng)溫度為25~35℃，培養(yǎng)pH為6~8，電導(dǎo)率為20~60mS/cm,曝氣量QAIR為800~1200L/h。本專利技術(shù)所述的脫氮硫桿菌為脫氮硫桿菌（Thiobacillusdenitrificans），革蘭氏染色陰性，光學(xué)顯微鏡下觀察為短桿狀，單個、成對或短鏈狀排列；專性無機(jī)化能自養(yǎng)型，能在好氧和厭氧條件下以硫代硫酸鹽和S2-作為能源進(jìn)行生長。30℃恒溫培養(yǎng)箱中固體平板培養(yǎng)，培養(yǎng)基表面上出現(xiàn)菌落，白色，透明，光滑，呈圓形，直徑0.2~1mm。本專利技術(shù)的優(yōu)點是：用氣升式生物反應(yīng)器進(jìn)行脫氮硫桿菌的培養(yǎng)，脫氮硫桿菌的培育密度可更快達(dá)到較高水平，反應(yīng)器能夠給菌種提供更充足的溶解氧，且溶解氧的變化較穩(wěn)定，培育系統(tǒng)具有啟動迅速、菌種豐富針對性強(qiáng)、操作方便安全、馴化方式多樣化等優(yōu)點。因此可見，氣升式生物反應(yīng)器在脫氮硫桿菌的培養(yǎng)方法具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。本專利技術(shù)的脫氮硫桿菌培育的新型裝置和工藝，整合集成多項高新技術(shù)，建立具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的生物反應(yīng)器式脫氮硫桿菌的高密度培育技術(shù)體系。而且氣升式生物反應(yīng)器還將在廢水廢氣處理、氣體凈化或分離等化工領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。該試驗對提高我國脫硫菌種培育技術(shù)與工藝水平，為將來脫硫菌種培育企業(yè)的技術(shù)改造與革新進(jìn)行必要的尖端技術(shù)儲備與新型生物反應(yīng)器的研發(fā)與升級均具有重要指導(dǎo)意義。附圖說明圖1為本專利技術(shù)實施例中氣升式生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1空氣曝氣管，2營養(yǎng)液廢液排出口，3進(jìn)氣口，4菌懸液加料口，5尾氣排放口，6營養(yǎng)液加液口，7控溫夾套，8固定條，9導(dǎo)流筒，10溶解氧電極，11pH電極，12電導(dǎo)率電極，13溫度探頭，14微孔布?xì)馄鳌D2培養(yǎng)時間對脫氮硫桿菌生長活性影響。圖3培養(yǎng)溫度對脫氮硫桿菌生長活性影響。圖4pH值對脫氮硫桿菌生長活性影響。圖5曝氣量對脫氮硫桿菌生長活性影響。具體實施方式下面通過實施例和附圖，對本專利技術(shù)加以詳細(xì)描述。如附圖1所示，本專利技術(shù)實施通過氣升式生物反應(yīng)器來實現(xiàn)的，氣升式生物反應(yīng)器內(nèi)部有一導(dǎo)流筒9，通過上下兩個固定條8，固定于反應(yīng)器中心，導(dǎo)流筒下端距微孔布?xì)馄?4處10～30cm。反應(yīng)器上部設(shè)有菌懸液加料口4、營養(yǎng)液加液口6、尾氣排放口5。反應(yīng)器下部設(shè)有進(jìn)氣/液口3，底部設(shè)有空氣曝氣管1，曝氣管1與微孔布?xì)馄?4相通，并有營養(yǎng)液廢液排出口2；為控制溶解氧濃度、pH值和電導(dǎo)率值，反應(yīng)器還設(shè)有在線檢測的溶解氧電極10、pH電極11和電導(dǎo)率電極12，反應(yīng)器的溫度通過溫度探頭13測定，由反應(yīng)器外部的控溫夾套7來維持穩(wěn)定。所用分析測試方法為：脫氮硫桿菌生長曲線中生長指標(biāo)OD（OpticalDensity）值采用7230G型分光光度計測定。實施例1按配方配備所需的營養(yǎng)液，置入三角瓶包扎后放入蒸汽滅菌鍋中，進(jìn)行高壓濕熱滅菌，在121℃~123℃、0.12MPa下，滅菌20~30min,取出冷卻至室溫。使用上述滅菌營養(yǎng)液，以S2O32-為能源，溫度為30℃,pH=7，脫氮硫桿菌接種量為10%，進(jìn)行培養(yǎng)，分別在0h,5h,15h,20h,25h,30h,40h,45h,50h,55h,65h,70h,75h,90h,100h取樣測OD420，用未接種營養(yǎng)液作為對照。試驗結(jié)果圖2表明：脫氮硫桿菌生長迅速，在15h內(nèi)保持在延滯期，菌體數(shù)目略有增長，然后細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)生長期，在此階段（15h~30h），細(xì)菌生長活躍，大量繁殖。30h后菌種進(jìn)入穩(wěn)定期，穩(wěn)定期能夠維持較長時間，生長70h后，由于營養(yǎng)元素的逐漸消耗，細(xì)菌的生長進(jìn)入衰亡期。實施例2使用上述滅菌營養(yǎng)液，以S2O32-為能源，脫氮硫桿菌接種量為10%本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種培育高密度脫氮硫桿菌的方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行：（1）往氣升式生物反應(yīng)器中注入菌懸液和營養(yǎng)液，先將菌懸液加入到氣升式生物反應(yīng)器中，然后按營養(yǎng)液：菌懸液=10~100:1配比，加入營養(yǎng)液，并調(diào)節(jié)混合液初始pH值為中性；所述營養(yǎng)液包括：Na2S2O38~12g/L、KNO34~6g/L、Na2HPO41~2g/L、KH2PO41~3g/L、MgSO40.2~0.6g/L、NaHCO30.5~2.0g/L、NH4Cl0.2~0.8g/L、CaCl20.02~0.05g/L、MnSO40.01~...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郝愛香，毛松柏，孔京，朱燕，
申請(專利權(quán))人：中國石油化工股份有限公司，南化集團(tuán)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：