[发明专利]一种厌氧氨氧化菌干粉菌剂制备与保藏的方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种厌氧氨氧化菌干粉菌剂制备与保藏的方法，属于含氮废水生物处理技术领域，特别涉及到一种在高温烘干环境下为菌种提供保护机制的保护剂。

背景技术

厌氧氨氧化是以NH₄⁺-N为电子供体、NO₂^--N为电子受体生成N₂的微生物反应。该技术与传统的硝化反硝化脱氮技术相比，不需有机碳源，节省碳源100％、节省63％曝气量、剩余污泥产量减少80％，不需额外投加碱度，，被国内外公认为是一种可持续的污水生物脱氮技术。但因其倍增时间长(约10.5天)，增长缓慢，纯种培养难以进行，导致应用于实际废水处理启动周期过长，世界第一个工业化厌氧氨氧化工艺处理氨氮废水装置用时3.5年之久，因此培养保藏厌氧氨氧化菌，建立菌种储库，为污水处理应用提供足够量的菌种成为工业化规模应用的关键^[1]。[1]褚美红，姬玉欣，叶小青等.厌氧氨氧化菌种的低温保藏条件.杭州师范大学学报(自然科学版).2014(02):164-167.

菌种保藏的方法很多，常见的有液体石蜡法、沙土保藏法、液氮法、冷藏法、冷冻法、冻干法及凝胶包埋法等。其原理主要是根据微生物的生理生化特点，人为创造低温、干燥或缺氧条件，抑制微生物的代谢作用，使其生命活动降至最低程度或处于休眠状态，使菌株很少发生突变，以达到保持纯种的目的^[2]。[2]付美红，王耀耀，朱妍妍等.微生物菌种的保藏方法.河北化工.2010(4)：33-34.

当前，厌氧氨氧化菌种保藏的方法集中于冷藏法、冷冻法及冻干法，同时添加低温保护剂(如二甲亚砜、海藻糖、甘油、葡萄糖、聚乙烯醇、海藻酸钠等)、保藏基质(NH₄⁺-N、NO₂^--N等)或缓冲液(钼酸盐、NO₃^--N等)，实验证明对厌氧氨氧化菌种保藏起到一定的积极作用。但冷藏法保藏效果较差，菌体死亡率较高；冷冻法、冻干法设备成本高且操作繁琐，同时不利于大规模的工业化应用。而高温烘干法可节约设备及时间成本，与此同时方便菌种的运输，但目前尚无相关文献报道。

厌氧氨氧化菌对环境条件苛刻的本性决定了需要寻求一种长远高效的保藏方法。在进行干法保藏时，需考虑干燥温度、干燥时间、保护剂、保藏温度及活性恢复措施对厌氧氨氧化菌保藏效果的影响。

发明内容

本发明针对目前厌氧氨氧化保藏技术的不足，提出了一种真空烘干法进行厌氧氨氧化菌干法保藏的优化方法。该方法操作简便，耗时短，能够实现厌氧氨氧化菌短期保藏及工业化应用的目标。

本发明的技术方案：

一种厌氧氨氧化菌干粉菌剂制备与保藏的方法，步骤如下：

(1)将待保藏的厌氧氨氧化菌混培物取出，离心，弃去上清液；再加入0.01M磷酸盐缓冲溶液、涡旋器涡旋混匀，离心去除上清液，重复三次，得到厌氧氨氧化菌沉淀物；

(2)将步骤(1)得到的厌氧氨氧化菌沉淀物与质量分数为1～3％的海藻酸钠溶液按照质量体积比5:8混合，混合过程进行氮气吹扫；

(3)将步骤(2)得到的混合物置于真空干燥箱中，抽真空至压力至25KPa以下，温度为50～70℃，烘干，得到含水率为15～30％的厌氧氨氧化菌干粉菌剂；

(4)干燥结束后，将厌氧氨氧化菌干粉菌剂进行真空封口，置于4℃环境下避光保存备用。

步骤(2)的混合过程避光处理。

本发明的有益效果：

1.海藻酸钠作为烘干保护剂减少了厌氧氨氧化菌在50～70℃环境下的细胞损坏，有效降低了其死亡率，流式细胞仪测试结果显示其存活率在保存初期(10～15天)在95％以上；

2.利用冻干法进行干粉制备时干燥时间较长，一般为24～48h，而此方法在最优温度下干燥时间仅仅为5～7h。

3.在将保存一个月后的干粉投入反应器中进行实验时，在为期30天的连续实验结束时，厌氧氨氧化反应器的比厌氧氨氧化活性(SAA)可从启动时的0％提高到40％，相较于新鲜的菌液而言。这对于30天的启动时间而言，活性恢复效果达到了较好的效果。

附图说明

图1为不同烘干温度下下菌种的烘干时间及存活率，其中海藻酸钠浓度为2％(质量分数)，使用仪器为流式细胞仪。

图2为2％海藻酸钠作为保护剂的连续实验三氮浓度变化图，其中烘干温度为60℃。