一株高效去除含磷废水中磷的希瓦氏菌及其应用的制作方法

日期: 2024-04-14 02:02:55|浏览: 55|编号: 48092

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一株高效去除含磷废水中磷的希瓦氏菌及其应用的制作方法

发明涉及废水除磷技术领域,具体涉及一株能高效去除含磷废水中磷的希瓦氏菌菌株及其应用。

背景技术:

磷是生物体的重要元素,是生物生长必需的营养物质。 然而淡水中磷含量过高会导致水体富营养化,影响水质和生态平衡。 富营养化给我国旅游、工业、农业、养殖业带来巨大危害。 因此,有效降低废水中磷浓度是迫切需要解决的水污染问题。

废水中的磷通常以磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷的形式存在。 根据工作机理不同,废水除磷的主要方法有物理化学除磷、生物除磷和人工湿地除磷。 目前国内外广泛采用化学沉淀法和生物除磷法,除磷效果良好。

化学沉淀法是利用金属阳离子与磷酸盐结合形成不溶性金属磷酸盐沉淀的过程。 常用的沉淀剂有钙盐、铝盐和铁盐。 该方法会产生大量化学污泥,造成二次污染。 同时沉淀剂的成本较高,导致处理成本较高。 残留金属离子浓度也较高,化学沉淀法不适合处理低磷废水。

与化学沉淀法相比,生物除磷法具有效率高、成本低、环境友好等优点。 传统的生物方法可以通过两种方式实现生物除磷:一是单纯依靠微生物在自身生长过程中需磷来达到除磷的目的,但这种方法很难去除更多的磷。 另一种方法是控制反应器内的反应条件,使微生物吸收超过自身生长需要的过量磷,并以多磷的形式储存在细胞内,这需要富磷细菌的作用。 依靠蓄磷细菌作用的强化生物除磷系统是目前应用最广泛的生物除磷方法。 但在处理高盐废水时,如海水厕所冲厕废水,高盐环境会对微生物产生抑制作用,即使废水盐度稀释到1%时也难以处理,而与硝化细菌和反硝化细菌相比,除磷细菌对盐度更加敏感。 有文献报道,当盐度从0%上升到0.4%时,盐度对氮的去除没有影响,而磷的去除率则从85%下降到25%。 因此,传统的生物除磷方法在处理高盐废水方面受到很大限制。 同时,生物污泥也存在驯化周期长、启动困难等缺点。 近年来研究发现微生物金属磷酸盐沉淀是一种新的、有效的废水除磷方法。 据文献报道,污水处理厂污泥引起的羟基磷酸钙沉淀的除磷量占好氧颗粒污泥除磷总量的45%。 但继续提高其除磷效果难度大、成本高。 深海金属磷酸盐沉淀菌可以通过诱导金属磷酸盐沉淀的形成来提高除磷效果。 该方法操作简单,成本低,生成的羟基磷酸钙材料生物利用度高。

因此,开发生长在深海等高盐环境中、具有耐盐特性、能产生金属磷酸盐沉淀的除磷细菌,对于废水中磷的去除具有重要意义。

技术实现要素:

针对现有技术中存在的上述问题,本发明提供了一种能够同时高效去除含磷废水中的磷并利用家用合成钙磷沉淀物(纳米材料)的希瓦氏菌CF8-6菌株。废水。

具体地,本发明涉及以下技术方案:

本发明的一个目的是提供一种能够高效去除含磷废水中磷的希瓦氏菌CF8-6菌株。 该菌株于2016年3月29日保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏地址为:湖北省武汉市武昌珞珈山,保藏号:。

该菌株是从华南海底泥中分离得到的。 该菌株能在温度5-35℃、pH 5.8-9.8、盐度0-12%的严格需氧培养条件下生长,并具有良好的除磷效果。 细菌细胞的形态特征是革兰氏染色阴性,电镜下观察为有荚膜和鞭毛的杆菌。 该菌株固体培养24小时后菌落特征为圆形、乳白色。

使用试剂盒提取菌株CF8-6的DNA,通过PCR扩增序列,得到菌株CF8-6的序列,如序列表所示: 1.使用BLAST程序比较菌株之间的核苷酸同源性。菌株CF8-6的序列和注册序列,并构建系统发育树。 CF8-6菌株属于希瓦氏菌属()。

本发明的另一个目的是提供上述希瓦氏菌(.)CF8-6的培养方法,包括:将菌株.CF8-6在海水LB液体培养基中25℃培养24小时,制备得到活化菌液; 可以通过进一步离心收集希瓦氏菌(.)CF8-6细胞。

海水LB的配方为:1%蛋白胨,0.3%酵母粉,用老海水配制,海水盐度为3.5%。

本发明还提供一种细菌制剂,其包含上述希瓦氏菌(.)CF8-6细胞或希瓦氏菌(.)CF8-6培养物。

此外,本发明还提供了上述菌株或菌剂在废水除磷中的应用。

本发明的菌株或菌剂可用于从含盐废水或无盐废水中去除磷。 特别地,本发明的细菌菌株或细菌制剂对于处理高盐废水例如海水冲厕废水极其有效。 本发明高盐废水中的盐度可达15%。 优选地,本发明的菌株或菌剂用于处理盐度为0%-10%的废水中的磷。

具体地,本发明涉及一种含盐废水的除磷方法,包括:

(1)培养CF8-6,得到活化菌液;

(2)将活化后的菌液以10%(v/v)的比例接种到含盐废水中进行培养和除磷。

优选地,步骤(1)为:将菌株CF8-6在海水LB液体培养基中25℃培养24小时,制备活化菌液。

优选地,步骤(2)中的培养条件为需氧。

本发明具有以下优点:

(1)本发明菌株对环境条件适应性强,可在无盐、高盐、较宽的pH、温度、营养盐范围内生长,能高效去除废水中的磷,使废水中的磷降至0.5mg/L以下,达到排放标准。 特别是本发明菌株对海水冲厕废水等高盐废水具有良好的除磷净化效果,有利于解决淡水资源短缺问题,建立有效的海水冲厕。 废水利用系统具有良好的利用价值;

(2)除磷过程中,本发明菌株只需活化后接种到含磷废水中培养即可。 步骤简单,操作容易,成本低;

(3)本发明菌株可以在单一好氧条件下实现除磷,简化了除磷工艺,提高了除磷工艺的可操作性,为生物除磷提供了新的途径;

(4)本发明菌株在低饱和废水系统中以金属磷酸盐沉淀(本发明系统中钙磷沉淀)的形式实现除磷。

附图说明

图1 菌株CF8-6的系统发育树

图2a 不同盐度下CF8-6的生长曲线

图2b CF8-6在不同盐度下的除磷率

图3 菌株CF8-6合成的金属磷酸盐沉淀观察,a:原子力显微镜图像(AFM) b、c:纳米颗粒透射电子显微镜图像(TEM)

详细方式

实施例1除磷菌的筛选及鉴定

希瓦氏菌菌株(.)CF8-6的筛选分离过程如下:

(1)从南海泥浆中分离到多株菌株。 将部分从南海淤泥中分离的菌株接种于海水LB液体培养基中,25℃培养24小时,得到活化菌液;

(2)将上述步骤(1)得到的活化菌液按10%的比例接种到模拟高盐废水中,在25℃条件下培养,选择去除率高于90%的菌液12点和24点。 再次筛选菌株;

(3)按照步骤(1)(2)对步骤(2)得到的菌株进行再次筛选,增加采样时间,选出除磷速度和除磷率最佳的菌株,命名为CF8-6。

上述LB培养基成分:

用蛋白胨10g/L、酵母抽提物3g/L、老海水配制,海水盐度为3.5%。

模拟高盐生活废水成分如下:

·H2O1.5g/L、.75g/L、MgSO4·7H2O1.18g/L、.9g/L、·2H2O0.066g/L(P:10mg/L)、/L。

所有培养基在使用前均在 121°C 下灭菌 20 分钟。 接种在干净的工作台上进行。 将菌株保存于1.5mL离心管中(含600uL菌液和300uL甘油),并于-80℃超低温冰箱中长期保存。

该菌株生理生化特性:菌株CF8-6能在温度5-35℃、pH 5.8-9.8、盐度0-12%的严格需氧培养条件下生长,并具有良好的除磷效果。 细菌细胞形态特征革兰氏染色阴性,电镜下观察为杆菌,有荚膜和鞭毛。 该菌株固体培养24小时后菌落特征为圆形、乳白色。

该菌株的分子生物学鉴定:

使用试剂盒提取菌株CF8-6的DNA,通过PCR扩增序列,得到菌株CF8-6的序列,如序列表所示: 1.使用BLAST程序比较序列之间的核苷酸同源性对菌株CF8-6和登记序列进行分析,发现菌株CF8-6属于希瓦氏菌属(),故将该菌株命名为CF8-6。 ,该菌株的系统发育树如图1所示。

菌株CF8-6的序列如下:

(:1)。

希瓦氏菌(.)CF8-6于2016年3月29日保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏地址为:湖北省武汉市武昌珞珈山,保藏号为:。

实施例2菌株CF8-6废水除磷试验

菌株CF8-6在水处理中的应用方法如下:

(1)将菌株CF8-6在海水LB液体培养基中25℃培养24小时,制备活化菌液。

(2)将步骤(1)得到的活化菌液按10%的比例接种到模拟废水中不同盐度的废水中(盐度范围为0%-20%),25℃培养。 在不同时间测量上清液中磷的浓度,并在600 nm波长下测量生物量。 获得了该菌株的除磷效率以及该菌株在不同盐度范围内的生长曲线。 水处理效果数据如图2a和图2b所示。 展示。

从图2a和图2b可以看出,本发明菌株CF8-6在含盐废水中具有非常高的除磷效率,特别是在盐度10%及以下的废水中,10小时内除磷率可以达到99%以上; 即使对于盐度为12%和15%的废水,本发明的菌株CF8-6也具有优异的除磷率。

上述模拟废水配方除盐度值外与菌株筛选所用废水配方浓度相同,磷浓度(以P计算)为10mg/L。

实施例3 应变。 CF8-6废水除磷过程中金属磷酸盐沉淀的微观形貌

(1)将菌株CF8-6在海水LB液体培养基中25℃培养24小时,制备活化菌液;

(2)将步骤(1)得到的菌液离心洗涤,按10%的比例放入模拟废水中。 活化菌液的离心参数为:25℃条件下离心10分钟,48小时,离心。 获得菌体,离心速度为,时间为10分钟(根据菌液体积而定,重点是速度);

(3)将步骤(2)得到的菌体用去离子水洗涤两次,转速15分钟,每次15分钟。 处理后,进行透射电子显微镜(TEM)观察。

(4)将步骤(2)得到的细菌细胞进行处理,并用原子力显微镜观察。

海水LB的配方为:1%蛋白胨,0.3%酵母粉,用老海水配制而成。

模拟废水(高盐高磷)配方:H2O1.5g/L、.75g/L、MgSO4 7H2O1.18g/L、.9g/L、甘油磷酸二钠盐(50mg/L以P计)/L、CaCl2 (以Ca 80mg/L计),溶于去离子水中。

如图3所示,本发明菌株CF8-6在培养过程中利用废水中的原料合成金属磷酸盐沉淀。

需要说明的是,以上实施例仅用于说明本发明的技术方案,并不用于限制本发明。 尽管已经结合给出的实施例对本发明进行了详细描述,但是本领域的普通技术人员可以根据需要对本发明的技术方案进行修改或等同替换而不脱离本发明技术方案的精神和范围。本发明的。

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