一种包含涅氏短状杆菌的生物活性填料的制备方法技术

本发明专利技术属于环境治理领域，具体涉及一种含有涅氏短状杆菌的微生物活性填料的制备方法。所述涅氏短状杆菌具体为涅氏短状杆菌(Brachybacterium nesterenkovii)NY‑1,保藏编号为CGMCC No.13747。所述方法制备的含有涅氏短状杆菌NY‑1的微生物活性填料具有较高的降解有机氯的效率，可达90‑96％；并且优势菌的适应期短，1周内可以快速开始降解反应，应用在净化含有机氯的废气生物反应器中，能够缩短启动期。

Preparation method of bioactive filler containing short bacillus of Nirvana

The invention belongs to the field of environmental treatment, in particular to a preparation method of a microbial active filler containing Brevibacterium nigricans. The Brevibacterium nigricans is specifically Brachybacterium nesterenkovii NY_1, and the preservation number is CGMCC No. 13747. The microbial active filler containing Brevibacterium nigricans NY_1 prepared by the method has a high efficiency of degrading organochlorine, up to 90_96%; and the adaptability period of the dominant bacteria is short, and the degradation reaction can start quickly within one week, and the start-up period can be shortened when it is applied to the waste gas bioreactor containing organochlorine.

【技术实现步骤摘要】
一种包含涅氏短状杆菌的生物活性填料的制备方法
:本专利技术属于环境治理领域，具体涉及一种包含涅氏短状杆菌(Brachybacteriumnesterenkovii)NY-1的生物活性填料的制备方法。
技术介绍
：有机氯农药是用于防治植物病虫害的组成成分中含有有机氯元素的有机化合物，是公认的很重要的一类持久性有机污染物。在有机氯农药生产及农药废水处理过程中，具有挥发性的农药产品或中间体，从液相挥发，逸散到空气中，形成空气污染。易挥发的农药及中间体包括：敌百虫、敌敌畏、三氯化磷、滴滴涕、三氯乙醛脲、三氯乙酸钠、六六六、艾氏剂、氯丹、异狄氏剂、七氯、毒杀芬、六氯苯、灭蚁灵、三氯乙醛等，这些物质大多数具有刺鼻的气味，有些物质如三氯乙醛，属于致癌性、致突变性和致畸性的三致性物质。三氯乙醛无色易挥发油状液体，有刺激性气味，沸点97.8℃，熔点-57.5℃，相对密度1.5121，折射率1.4580，溶于水、乙醇、乙醚和氯仿，与水化合生成三氯乙醛水合物，以乙醇为原料在80～90℃下与氯反应生成三氯乙醛与醇合三氯乙醛的混合物，再与浓硫酸反应，经蒸馏而制得，用作有机合成原料。如用于制造滴滴涕、敌百虫、敌敌畏等杀虫剂及三氯乙醛脲除草剂，不仅对生态环境造成严重影响，而且对人体健康具有极大危害。长期处于易挥发的有机氯农药环境中，会引起头痛、头晕、眼红充血、流泪怕光、咳嗽、咽痛、乏力、出汗、流涎、恶心、食欲不振、失眠以及头面部感觉异常等，中度中毒者除有以上述症状外，还有呕吐、腹痛、四肢酸痛、抽搐、紫绀、呼吸困难、心动过速等；重度中毒者除上述症状明显加重外，尚有高热、多汗、肌肉收缩、癫痫样发作，甚至死亡。目前，含有机氯挥发性有机物质的废气的处理技术包括吸收处理技术、催化燃烧处理技术、液体吸收处理技术、生物处理技术、光催化氧化处理技术、低温等离子处理技术、膜基吸收技术等。与其它物理化学处理方法相比，生物处理方法具有处理效果好、投资及运行费用低、安全性好、无二次污染、易于管理等优点。其原理是利用微生物的生物氧化作用将有机氯转化为CO2、H2O、氯酸盐、氢离子和其他(式1)。在废气处理生物反应器中，通常装填一定厚度的填料作为微生物的载体，使微生物形成的生物膜能够附着在填料颗粒上，而且还能向微生物提供必须的营养。生物填料的材质、比表面积的大小、布气性能、强度和密度等因素直接影响废气的处理效率和生物反应器的运行可靠性。填料的种类有很多，可分为有机填料和无机填料。有机填料包括聚氨酯、聚乙烯、堆肥材料等；无机填料包括活性炭、陶粒、火山岩、珍珠岩等。每种填料各具特点。颗粒活性炭、陶粒、火山岩、聚氨酯等材料，表面粗糙、孔隙率高、比表面积大，表面具有亲和性，易于微生物附着和生长，形成生物膜，且性质稳定，不会分解。因此，应用较多。但是聚氨酯材料质地软，机械性能差，长期使用易发生填料层塌陷现象；陶粒、火山岩等材料含有大量的矿物质，受水、废气、以及微生物的侵蚀，表面形成松散堆积物，堵塞气路，增大填料层的压力损失，使反应器处理效果下降，能耗增加。净化含有机氯废气的生物反应器的接种物多为有机氯农药污染土壤或是污水处理厂的活性污泥，微生物适应期长，生物反应器启动慢。接种驯化富集后的功能菌，可以缩短生物反应器的启动时间。但是，在试验室驯化富集的微生物，竞争能力弱，在实际应用中，通常被竞争能力强的微生物取代。
技术实现思路
：为了解决现有技术中挥发性有机氯处理效率低、微生物在混合载体表面负载不均匀、启动慢、长期使用填料出现塌陷的问题，本专利技术提供一株涅氏短状杆菌(Brachybacteriumnesterenkovii)NY-1，并将该菌株应用到脱除含有机氯废气中。本专利技术所涉及的涅氏短状杆菌(Brachybacteriumnesterenkovii)NY-1,为从含三氯乙醛、敌百虫、敌敌畏、三氯化磷等物质的农药废水驯化、分离得到的分离菌。该菌株已于2017年3月10号保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCCNo.13747，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，邮编100101。该菌株特点如下：革兰氏阳性菌，形态为短杆状，大小为(0.5～0.75)μm×(1.0～2.5)μm，不产内生孢子，无运动性；NY-1菌株可以利用L-乳酸、乙酸、丙酮酸、α-酮基-戊二酸、D-半乳糖、龙胆二糖、α-D-葡萄糖和D-木糖等多种糖类物质作为该菌株的碳源,也可以利用L-丙氨酸、L-谷氨酸、L-天冬酰胺和丁二胺作为它的氮源；NY-1菌株可以产过氧化氢酶、酯化酶、乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶等多种酶。生长温度为20-37℃，最适生长温度为30℃。生长pH为6-11，最适宜生长的pH为7。可利用鼠李糖、D-蔗糖、D-蜜二糖等产酸，在pH为11的强碱性环境下仍能生存。本专利技术还提供一种微生物活性填料，所述微生物活性填料是由涅氏短状杆菌(Brachybacteriumnesterenkovii)NY-1菌悬液吸附于填料上，并将填料装填在网面空心球中制备而成，可更好的处理净化含有机氯的废气。所述填料为聚氨酯泡沫块、陶粒、火山岩或分子筛中的一种或多种；所述填料密度为20-900kg/m3,孔隙率为55-90％，粒径为4-85mm；所述的微生物菌悬液与填料的质量比为2-90∶10；所述的微生物活性填料中涅氏短状杆菌NY-1菌体浓度为2.5×107CFU/g-1.0×1010CFU/g(填料)；所述的网面空心球材质为聚乙烯、聚氯乙烯或聚丙烯；所述的网面空心球直径6cm，由两个半球组成，每个半球表面多孔，每个孔的孔径2-8mm；所述的网面空心球中部有一圈加固环，加固环上设有锁扣，便于开启和闭合两个半球。所述填料的具体制备步骤如下：(1)涅氏短状杆菌NY-1菌悬液的制备①将涅氏短状杆菌NY-1经斜面培养后接入液体发酵培养基，按10-25％接种量进行逐级扩大发酵培养；发酵培养条件为：于36℃，通风量10-100L/min，溶解氧>2.0mg/L,罐压0.03-0.10Mpa条件下，培养时间48h；所述液体发酵培养基的组成为：葡萄糖0.5g，KH2PO42.0g，NaHCO32.0g，KNO32.0g，NH4Cl0.5g，MgCl2·6H2O0.5g，FeSO4·7H2O0.01g，水1000ml，pH值6.8-7.2，121℃灭菌20min，灭菌后冷却至室温再加入2.0mg/L三氯乙醛；②发酵培养结束后，将发酵液置于冷冻离心机中于4℃，2000-8000rpm，离心10-20min，弃去上清液，沉淀用无菌营养液稀释，获得菌体浓度为0.5-1.5g/L涅氏短状杆菌NY-1菌悬液；所述无菌营养液的组成为：葡萄糖0.5g，KH2PO42.0g，NaHCO32.0g，KNO32.0g，NH4Cl0.5g，MgCl2·6H2O0.5g，FeCl2·7H2O0.01g，水1000ml，pH值6.8-7.2，121℃灭菌20min；(2)微生物活性填料的制备：①将方块体或颗粒形状的填料填充到网面空心球中，网面空心球同填料质量比为100：100-450:；②将步骤(1)制备的涅氏短状杆菌NY-1菌悬液通过网面空心球的孔喷淋到方块体或颗粒形状的填料的表面；③本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包含涅氏短状杆菌的微生物活性填料的制备方法，其特征在于，所述微生物活性填料是由涅氏短状杆菌NY‑1菌悬液吸附于填料上，并将填料装填在网面空心球中制备而成；所述涅氏短状杆菌具体为涅氏短状杆菌(Brachybacterium nesterenkovii)NY‑1,保藏编号为CGMCC No.13747。所述填料的具体制备步骤如下：(1)涅氏短状杆菌NY‑1菌悬液的制备①将涅氏短状杆菌NY‑1经斜面培养后接入液体发酵培养基，按10‑25％接种量进行逐级扩大发酵培养；②发酵培养结束后，将发酵液置于冷冻离心机中于4℃，2000‑8000rpm，离心10‑20min，弃去上清液，沉淀用无菌营养液稀释，获得菌体浓度为0.5‑1.5g/L涅氏短状杆菌NY‑1菌悬液；(2)微生物活性填料的制备：①将方块体或颗粒形状的填料填充到网面空心球中，网面空心球同填料质量比为100：100‑450:；②将步骤(1)制备的涅氏短状杆菌NY‑1菌悬液通过网面空心球的孔喷淋到方块体或颗粒形状的填料的表面；③将负载有填料的网面空心球放入旋转混合器中旋转混合；④再次向装有填料的网面空心球表面喷淋涅氏短状杆菌NY‑1菌悬液；重复步骤①‑④2‑3次，使空心球表面以及孔中填料上均附载有菌细胞，获得涅氏短状杆菌NY‑1菌体浓度达到2.5×107CFU/g‑1.0×1010CFU/g(填料)的微生物活性填料，4℃保存备用。...

【技术特征摘要】
1.一种包含涅氏短状杆菌的微生物活性填料的制备方法，其特征在于，所述微生物活性填料是由涅氏短状杆菌NY-1菌悬液吸附于填料上，并将填料装填在网面空心球中制备而成；所述涅氏短状杆菌具体为涅氏短状杆菌(Brachybacteriumnesterenkovii)NY-1,保藏编号为CGMCCNo.13747。所述填料的具体制备步骤如下：(1)涅氏短状杆菌NY-1菌悬液的制备①将涅氏短状杆菌NY-1经斜面培养后接入液体发酵培养基，按10-25％接种量进行逐级扩大发酵培养；②发酵培养结束后，将发酵液置于冷冻离心机中于4℃，2000-8000rpm，离心10-20min，弃去上清液，沉淀用无菌营养液稀释，获得菌体浓度为0.5-1.5g/L涅氏短状杆菌NY-1菌悬液；(2)微生物活性填料的制备：①将方块体或颗粒形状的填料填充到网面空心球中，网面空心球同填料质量比为100：100-450:；②将步骤(1)制备的涅氏短状杆菌NY-1菌悬液通过网面空心球的孔喷淋到方块体或颗粒形状的填料的表面；③将负载有填料的网面空心球放入旋转混合器中旋转混合；④再次向装有填料的网面空心球表面喷淋涅氏短状杆菌NY-1菌悬液；重复步骤①-④2-3次，使空心球表面以及孔中填料上均附载有菌细胞，获得涅氏短状杆菌NY-1菌体浓度达到2.5×107CFU/g-1.0×1010CFU/g(填料)的微生物活性填料，4℃保存备用。2.如权利要求1所述的一种包含涅氏短状杆菌的微生物活性填料的制备方法，其特征在于，发酵培养条件为：于36℃，通风量10-100L/min，溶解氧>2.0mg/L,罐压0.03-0.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰华春，刘会娟，曲久辉，齐维晓，安晓强，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11