一种VOCs增溶菌的开放式发酵培养方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种VOCs增溶菌的开放式发酵培养方法和装置。首先将含有VOCs增溶菌的样品在无菌条件下摇床驯化得到驯化种液；再在无菌条件下转接驯化种液进行连续曝气培养，培养容器用若干层透气的过滤材料封口；按照相同的方法进行多次转接培养，每次转接，对容器进行封口的过滤材料减少一层；待发酵体系逐渐稳定后，转接条件由无菌条件变为自然条件；当过滤材料完全减掉时，发酵培养基也不再灭菌，实现完全开放式自然培养。直接用本发明专利技术的增溶菌完全开放式的自然发酵体系和装置得到的发酵液对VOC等进行增溶，增溶效果优异，可大幅降低生产成本，易实现大规模工程生产应用，为BST的大批量生产提供技术支持，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种VOCs增溶菌的开放式发酵培养方法和装置
本专利技术属于有机污染物降解
更具体地，涉及一种VOCs增溶菌的开放式发酵培养方法和装置。
技术介绍
石油化工、制药、油漆、涂料、电子制造、表面防腐、制鞋、印刷及交通运输等行业在生产及使用过程中产生大量挥发性有机物（简称VOCs），挥发性有机物（volatileorganiccompoundsVOCs）定义为熔点低于室温，沸点在50～260℃之间的有机化合物的总称，目前已鉴定的VOCs达300多种，最常见的是苯、甲苯、二甲苯、三氯甲烷、丙酮及丁酮等。VOCs的许多成分具有毒性，有的还具有致癌作用；如苯和甲苯是VOCs相关行业使用广泛的有机溶剂，它们以气态形式存在于空气中，进入人体后可长期滞留，即使低浓度也会带来持续性损害，长期与之接触有引发白血病的可能，苯已被世界卫生组织列为强致癌物。由于工业的迅猛发展，VOCs排放量与日剧增，VOCs因具有排放量大、种类多、毒性强、难降解的特点，已成为全球关注的焦点。VOCs的处理方法很多，包括冷凝法、吸收法、吸附法和膜分离法、催化燃烧法、等离子体法、光催化氧化法及生物法等。目前应用较多的主要是吸附法、催化燃烧法、等离子体法和生物法。其中，吸附法主要是将污染物转移至吸附剂，吸收剂需解吸、再生或更换，故其成本高并存在二次污染的风险。催化燃烧法处理比较彻底，但耗能大，成本高。等离子体法是近年来用于处理VOCs的新技术，但此法易产生二次污染，且降解效率低，能耗高，不适宜工业应用。而生物法因操作简单、成本低、无二次污染备受青睐，但是，由于VOCs的水溶性差，导致其可生化性偏低，故限制了该技术的应用。提高VOCs可生化性的重要途径就是对其增溶，表面活性剂对VOCs具有良好的增溶作用。利用表面活性剂提高疏水性有机污染物的溶解性国内外已有展开，但大多利用的是化学表面活性剂，而化学表面活性剂具有毒性且难降解，易引起二次污染。生物表面活性剂（简称BST）不仅具有良好的表面活性和乳化性能，且具有无毒、易于生物降解等独特优势，使其在VOCs生物治理方面具有广阔的应用前景。目前利用生物表面活性剂对VOCs增溶主要有以下两种，第一种方法：可在VOCs处理系统中加入纯的生物表面活性剂，但此方法涉及到生物表面活性剂的提取和纯化，故成本极高，同时，在提取与纯化过程中生物表面活性剂可能遭到破坏；第二种方法：可在VOCs反应器中直接接入产能够对VOCs增溶的生物表面活性剂的外源菌，但是也要先分离纯化获取合适的外源菌，而且外源菌与VOCs反应器中的内源菌存在竞争，外源菌因适应能力弱往往无法成为优势菌而失去作用，特别是像VOCs这样的特殊环境，引入的外源菌更难以生存。本专利技术人的前期研究工作得出了一种能够产生VOC增溶剂的增溶菌的活化方法，并以增溶菌的发酵液直接作为增溶剂使用，使用简单、成本大大降低、工艺简单、无二次污染，具有很好的应用价值。但是，该法仍然是采用的传统微生物培养发酵方法，即需在无菌条件下进行培养发酵。对于大规模的实际工程生产应用而言，显然处处需要无菌的条件仍然相对比较复杂、需要额外的提供无菌环境所需的成本。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷和不足，提供一种可实现VOCs增溶微生物的完全开放式的自然发酵体系，可为BST的大批量生产提供技术支持；通过本专利技术有望突破VOCs因难溶于水而影响其生物降解这一技术瓶颈，为VOCs的高效生物处理提供科学依据。本专利技术的目的是提供一种VOCs增溶菌的开放式发酵培养方法。本专利技术另一目的是提供上述方法所得的能够增加VOCs水溶性的生物表面活性剂，即发酵液，及其在VOCs的生物处理方面的应用。本专利技术的再一目的是提供一种VOCs增溶菌的开放式发酵培养装置。本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：一种VOCs增溶菌的开放式发酵培养方法，首先将含有VOCs增溶菌的样品在无菌条件下摇床驯化得到驯化种液；再在无菌条件下转接驯化种液进行连续曝气培养，培养容器用若干层透气的过滤材料封口；按照相同的方法进行多次转接培养，每次转接，对容器进行封口的过滤材料减少一层；待发酵体系逐渐稳定后，转接条件由无菌条件变为自然条件；当过滤材料完全减掉时，发酵培养基也不再灭菌，实现完全开放式自然培养。具体地，所述VOCs增溶菌的开放式发酵培养方法包括如下步骤：S1.无菌驯化培养：无菌条件下，按2～5v/v%的接种量，将含有VOCs增溶菌的样品接种到灭菌的发酵培养基，28～32℃、170～200rpm驯化培养36～48h，得到驯化种液；S2.无菌培养：按照容器容积的50～60%计，在容器中加入发酵培养基，用若干层透气的过滤材料封口后灭菌，按照2～5v/v%的接种量，无菌条件下转接驯化种液，28～32℃条件下连续曝气培养；S3.转接培养：按照步骤S2相同的方法，进行多次转接培养；每次转接，对容器进行封口的过滤材料减少一层；S4.半开放培养：当发酵体系稳定后，由无菌接种变为自然接种，即转接无需在无菌条件下进行，其他方法和条件同步骤S2，继续进行转接培养；每次转接，对容器进行封口的过滤材料减少一层；S5.完全开放式自然培养：当过滤材料完全减掉时，发酵培养基也不再灭菌，实现完全开放式自然培养；其中，所述发酵培养基的配方为：硫酸铵5g/L，废石油20g/L，葡萄糖1.0g/L，氯化钾1.0g/L，磷酸氢二钾1.5g/L，pH7～7.5，自来水定容；步骤S4所述发酵体系稳定是指稳定产生表面活性剂。具体判断的方法：可以测定发酵液对VOCs的乳化效果，乳化效果稳定时，即为稳定产生表面活性剂，即发酵体系稳定。优选地，每次转接间隔时间为一天。步骤S1所述含有VOCs增溶菌的样品可以为污泥、废水或土壤样品等；所述污泥为工业废水污泥、生活污泥或臭水沟污泥；所述废水为工业废水、生活废水、臭水沟废水；所述土壤为工业废水池附近土壤、臭水沟附近土壤或加油站附近土壤。更进一步地，所述的这些样品均含有烃类物质。优选地，所述过滤材料为纱布、过滤棉、过滤布或滤膜等。更优选地，所述过滤材料的孔径为0.01～2mm。实际上严格来说，对于过滤材料的孔径不做严格限制，孔径小的材料可少几层，孔径大的材料可多几层，同样都可以满足试验的要求。另外，优选地，步骤S1或S2所述接种量的比例为5%。优选地，步骤S1所述驯化培养的条件为30℃、180rpm驯化培养36h。优选地，步骤S2所述连续曝气培养的条件为30℃培养。优选地，步骤S2所述发酵培养基占容器容积的60%。另外，作为一种优选的可实施方案，步骤S2所述容器为广口瓶。更优选地，所述广口瓶为2.5L的广口瓶。利用上述开放式发酵培养方法得到的发酵液，即为能够增加VOCs水溶性的生物表面活性剂，也在本专利技术的保护范围之内。而且所述发酵液在作为能够增加VOCs水溶性的生物表面活性剂方面的应用，以及在VOCs的生物处理方面的应用，也均在本专利技术的保护范围之内。另外，本专利技术还提供了一种配套使用的VOCs增溶菌的开放式发酵培养装置，包括一个无菌操作箱1和若干个依次连接的培养容器2，最后一个培养容器2位于无菌操作箱1外部，其余培养容器2均设置于无菌操作箱1内部；所述培养容器2通过气流管与曝气装置3连接，气流管通过曝气装置3上的通气口密封伸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种VOCs增溶菌的开放式发酵培养方法，其特征在于，首先将含有VOCs增溶菌样品在无菌条件下摇床驯化得到驯化种液；再在无菌条件下转接驯化种液进行连续曝气培养，培养容器用若干层透气的过滤材料封口；按照相同的方法进行多次转接培养，每次转接，对容器进行封口的过滤材料减少一层；待发酵体系逐渐稳定后，转接条件由无菌条件变为自然条件；当过滤材料完全减掉时，发酵培养基也不再灭菌，实现完全开放式自然培养。

【技术特征摘要】
1.一种VOCs增溶菌的开放式发酵培养方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.无菌驯化培养：无菌条件下，按2～5v/v%的接种量，将含有VOCs增溶菌的样品接种到灭菌的发酵培养基，28～32℃、170～200rpm驯化培养36～48h，得到驯化种液；S2.无菌培养：按照容器容积的50～60%计，在容器中加入发酵培养基，用若干层透气的过滤材料封口后灭菌，按照2～5v/v%的接种量，无菌条件下转接驯化种液，28～32℃条件下连续曝气培养；S3.转接培养：按照步骤S2相同的方法，进行多次转接培养；每次转接，对容器进行封口的过滤材料减少一层；S4.半开放培养：当发酵体系稳定后，由无菌接种变为自然接种，即转接无需在无菌条件下进行，其他方法和条件同步骤S2，继续进行转接培养；每次转接，对容器进行封口的过滤材料减少一层；S5.完全开放式自然培养：当过滤材料完全减掉时，发酵培养基也不再灭菌，实现完全开放式自然培养；其中，所述发酵培养基的配方为：硫酸铵5g/L，废石油20g/L，葡萄糖1.0g/L，氯化钾1.0g/L，磷酸氢二钾1.5g/L，pH7～7.5，自来水定容；步骤S4所述发酵体系稳定是指稳定产生表面活性剂。2.根据权利要求1所述VOCs增溶菌的开放式发酵培养方法，其特征在于，所述过滤材料为纱布、过滤棉、过滤布...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国惠，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44