一种高效富集N-DAMO细菌的便捷方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高效富集N‑DAMO细菌的便捷方法及装置，属于厌氧甲烷氧化微生物富集领域。本发明专利技术解决富集N‑DAMO细菌存在的生长代谢缓慢，富集培养困难等问题。本发明专利技术提供的简易厌氧序批式反应器包括主反应器玻璃瓶，设置在密封瓶塞上的换水管、进气管和气压平衡管，以及与进气管相连的甲烷供气系统和与换水管相连的换水系统。将待培养微生物样品添加至步骤上述反应器里，并添加液体基础培养基和亚硝酸盐，充入甲烷后密闭培养，定期以新鲜培养基置换上清液继续培养，最终获得N‑DAMO细菌的富集培养物。本发明专利技术提供了一种高效富集培养N‑DAMO细菌的方法与装置，便捷快速，利于N‑DAMO细菌资源的获取与利用。

【技术实现步骤摘要】
一种高效富集N-DAMO细菌的便捷方法及装置
本专利技术涉及一种高效富集N-DAMO细菌的便捷方法及装置，属于厌氧甲烷氧化微生物富集领域。
技术介绍
在废水生物处理过程中，或多或少都有CH4的产生和释放，在保护水环境的同时，却增加了大气温室气体含量。另一方面，由于有机碳源的不足，常规的硝化反硝化废水生物处理技术很难实现经济高效脱氮，甚至难以达标排放。现有亚硝酸盐型厌氧甲烷氧化(Nitrite-dependentAnaerobicMethaneOxidation，N-DAMO)可以解决CH4的减排和废水生物脱氮碳源不足的问题。N-DAMO过程是以CH4为电子供体，还原亚硝酸盐NO2-生成氮气N2。其反应方程式为：3CH4+8NO2-+8H+→3CO2+4N2+10H2OΔG0'＝-928kJmol-1。该过程广泛存在于农田、湿地、河湖等自然生态环境中，是生物圈碳氮循环的重要环节。但是N-DAMO细菌是自养型微生物，生长代谢缓慢，富集培养困难，较难开展工程应用与实践。并且现有关于N-DAMO细菌的富集培养研究，大都集中在反应器改进以提高CH4的吸收利用率。然而，这些方法大都存在培养系统复杂，运行管理成本较高等缺点，不足以支撑科学研究和工程应用技术研发对N-DAMO菌种资源的需求。因此，提供一种快速简便富集N-DAMO细菌的方法以及装置，快速简便地获得N-DAMO细菌培养物，为N-DAMO菌种资源获取、理论研究及工程应用技术研发提供基础是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有富集N-DAMO细菌存在的生长代谢缓慢，富集培养困难等问题，提供一种高效富集N-DAMO细菌的便捷方法及装置。本专利技术的技术方案：一种高效富集N-DAMO细菌的便捷装置，该装置包括反应系统、甲烷供气系统和换水系统，反应系统分别与甲烷供气系统和换水系统连通；所述的反应系统包括反应器玻璃瓶9、气压平衡管7和气袋8，气压平衡管7的一端穿过反应器玻璃瓶9的密封瓶塞插入反应器玻璃瓶9的内部，气压平衡管7的另一端与气袋8连通，气压平衡管7上设有中止阀；所述的甲烷供气系统包括甲烷气瓶14、换气管1和曝气头10，换气管1的一端与甲烷气瓶14连通，换气管1的另一端穿过反应器玻璃瓶9的密封瓶塞与置于反应器玻璃瓶9内的曝气头10连接，换气管1上设有中止阀；所述的换水系统包括储液瓶12、换水管3、蠕动泵5、气压平衡管7和气袋8，换水管3的一端穿过反应器玻璃瓶9的密封瓶塞插入应器玻璃瓶9内部，换水管3另一端与蠕动泵5的软管一端连接，换水管3上设有中止阀，蠕动泵5软管的另一端穿过储液瓶12的密封瓶塞插入储液瓶12内部，气压平衡管7的一端穿过储液瓶12的密封瓶塞插入储液瓶12内部，气压平衡管7的另一端与气袋8连通，气压平衡管7上设有中止阀。进一步限定，反应器玻璃瓶9为容积为1L的广口瓶。进一步限定，气压平衡管7插入瓶内距离为0.5cm。使用上述装置高效富集N-DAMO细菌的方法，该方法的具体操作过程为：第一阶段：在反应器玻璃瓶9中加入液体基础培养基、亚硝酸盐和湿地土壤，打开换气管1上的中止阀充入甲烷，充气完毕后，关上中止阀，置于空气浴振荡器中密闭培养，培养24h后进去第二阶段；第二阶段：打开蠕动泵5和换水管3上的中止阀，将反应器玻璃瓶9中上清液排至储液瓶12内，倒掉储液瓶12内的液体后，将添加了亚硝酸盐的液体基础培养基注入储液瓶12内，改变蠕动泵5软管内液体流动方向，并保证换水管3管口与反应器玻璃瓶9的瓶底距离为2cm，将储液瓶12内的新鲜的液体基础培养基注入反应器玻璃瓶9中，更换液体基础培养基完毕后，关闭蠕动泵5和换水管3上的中止阀，然后打开换气管1上的中止阀充入甲烷，充气完毕后，关闭换气管1上的中止阀，继续放置在空气浴振荡器中密闭培养；第三阶段：重复上述第二阶段至第60天。进一步限定，每升液体基础培养基中包括的0.25gKHCO3，0.30gCaCl2·2H2O，0.05gKH2PO4，0.20gMgSO4·3H2O，0.5mL酸性微量元素液和0.2mL碱性微量元素液。更进一步限定，每升酸性微量元素液包含：2.085gFeSO4·3H2O，0.120gCoCl2·6H2O，0.320gCuSO4，0.014gH3BO3，0.068gZnSO4·3H2O，0.500gMnCl2·4H2O，0.095gNiCl2·6H2O和8.75mLHCl，其中HCl的浓度为12M。更进一步限定，每升碱性微量元素液包含：0.063gSeO2，0.050gNa2WO4·2H2O，0.242gNa2MoO4和0.400gNaOH。进一步限定，亚硝酸盐为NaNO2，添加NaNO2使其在液体基础培养基中的浓度为1mmol/L。进一步限定，每个第二阶段时长为24h，其中反应器玻璃瓶9中上清液排出时间为15min，注入新鲜的添加了亚硝酸盐的液体基础培养基的时间为10min，补充甲烷气体时间为5min，在空气浴振荡器中密闭培养时间为19.5h。更进一步限定，反应器玻璃瓶9中密闭培养条件为：温度为30±1℃、pH为7.0-7.5，瓶内气压为101kPa。本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术的提供的N-DAMO细菌培养基，更加有利于富集N-DAMO菌群；(2)本专利技术的方法可较快地有效富集N-DAMO菌群，为N-DAMO细菌菌种的资源获得和工程应用提供了方法指导；(3)本专利技术提供的装置反应器及配套装置的组件便宜易得，组装简便，利于工程应用。附图说明图1为本专利技术富集N-DAMO细菌的装置示意图。图中1-换气管，3-换水管，5-蠕动泵，7-气压平衡管，8-气袋，9-反应器玻璃瓶9，10-曝气头，12-储液瓶，14-甲烷气瓶。具体实施方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明均为常规方法。所用材料、试剂、方法和仪器，未经特殊说明，均为本领域常规材料、试剂、方法和仪器，本领域技术人员均可通过商业渠道获得。具体实施方式1将富集N-DAMO细菌的装置组装，如图1所示。第一阶段：取自然保护区40-60cm深的湿地土壤100g置于反应器玻璃瓶9内，添加液体基础培养基0.6L，添加NaNO2使其在液体基础培养基中的浓度为1mmol/L。使用1mol/L的HCl调节pH值为7.0-7.5，打开换气管1的中止阀，充入高纯(99.99％)甲烷气体，5min后关闭换气管1的中止阀，将整个系统密封后，置于空气浴振荡器中，在30℃、甲烷分压(PCH4)101kPa条件下持续培养，24h后，NO2-消耗殆尽，反应结束，沉淀静置。第二阶段：打开蠕动泵5和换水管3上的中止阀，将反应器玻璃瓶9中0.4L的上清液排至储液瓶12内，倒掉储液瓶12内的液体后，将添加了NaNO2的液体基础培养基注入储液瓶12内，其中NaNO2含量为1mmol/L，改变蠕动泵5软管内液体流动方向，并保证换水管3管口与反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效富集N-DAMO细菌的便捷装置，其特征在于，该装置包括反应系统、甲烷供气系统和换水系统，反应系统分别与甲烷供气系统和换水系统连通；/n所述的反应系统包括反应器玻璃瓶(9)、气压平衡管(7)和气袋(8)，气压平衡管(7)的一端穿过反应器玻璃瓶(9)的密封瓶塞插入反应器玻璃瓶(9)的内部，气压平衡管(7)的另一端与气袋(8)连通，气压平衡管(7)上设有中止阀；/n所述的甲烷供气系统包括甲烷气瓶(14)、换气管(1)和曝气头(10)，换气管(1)的一端与甲烷气瓶(14)连通，换气管(1)的另一端穿过反应器玻璃瓶(9)的密封瓶塞与置于反应器玻璃瓶(9)内的曝气头(10)连接，换气管(1)上设有中止阀；/n所述的换水系统包括储液瓶(12)、换水管(3)、蠕动泵(5)、气压平衡管(7)和气袋(8)，换水管(3)的一端穿过反应器玻璃瓶(9)的密封瓶塞插入反应器玻璃瓶(9)内部，换水管(3)另一端与蠕动泵(5)的软管一端连接，换水管(3)上设有中止阀，蠕动泵(5)软管的另一端穿过储液瓶(12)的密封瓶塞插入储液瓶(12)内部，气压平衡管(7)的一端穿过储液瓶(12)的密封瓶塞插入储液瓶(12)内部，气压平衡管(7)的另一端与气袋(8)连通，气压平衡管(7)上设有中止阀。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高效富集N-DAMO细菌的便捷装置，其特征在于，该装置包括反应系统、甲烷供气系统和换水系统，反应系统分别与甲烷供气系统和换水系统连通；
所述的反应系统包括反应器玻璃瓶(9)、气压平衡管(7)和气袋(8)，气压平衡管(7)的一端穿过反应器玻璃瓶(9)的密封瓶塞插入反应器玻璃瓶(9)的内部，气压平衡管(7)的另一端与气袋(8)连通，气压平衡管(7)上设有中止阀；
所述的甲烷供气系统包括甲烷气瓶(14)、换气管(1)和曝气头(10)，换气管(1)的一端与甲烷气瓶(14)连通，换气管(1)的另一端穿过反应器玻璃瓶(9)的密封瓶塞与置于反应器玻璃瓶(9)内的曝气头(10)连接，换气管(1)上设有中止阀；
所述的换水系统包括储液瓶(12)、换水管(3)、蠕动泵(5)、气压平衡管(7)和气袋(8)，换水管(3)的一端穿过反应器玻璃瓶(9)的密封瓶塞插入反应器玻璃瓶(9)内部，换水管(3)另一端与蠕动泵(5)的软管一端连接，换水管(3)上设有中止阀，蠕动泵(5)软管的另一端穿过储液瓶(12)的密封瓶塞插入储液瓶(12)内部，气压平衡管(7)的一端穿过储液瓶(12)的密封瓶塞插入储液瓶(12)内部，气压平衡管(7)的另一端与气袋(8)连通，气压平衡管(7)上设有中止阀。


2.根据权利要求1所述的一种高效富集N-DAMO细菌的便捷装置，其特征在于，所述的反应器玻璃瓶(9)为容积为1L的广口瓶。


3.根据权利要求1所述的一种高效富集N-DAMO细菌的便捷装置，其特征在于，所述的气压平衡管(7)插入瓶内距离为0.5cm。


4.使用权利要求1所述的装置高效富集N-DAMO细菌的方法，其特征在于，该方法的具体操作过程为：
第一阶段：在反应器玻璃瓶(9)中加入液体基础培养基、亚硝酸盐和湿地土壤，打开换气管(1)上的中止阀充入甲烷，充气完毕后，关上中止阀，置于空气浴振荡器中密闭培养，培养24h后进入第二阶段；
第二阶段：打开蠕动泵(5)和换水管(3)上的中止伐，将反应器玻璃瓶(9)中的上清液排至储液瓶(12)内，倒掉储液瓶(12)内的液体后，将添加了亚硝酸盐的液体基础培养基注入储液瓶(12)内，改变蠕动泵(5)软管内液体流动方向，并保证换水管...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建政，闫晗，孟佳，唐良港，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23