一种提高紫萍生物量积累和对氮、磷、COD去除效率的方法技术

本发明专利技术属于生物技术技术领域，具体涉及一种提高紫萍生物量积累和对氮、磷、COD去除效率的方法，包括如下步骤：将紫萍叶状体接种到添加有机碳源的1/2 MS液体培养基中，保证液体培养基表面100%被紫萍覆盖，并置于25±3℃、光周期为12L：12D‑16L：8D和光强为5000‑50000 lux的环境中培养14‑20天。本发明专利技术采用混合营养模式培养紫萍，不仅可以显著提高紫萍的淀粉和蛋白质产量，而且还能显著提高紫萍对氮、磷和COD的去除效率；将紫萍大规模混合营养培养与污水处理相结合，能够解决环境污染问题的同时，收获高附加值的紫萍生物量，实现污水处理的资源化利用，不占用耕地，不需要额外的营养元素投入，可以取得良好的经济效益和环境效益。

【技术实现步骤摘要】
一种提高紫萍生物量积累和对氮、磷、COD去除效率的方法
本专利技术属于生物技术
，具体涉及一种提高紫萍生物量积累和对氮、磷、COD去除效率的方法。
技术介绍
浮萍亚科植物(Lemnaceae)是一类以漂浮为主的水生被子植物，其主要有浮萍属(Lemna)、芜萍属(Wolffia)和紫萍属(Spirodela)。浮萍科不同属植物的形状特征、生长繁殖能力以及氮、磷吸收能力等都有所差异。紫萍(Spirodelapolyrrhiza)是浮萍亚科(Lemnaceae)紫萍属(Spirodela)的水生漂浮植物，遍布世界各地。紫萍具有非常独特的生命周期，会随季节更替有形态的变化，在春夏两季，叶状体吸收二氧化碳和光能进行光合作用，进行快速的营养繁殖；当天气变冷或缺乏营养时，叶状体生成休眠体，休眠体富含淀粉，液泡变小同时细胞间空气成分减少，导致密度变大，沉到水底，使休眠体能够安全的度过严寒的冬天，等到条件适宜的时候再进行营养繁殖，进入下一个生命周期。紫萍不仅繁殖速度快、可四季生产，而且是非常优质的生物质能源基质-繁殖速率快、淀粉含量高、木质纤维素含量低，但是现有的培养方法主要关注浮萍的自养，该营养模式下，紫萍生长速率较慢，紫萍淀粉和蛋白质产量较低，且对氮、磷、COD去除效率也较低。因此，基于目前养殖废水、工业废水和农业废水等废水中大多富含高浓度的氮磷和有机质，有必要设计一种能够显著提高紫萍生物量积累和对氮、磷、COD去除效率的方法，以解决上述问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种提高紫萍生物量积累和对氮、磷、COD去除效率的方法，不仅可以显著提高紫萍的淀粉和蛋白质生物量，而且还可以显著提高紫萍对氮、磷和COD的去除效率。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为一种提高紫萍生物量积累和对氮、磷、COD去除效率的方法，该方法的步骤如下：将紫萍叶状体接种到添加有有机碳源的1/2MS液体培养基中，保证液体培养基表面100%被紫萍覆盖，并置于25±3℃、光周期为12L：12D-16L：8D和光强为5000-50000lux的环境中培养14-20天。进一步地，所述有机碳源为葡萄糖、半乳糖、果糖、麦芽糖、蔗糖中的任意一种。进一步地，1/2MS液体培养基中，有机碳源的浓度为0.5-2%。优化地，将接种有紫萍的1/2MS液体培养基置于25±1℃、光周期为16L：8D和光强为50000lux的环境中培养14天。进一步地，1/2MS液体培养基的pH值为5-7。进一步地，所述1/2MS液体培养基包括如下组分：166.10mg/LCaCl2、90.35mg/LMgSO4、6.20mg/LH3BO3、0.025mg/LCoCl2·6H2O、0.025mg/LCuSO4·5H2O、36.70mg/LFeNaEDTA、16.90mg/LMnSO4·H2O、0.25mg/LNa2MoO4·2H2O、0.83mg/LKI、8.60mg/LZnSO4·7H2O。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术采用混合营养模式培养紫萍，不仅可以显著提高紫萍的淀粉和蛋白质生物量，而且还可以显著提高紫萍对氮、磷和COD的去除效率；（2）将紫萍大规模混合营养培养与污水处理相结合，不仅可以解决环境污染问题，还可以收获高附加值的紫萍生物量，实现污水处理的资源化利用，不占用耕地，不需要额外的营养元素投入，产生良好的经济效益和环境效益。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为不同营养条件下紫萍对不同有机碳源的利用效率：a异养条件下，b混合营养条件下；图2为不同营养条件下紫萍的生长曲线；图3为不同营养条件下紫萍淀粉和蛋白质含量变化：a淀粉含量，b蛋白质含量；图4为不同营养条件下紫萍对氮和磷的去除效果：a总磷（TP），b总氮（TN），c氨氮（NH3-N）；图5为不同营养条件下紫萍对有机物的去除效率：a葡萄糖，bCOD。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1本实施例提供一种提高紫萍生物量积累和对氮、磷、COD去除效率的方法，该方法的步骤如下：在2L玻璃烧杯中，加入已灭菌600mL1/2MS液体培养基，添加10g/L葡萄糖作为有机碳底物，控制1/2MS液体培养基的pH值为5.8；接种5g新鲜紫萍叶状体，保证液体培养基表面100%被紫萍叶状体覆盖；并将玻璃烧杯置于25±1℃、光周期为16L：8D和光强为50000lux的温室里培养14-20天。实施例2本实施例提供一种提高紫萍生物量积累和对氮、磷、COD去除效率的方法，该方法的步骤如下：在2L玻璃烧杯中，加入已灭菌600mL1/2MS液体培养基，添加5g/L果糖作为有机碳底物，控制1/2MS液体培养基的pH值为5；接种5g新鲜紫萍叶状体，保证液体培养基表面100%被紫萍叶状体覆盖；并将玻璃烧杯置于22-25℃、光周期为14L：10D和光强为10000lux的温室里培养14-20天。实施例3本实施例提供一种提高紫萍生物量积累和对氮、磷、COD去除效率的方法，该方法的步骤如下：在2L玻璃烧杯中，加入已灭菌600mL1/2MS液体培养基，添加20g/L蔗糖作为有机碳底物，控制1/2MS液体培养基的pH值为7；接种5g新鲜紫萍叶状体，保证液体培养基表面100%被紫萍叶状体覆盖；并将玻璃烧杯置于25-28℃、光周期为12L：12D和光强为5000lux的温室里培养14-20天。实验以下实验中选用的紫萍为本地紫萍（Spirodelapolyrhiza（L.）Schleid（5543）），采自湖北省武汉市东湖（N30°32'，E114°21'）；将无菌紫萍培养在装有600mL10g/L葡萄糖的1/2MS培养基的2L玻璃烧杯中，pH5.8，并将玻璃烧杯置于25±1℃，光周期为16L：8D和光强为5000lux的温室里，培养两周作为以下自养、异养和混合营养条件下的接种种质资源。初始总氮（TN）和初始总磷（TP）浓度分别为440.04mg/L和20.82mg/L；初始COD浓度为10680.20mg/L。1/2MS液体培养基包括如下组分：166.10mg/LCaCl2、90.35mg/LMgSO4、6.20mg/LH3BO3、0.025mg/LCoCl2·6H2O、0.025mg/LCuSO4·5H2O、36.70mg/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高紫萍生物量积累和对氮、磷、COD去除效率的方法，其特征在于：将紫萍叶状体接种到添加有机碳源的1/2 MS液体培养基中，保证液体培养基表面100%被紫萍覆盖，并置于25±3℃、光周期为12L：12D -16L：8D和光强为5000-50000 lux的环境中培养14-20天。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高紫萍生物量积累和对氮、磷、COD去除效率的方法，其特征在于：将紫萍叶状体接种到添加有机碳源的1/2MS液体培养基中，保证液体培养基表面100%被紫萍覆盖，并置于25±3℃、光周期为12L：12D-16L：8D和光强为5000-50000lux的环境中培养14-20天。


2.如权利要求1所述的一种提高紫萍生物量积累和对氮、磷、COD去除效率的方法，其特征在于：所述有机碳源为葡萄糖、半乳糖、果糖、麦芽糖、蔗糖中的任意一种。


3.如权利要求1所述的一种提高紫萍生物量积累和对氮、磷、COD去除效率的方法，其特征在于：1/2MS液体培养基中，有机碳源的浓度为0.5-2%。


4.如权利要求1所述的一种提高紫萍生物量积累和对氮、磷、COD去除效率的方法，其特征在于：将接种有紫萍...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯宏伟，孙作亮，杨晶晶，支承钧，王杰，
申请(专利权)人：青萍湾武汉生物科技有限公司，中国科学院水生生物研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42