一种高负荷全程硝化菌剂的筛选生产工艺制造技术

本发明专利技术的目的是提供一种高负荷全程硝化菌剂的生产工艺，主要方法是通过高通量测序筛选出硝化功能菌高的泥源，并辅以硝化动力学筛选出高硝化细菌丰度，高硝化负荷的污泥，利用人工富集的方法进一步提高目标泥源的硝化能力，同时利用实际废水等多种培养基相结合，筛选出反应速率高、生长速度快、可直接适用于实际废水的硝化菌株。并利用响应曲面的方法对菌株进行复配，剔除互相负影响的菌株，制成高负荷菌剂。与传统菌剂研发方法相比，本发明专利技术的菌剂筛选方法针对性强，成功率高，并可根据实际项目定制高效硝化菌剂，同时减少了操作人员的工作量，整体流程简便，快速。快速。快速。

【技术实现步骤摘要】
一种高负荷全程硝化菌剂的筛选生产工艺


[0001]本专利技术属于水处理应用领域，具体涉及一种高负荷全程硝化菌剂的生产工艺。

技术介绍

[0002]随着工业的发展，水体污染的情况越来越严重，其中氮素污染占据相当大的比例。因此，污水排入水体前使用理想的脱氮方法显得尤其重要，如何经济、高效的控制水中氮元素污染成为水污染控制领域的重点研究问题。
[0003]目前认为氨汽提和氮同化到生物质中是氨氮去除的主要机制。现阶段大多数的污水厂通过硝化作用将氨氮转化为硝态氮。硝化作用是有氧条件下进行的化能自养反应，硝化细菌又分为氨氧化菌（AOB）和亚硝酸盐氧化菌（NOB）。氨氮氧化分为两个过程，首先是AOB将氨氮转化为亚硝酸盐，再由NOB将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。但是，由于硝化细菌是自养菌，生长速率低，富集困难，需要筛选高效硝化细菌辅助硝化反应的进行。
[0004]传统的筛选方法依靠培养基进行培养，分离，生化鉴定及计数的微生物研究方法，操作繁琐，速度较慢，无用功概率高。
[0005]Illumina公司的新一代测序仪准确性高，具有高通量，高灵敏度，和低运行成本等突出优势，可以同时完成传统基因组学研究（测序和注释）以及功能基因组学（基因表达及调控，基因功能，蛋白/核酸相互作用）研究。
[0006]筛选硝化菌株的实验原理是具有硝化菌株能在硝化的培养基上生长，在该培养基上其他种类微生物的生存则较为不利，而得以快速分离纯化目标菌株。同时结合硝化实验结果，剔除硝化性能差的污泥样本，提高硝化菌株筛选效率。
[0007]目前常用筛菌方法基本遵从采样
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分散
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平板划线
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提纯
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逐级放大
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复配
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使用的流程，整个流程不确定性高，需要人工的操作量大，筛出的菌株在实际环境中的竞争力降低，可能导致产品研发失败。
[0008]本专利技术的目的是提供一种高负荷全程硝化菌剂的生产工艺，主要方法是通过高通量测序筛选出硝化速率高的泥源，并辅以硝化动力学筛选出高硝化细菌丰度，高硝化负荷的污泥，利用人工富集的方法进一步提高目标泥源的硝化能力，同时利用高氨氮废水等多种培养基相结合，筛选出反应速率高，生长速度快，可直接适用于实际废水的硝化菌株。并利用响应曲面的方法对菌株进行复配，剔除互相负影响的菌株，制成高负荷菌剂。与传统菌剂研发方法相比，本专利技术的菌剂筛选方法针对性强，成功率高，并可根据实际项目定制高效硝化菌剂，同时减少了操作人员的工作量，整体流程简便，快速。

技术实现思路

[0009]针对常规菌剂开发过程中的菌剂开发流程长，产品不稳定等问题，结合上述技术背景，本专利技术提供了一种菌剂的生产工艺，主要利用高通量测序技术和人工富集相结合，同时利用选择性培养基选择出符合筛选要求的高性能菌株。
[0010]为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
本专利技术所述生产工艺包括优秀泥源筛选，硝化菌株筛选，硝化菌剂复配和菌剂制作，具体步骤如下：（1）优秀泥源筛选：通过高通量测序技术和硝化动力学实验筛选出硝化菌丰度高且污泥负荷大于0.02kgN/(kgSS
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d)的泥源；（2）硝化菌株筛选：使用人工配水富集的方法，提高目标菌源硝化的能力；利用硝化细菌培养基、Giltay试剂和二苯硫酸试剂富集硝化细菌；利用固体硝化培养基分离纯化硝化细菌；使用生长动力学和硝化动力学筛选出生长速度快，反应速率高，处理效果好的硝化菌株；（3）硝化菌剂复配：利用响应曲面的试验方法将筛选出的菌株进行复配，配置出比所有单菌株负荷都要高的复合全程硝化菌剂；（4）菌剂制作：将上述复合全程硝化菌剂扩大生产并判断其传代稳定性。
[0011]所述的方法可用于筛选全程高效硝化菌株，具体处理对象为含有氨氮的各种废水。
[0012]所述步骤（1）中利用高通量测序技术是可将污泥样品送至专门进行生物测序的公司，生物测序公司可选择生工生物工程（上海）有限公司、上海派森诺生物科技股份有限公司、美吉生物集团、基迪奥生物、华大基因、北京博莱明创生物技术有限公司、北京华大中生科技发展有限公司、北京斯克尔基因生物技术有限公司、百替生物等进行提供高通量服务并提供测序报告的公司，也可使用试剂盒自行进行检测。
[0013]所述步骤（1）中所述的硝化菌属丰度高指的是：可将氨氧化为亚硝酸盐的功能菌Nitrosomonas，Nitrosocystis，Nitrosococcus，Nitrosospira，Nitrosogloea以及可将亚硝酸盐转化为硝酸盐的功能菌Nitrobacter，Nitrospina，Nitrococcus丰度之和高。
[0014]所述步骤（2）中人工配水的水质为：氨氮浓度大于30mg/L，碳源为无机碳源。
[0015]所述步骤（2）中泥源的硝化能力应提高至当污泥浓度为2000
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5000mg/L时容积负荷大于0.5kgN/(m
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d)；所述步骤（2）中富集硝化细菌的方法为：利用硝化细菌培养基、Giltay试剂和二苯硫酸试剂富集硝化细菌，同时淘汰异养菌。
[0016]所述步骤（2）中选出的硝化细菌指的是可以将Giltay指示剂由无色变为蓝再或者二苯硫酸试剂由无色变为深蓝色的细菌。
[0017]所述步骤（2）中纯化硝化细菌的方法为：将硝化细菌培养基利用硅胶培养基方法固化后分离纯化硝化细菌。
[0018]所述步骤（2）中使用生长动力学和硝化动力学筛选出生长速度快，反应速率高，处理效果好的硝化菌株的方法为：使用硝化细菌液体培养基、Giltay试剂和二苯硫酸试剂和生长动力学筛选出同时满足处理5
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10批配水后OD600增量稳定大于0.05、OD600在0.1
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0.6之间时，菌剂菌株负荷大于0.5kgN/(m
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d)、出水氨氮<0.3mg/L三个指标的硝化细菌。
[0019]上述培养基优选改良的Stephenson培养基A或B，该培养基的组分是本领域所公知的，例如改良的Stephenson培养基A具体包括如下组分：AmmoniumSulfate（硫酸铵）2.0gManganeseSulfate
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4H2O（硫酸锰）0.01gMonosodiumPhosphate（磷酸二氢钠）0.25g
MagnesiumSulfate
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7H2O（硫酸镁）0.03gCalciumCarbonate（碳酸钙）0.5gDipotassiumphosphate（磷酸氢二钾）0.75g水1000mLpH值7.2而改良的Stephenson培养基B则是将培养基A中的氮源硫酸铵替换为亚硝酸钠。
[0020]所述步骤（3）利用响应曲面的试验方法将筛选出的菌株进行复配的方法为：是利用响应曲面的试验方法，选出加入活性污泥中可以提高活性污泥负荷、同时按照该比例配置出的复合菌剂处理效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高负荷全程硝化菌剂的生产工艺，其特征在于：所述工艺具体包括如下步骤：（1）优秀泥源筛选：利用高通量测序技术和硝化动力学的方法筛选出硝化菌属丰度高且污泥负荷大于0.02 kgN/(kgSS
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d)的目标泥源；（2）硝化菌株筛选：使用人工配水富集的方法，提高目标菌源硝化的能力；利用硝化细菌培养基、Giltay试剂和二苯硫酸试剂富集硝化细菌；利用固体硝化细菌培养基分离纯化硝化细菌；使用生长动力学和硝化动力学筛选出生长速度快、反应速率高、处理效果好的硝化菌株；（3）硝化菌株复配：利用响应曲面配置的试验方法将筛选出的菌株进行复配，得到比所有单菌株负荷高的复合全程硝化菌剂；（4）菌剂制作：将上述复合全程硝化菌剂扩大生产并判断其传代稳定性。2.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述硝化菌剂的处理对象为含有氨氮的废水。3.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，步骤(1)中所述的硝化菌属丰度高具体指的是可将氨氧化为亚硝酸盐的功能菌Nitrosomonas，Nitrosocystis，Nitrosococcus，Nitrosospira，Nitrosogloea和可将亚硝酸盐转化为硝酸盐的功能菌Nitrobacter，Nitrospina， Nitrococcus的丰度之和高。4.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述的目标泥源的污泥负荷大于0.02 kgN/(kgSS
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d)。5.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述的人工富集的方法具体包括：利用含有无机碳源且氨氮浓度大于30 mg/L的人工配水进行人工富集，将目标菌源的硝化能力提高到污泥浓度在2000
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5000 mg/L时，容积负荷为0.5 kgN/(m
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d)以上。6.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述的生长速度快、反应速率高、处理效果好的短程硝化菌株同时满足以下条件：a...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海松，阎登科，许子聪，田敏慧，宋红彪，
申请(专利权)人：知和环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：