一种用于治理水污染的生物填料的制备方法

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种用于治理水污染的生物填料的制备方法。

背景技术

发酵生产菌液的残余培养基中含有大量的氮碳磷污染物，如果将菌液直接用于水环境治理，相当于又额外的引入外源污染物，因此需要对残余培养基进行去除后再使用。

人工湿地或者生态浮岛等水环境治理设施中往往需要用到填料和/或固体菌剂。常规的固体菌剂不仅残留大量培养基的污染物，而且容易在水环境中迅速流失。因此，急需制备一种可用于湿地或生态浮岛的生物填料。

发明内容

本发明的目的是制备一种生物填料，用于治理水污染。

本发明首先保护一种用于治理水污染的生物填料的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备混合菌体；混合菌体由芬式纤维微菌(Cellulosimicrobiumfunkei) DSM16025的菌体、反硝化卓贝尔市菌(Zobellelladenitrificans)DSM 19707的菌体和Olearicoccumamyloliquefacium99B CGMCC No.20523的菌体组成；

(2)完成步骤(1)后，将混合菌体溶液和硅藻土或高岭土混合，得到菌粉；

(3)将填料置于水玻璃中浸泡；之后将浸泡过的填料和步骤(2)得到的菌粉混合，得到生物填料；

填料为砾石、沸石或陶粒。

所述步骤(1)中，混合菌体中芬式纤维微菌(Cellulosimicrobiumfunkei)DSM16025的菌体、反硝化卓贝尔市菌(Zobellelladenitrificans)DSM 19707的菌体和Olearicoccumamyloliquefacium99B CGMCC No.20523的菌体的比例可为1:(0.8-1.2):(0.8-1.2)(如1:(0.8-1.0):(0.8-1.0)、1:(1.0-1.2):(1.0-1.2)、1:0.8:0.8、 1:1.2:1.2、1:1:1)。

所述步骤(2)中，混合菌体溶液可为生理盐水重悬混合菌体获得。

所述步骤(2)中，混合菌体溶液中，生理盐水和混合菌体的比例可为4-6ml：50 ×10

所述步骤(2)中，菌粉中混合菌体和硅藻土或高岭土的比例可为50×10

上述任一所述方法制备的生物填料中，生理盐水、混合菌体、硅藻土或高岭土、填料的比例可为4-6ml：50×10

采用上述任一所述的方法制备的生物填料也属于本发明的保护范围。

采用上述任一所述的方法制备的生物填料在治理水污染中的应用也属于本发明的保护范围。

上述应用中，向污染的水中加入采用上述任一所述的方法制备的生物填料，之后常温处理，即可治理水污染。

上述任一所述混合菌体在治理水污染中的应用也属于本发明的保护范围。

上述任一所述混合菌体在制备用于治理水污染的生物填料中的应用也属于本发明的保护范围。

上述应用中，向污染的水中加入上述任一所述混合菌体，之后常温处理，即可治理水污染。加入上述任一所述混合菌体的形式可为加入上述任一所述生物填料。

人工湿地或者生态浮岛等水环境治理设施中往往需要用到填料。因此，采用上述任一所述的方法制备的生物填料可用于湿地或生态浮岛。

上述任一所述混合菌体也属于本发明的保护范围。

实验证明，向污水中加入本发明制备的生物填料，室温静置7d后，COD去除率显著降低。由此可见，本发明制备的生物填料可以治理水污染，用于湿地或生态浮岛。本发明具有重要的应用价值。

拉丁名：Olearicoccum amyloliquefacium

菌株编号：99B

保藏机构：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心

保藏机构简称：CGMCC

地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号

保藏日期：2020年8月11日

保藏中心登记入册编号：CGMCC No.20523

附图说明

图1为实施例中步骤二的结果(从左至右依次为菌粉B、砾石和生物填料B)。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。以下提供的实施例可作为本技术领域普通技术人员进行进一步改进的指南，并不以任何方式构成对本发明的限制。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

下述实施例中，芬式纤维微菌(Cellulosimicrobiumfunkei)DSM 16025(以下简称芬式纤维微菌)和反硝化卓贝尔市菌(Zobellelladenitrificans)DSM 19707(以下简称反硝化卓贝尔市菌)均为德国微生物菌种保藏中心的产品。

下述实施例中，Olearicoccumamyloliquefacium99B CGMCC No.20523(以下简称菌株99B)已在中国发明专利文献CN 112226388 B中公开。

下述实施例中，发酵培养基的溶质及其浓度为葡萄糖20g/L、氯化钠5g/L、硫酸镁0.2g/L、硫酸铵1g/L、硝酸钠2g/L、磷酸氢二钾10g/L、磷酸二氢钾5g/L和酵母膏2g/L，溶剂为水，pH自然。

实施例、生物填料的制备及其在治理水污染中的应用

一、生物填料A的制备

1、向发酵培养基中接种芬式纤维微菌，常规培养，得到菌液浓度为10

2、向发酵培养基中接种反硝化卓贝尔市菌，常规培养，得到菌液浓度为 10

3、将1体积份芬式纤维微菌菌液和1体积份反硝化卓贝尔市菌菌液混合，得到混合菌液A。

4、取50ml混合菌液A，5000rpm离心5min，收集菌体；之后将所述菌体用5ml 生理盐水重悬，再加入25g硅藻土，混合，得到菌粉A。

5、将125g砾石(直径为3-5mm)置于水玻璃(即液体硅酸钠，具体为欧联弘达 (北京)工贸有限公司的产品)中浸泡5min，之后将浸泡过的砾石和菌粉A充分混合 (目的为使菌粉粘在砾石表面)，晾干，得到生物填料A。

二、生物填料B的制备

1、向发酵培养基中接种芬式纤维微菌，常规培养，得到菌液浓度为10

2、向发酵培养基中接种反硝化卓贝尔市菌，常规培养，得到菌液浓度为 10

3、向发酵培养基中接种菌株99B，常规培养，得到菌液浓度为10

4、将1体积份芬式纤维微菌菌液、1体积份反硝化卓贝尔市菌菌液和1体积份菌株99B菌液混合，得到混合菌液B。

5、取50ml混合菌液B，5000rpm离心5min，收集菌体；之后将所述菌体用5ml 生理盐水重悬，再加入25g硅藻土，混合，得到菌粉B。

6、将125g砾石(直径为3-5mm)置于水玻璃溶液中浸泡5min，之后将浸泡过的砾石和菌粉B充分混合(目的为使菌粉粘在砾石表面)，晾干，得到生物填料B。

部分结果见图1。

向5ml生理盐水中加入25g硅藻土，混合，得到粉末；将125g砾石(直径为3-5mm) 置于水玻璃溶液中浸泡5min，之后将浸泡过的砾石和粉末充分混合(目的为使粉末粘在砾石表面)，晾干，得到对照填料。

三、生物填料在治理水污染中的应用

人工污水：向自来水中加入葡萄糖、硝酸钠和磷酸氢二铵，得到人工污水；人工污水中，葡萄糖的浓度为0.1g/L，硝酸钠的浓度为0.05g/L，磷酸氢二铵的浓度为 0.05g/L。

待测生物填料为生物填料A、生物填料B或对照填料。

取无菌的人工污水，加入待测生物填料(每100ml无菌的人工污水加入5g待测生物填料)，室温静置7d；之后采用HJ/T 399-2007水质化学需氧量的测定快速消解分光光度法检测化学需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)。

检测结果见表1。结果表明，与生物填料A相比，生物填料B的COD去除率显著增加。由此可见，生物填料B可以治理水污染。

表1

为了进一步优化生物填料B的制备方法，发明人进行了大量实验摸索，包括但不限于：

(1)菌体用何种液体重悬

由于生物填料B最终是为了去除污染物的，不能再引入额外的氮磷污染，发明人经过大量实验，菌体用生理盐水重悬最佳(即COD去除率最高)。

(2)重悬液和何种物质混合制备菌粉

由于生物填料B最终是为了去除污染物的，不能再引入额外的氮磷污染，发明人经过大量实验，发现重悬液和硅藻土或高岭土混合制备菌粉最佳(即COD去除率最高)。

(3)制备生物填料B的最佳组分

发明人经过大量实验，发现砾石、沸石或陶粒和菌粉充分混合，晾干，得到生物填料B最佳(即COD去除率最高)。

处理砾石、沸石或陶粒的试剂必须无毒且没额外的污染物，发明人经过大量实验，用水玻璃处理效果最佳(即COD去除率最高)。

(4)组分的最佳配比

发明人经过大量实验，发现制备生物填料B时，生理盐水、混合菌体、硅藻土或高岭土、填料的比例为4-6ml：50×10

以上对本发明进行了详述。对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的宗旨和范围，以及无需进行不必要的实验情况下，可在等同参数、浓度和条件下，在较宽范围内实施本发明。虽然本发明给出了特殊的实施例，应该理解为，可以对本发明作进一步的改进。总之，按本发明的原理，本申请欲包括任何变更、用途或对本发明的改进，包括脱离了本申请中已公开范围，而用本领域已知的常规技术进行的改变。按以下附带的权利要求的范围，可以进行一些基本特征的应用。