一种废气生物过滤器中生物量过度蓄积的生物控制方法

摘要

一种废气生物过滤器中生物量过度蓄积的生物控制方法，方法步骤为：选定生长正常的线虫和纤毛虫，通过不断地向无机盐液体培养基中通入目标废气，驯化耐受目标废气强捕食生物量大的线虫和纤毛虫；选取甲苯作为目标废气，在甲苯浓度在80~150mg/m

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物控制方法，尤其涉及一种废气生物过滤器中生物量过度蓄积的生物控制方法。

背景技术

利用生物方法控制微生物蓄积速率是依据生态学原理，利用微型动物的吞食作用减少气相生物膜的蓄积，即食物链越长，能量损失越大，则产生的生物量也越低。与研究过的物理控制方法和化学控制方法相比，利用生物方法控制生物膜的过量蓄积具有成本低和操作简单等优点。但是，研究仅仅减缓细菌的蓄积速度，而不能实现细菌的零增长，即不能实现生物过滤反应器的长期稳定运行。原生动物作为一类单细胞动物，一般仅能吞食比自身小的微生物（如游离的细菌）或有机颗粒，而气相生物反应器中的细菌和微生物大多以生物膜或絮状污泥等形式存在，这些群聚的微生物特别是生物膜中的微生物可以抵制原生动物的吞食。同时，还存在原生动物从生物过滤反应器中快速消失的现象，说明通常气相生物过滤反应器的操作条件可能不是这些原生动物的最佳生存条件。利用后生动物（或者后生动物和原生动物混合种群）吞食生物膜来降低生物膜的过度蓄积，就可望解决克服采用采用原生动物时的不足之处。在对生物过滤器中后生动物的适宜生长条件以及后生动物吞食生物膜的影响机制进行深入研究的基础上，可望实现生物膜的零增长和生物过滤器的长期稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种废气生物过滤器中生物量过度蓄积的生物控制方法，

本发明是这样来实现的，其特征是方法步骤为：步骤1.从活性污泥中选定生长正常的线虫和纤毛虫作为高营养级微型动物；步骤2.从生物过滤器中筛选甲苯降解菌；步骤3.通过不断地向加有无机盐液体培养基的锥形瓶中通入目标废气，驯化耐受目标废气强捕食生物量大的线虫和纤毛虫：选取甲苯作为目标废气，在甲苯浓度在80~150mg/m³范围内，甲苯对纤毛虫与线虫的影响并不明显，甲苯降解菌的去除率达99-100%；当甲苯浓度升高到600mg/m³后，线虫的生长受到了抑制，纤毛虫的生长正常，甲苯降解菌的比生长速率下降明显；当甲苯浓度升高至900mg/m³时，纤毛虫的生长也受到了抑制；步骤4.经过驯化的线虫和纤毛虫扩大培养，将目标废气降解菌接入液体的牛肉膏蛋白胨培养基上，在28℃下180次/分钟摇床振荡培养48小时得到细菌液；然后将细菌液加入到线虫纤毛虫共同培养基，再加入经过驯化消过毒的线虫和纤毛虫，置于恒温恒湿培养箱，在湿度50-60%、温度25℃条件下培养7天，即可得到所需的接种线虫和纤毛虫；步骤5.将培养好的线虫和纤毛虫接种于生物过滤器中，发挥其捕食作用。

所述的目标废气降解菌为从废气生物过滤器中筛选所得，用无机盐培养基浸泡废气生物过滤反应器内填料，5min后接取微生物悬浮液1l，取100ml悬浮液到250ml锥形瓶中，加入目标废气甲苯驯化，取样稀释10^-4，10^-5，10^-6，在常用牛肉膏蛋白胨培养基上涂平板，28℃培养2d，所得菌落形态为光滑平坦，规则圆形，半透明，直径4mm左右，革兰式阳性菌，短杆状；甲苯净化情况：在甲苯气相浓度为3213mg/m³的条件下摇床培养18、42h去除效率分别为89.7、99.3%。

所述的无机盐培养基配方为氯化铵1.0g，磷酸二氢钾2.0g，磷酸氢二钾3.0g，硫酸镁0.7g，氯化钙0.02mg，硫酸亚铁0.5mg，1ml的微量金属痕量溶液，微量金属痕量溶液由硫酸铜5.0mg，氯化锰5.0mg和硫酸锌10.0mg组成，加水定容至1l，高压灭菌。

本发明的优点是：本发明可以有效地控制废气生物过滤器中生物量过度蓄积，基本实现生物膜零增长，维持生物过滤器长期稳定运行。

附图说明

图1是甲苯浓度为150mgtoluenem^-3，细菌、纤毛虫和线虫的数量图；

图2是甲苯浓度为600mgtoluenem^-3，细菌、纤毛虫和线虫的数量图；

图3是甲苯浓度为900mgtoluenem^-3，细菌、纤毛虫和线虫的数量图。

图例说明图1、2和3中(●)为对照组细菌，(■)为实验组细菌，(▲)为纤毛虫，(×)为线虫。

具体实施方式

以甲苯为目标废气实验，步骤如下：

1从废气生物过滤器内筛选降解甲苯的菌株

用无机盐培养基浸泡生物过滤反应器内填料，5min后接取微生物悬浮液1l。取100ml悬浮液到250ml锥形瓶，放在摇床上振荡30min，使菌体、芽孢或孢子均匀分散，制成10^-2稀释度的稀释液。然后按10倍稀释法进行稀释分离，制成10^-3、10^-4、10^-5、10^-6的稀释液。采用梯度平板法进行分离：在灭菌培养皿中，先倾倒10ml牛肉膏蛋白胨固体培养基，将培养皿一侧放置木条上，使皿中的培养基倾斜成斜面，而且刚好完全盖住培养皿底部，待培养基凝固后，将培养皿放平，再倾倒10ml已融化的含30??l甲苯的牛肉膏蛋白胨固体培养基，刚好完全盖住下层斜面，由于甲苯的扩散作用，上层培养基薄的部分甲苯浓度大大降低，造成上层培养基由厚到薄甲苯浓度递减的梯度。梯度平板冷凝后，用无菌移液管分别吸取10^-6、10^-5、10^-4三个稀释度的菌悬液0.1ml，依次滴加于相应编号已制备好的梯度平板上，用无菌玻璃凃棒将菌液自平板中央向四周涂布扩散，28℃培养2d，将在甲苯高浓度区出现的菌落依次在含甲苯浓度递增的牛肉膏蛋白胨固体培养基平板上连续划线分离，最后挑取单菌落接种到含甲苯的牛肉膏蛋白胨固体斜面培养基上，28℃培养2d。所得菌落形态为光滑平坦，规则圆形，半透明，直径4mm左右，革兰式阳性菌，短杆状。甲苯净化情况：在甲苯气相浓度为3213mgm^-3的条件下摇床培养18、42h去除效率分别为89.7、99.3%。

2从活性污泥中选定微型动物

从长沙市第二污水处理厂取活性污泥，接种10%至250ml锥形瓶中，其中有100ml无机盐培养基，分阶段滴加2，4，6，8μl甲苯，在显微镜下观察其中微生物的组成，发现线虫和纤毛虫可以正常生长，从而选定这两种微型生物作为引入种群。无机盐培养基组成每升包括：氯化铵1.0g，磷酸二氢钾2.0g，磷酸氢二钾3.0g，硫酸镁0.7g，氯化钙0.02mg，硫酸亚铁0.5mg，1ml的微量金属痕量溶液（硫酸铜5.0mg，氯化锰5.0mg，硫酸锌10.0mg）。

3动态驯化选定线虫和纤毛虫

采用5个不同甲苯气相浓度，80，150，300，600，900mgm^-3。1l锥形瓶中加入500ml培养基，接种10⁷ml^-1甲苯降解菌和1mll^-1线虫和纤毛虫混合液，运行200h。实验所用锥形瓶用橡胶瓶塞封紧，含甲苯的空气是通过转子流量计控制平均流量为120lh^-1通过管子延伸到瓶的底部。空气通过空气压缩机，被划分成两个支流。一支是通过加湿瓶，而另一支通过液体甲苯试剂瓶（98.5％，分析试剂级，祥和化工厂，湖南，中国）。这两支气流分别由转子流量计（LZB-10，余姚市银环流量计有限公司，江苏省，中国）控制进入混合气瓶混合，取得所需甲苯气相浓度。结果甲苯浓度范围在80-150mgtoluenem^-3，细菌，线虫和纤毛虫生长均不受影响，细菌去除率接近100%（如图1所示）；甲苯浓度范围在150-600mgtoluenem^-3，细菌和纤毛虫的生长没有受到影响，但是抑制了线虫的生长（如图2所示）；甲苯浓度范围在600-900mgtoluenem^-3，纤毛虫的生长慢慢受到抑制，在900mgtoluenem^-3，纤毛虫生长受到抑制（如图3所示）。

4线虫和纤毛虫的扩大培养

将甲苯降解菌接入液体的牛肉膏蛋白胨培养基上，在28℃下180次/min摇床振荡培养48h得到细菌液；然后将细菌液加入到微型动物培养基，再加入经过驯化消过毒的线虫和纤毛虫，置于恒温恒湿培养箱，在湿度50-60%、温度25%条件下培养7d，即可得到所需的接种线虫和纤毛虫。线虫纤毛虫共同培养基配方为用975ml蒸馏水溶解3g氯化钠，8g琼脂粉，2.5g蛋白胨，高压蒸汽灭菌。待冷却至55℃左右后，加入1ml1mol/lCaCl₂,1ml1mol/lMgSO₄,1ml5mg/l胆固醇,25ml磷酸钾缓冲液。1mol/lCaCl₂：110.99gCaCl₂，加水定容至1l，高压灭菌。1mol/lMgSO₄：246.47gMgSO₄·7H₂O，加水定容至1l，高压灭菌；1mol/l磷酸钾缓冲液：108.3gKH₂PO₄，35.6gK₂HPO₄，加水定容至1l；5mg/ml胆固醇：5g胆固醇，加无水乙醇定容至1l。