专利名称：一体化硝化菌培养与保藏的方法及反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种硝化菌培养的保藏装置与方法，特别是涉及硝化菌常温低溶氧保藏 方法及保藏反应器。
背景技术：
硝化菌(Nitrite Oxidizing Bacteria)为自然界氮循环中降解亚硝酸盐为硝酸盐的一类 重要微生物。由于近年来水体微生态环境遭到了严重破坏，水域大面积亚硝酸盐过度积 累中毒事件频繁爆发，直接或间接造成了我国经济的巨大损失。然而，我国市面上硝化 菌产品极其匮乏，大多为其他种类低效混合微生物的替代产品，如光合细菌、芽孢杆菌 等。造成这种现状的主要原因之一为保藏过程中硝化菌活性损失过快，从而使得硝化菌 产业化过程进展缓慢。
目前有关硝化菌的培养和保藏是分开进行的，即培养结束后，通过沉淀或离心等方 式获得菌体，再将其装入其他容器进行保藏。此种工艺，工作量大，工作效率低下，同 时也增加了杂菌的污染概率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种将硝化菌的培养和保藏于一个反 应器中完成，从而为大规模的硝化菌生产提供了便利，借助保藏时低溶氧和有机碳源的 添加使硝化菌的活性得以长久保持的硝化菌常温低溶氧保藏方法。
本发明的另一目的在于提供上述硝化菌常温低溶氧保藏方法使用保藏反应器。
本发明的目的通过如下技术方案实现
一种用于一体化硝化菌培养与保藏的反应器，包括罐盖、进气管、分布器、罐体、 出气管；分布器位于罐体内，进气管和出气管分别伸入罐体內与分布器连接，可通过进 气管和出气管上下调节分布器在罐体中位置。所述分布器为空气分布器。
所述的进气管2和出气管6为橡胶软管或硅胶软管。
一种一体化硝化菌培养与保藏的方法，培养阶段和保藏阶段在同一设有进气管与出 气管及空气分布器的反应器内进行；培养阶段，空气分布器位于容器的底部，温度保持 在20-35。C范围内，培养基溶氧高于2. 0mg/L;保藏阶段，温度保持在20-35。C范围内，
空气分布器调节距离底部1/3以上，培养基溶氧低于0.8mg/L，按照培养基的体积，加入 1.8-3. Og/L的甘油或葡萄糖。
所述保藏阶段，温度保持优选在25-3(TC范围内。
所述保藏阶段，降解溶氧优选低于0. 5mg/L。
所述保藏阶段，按照培养基的体积，加入2.0-2.7g/L的甘油或葡萄糖。 所述降解溶氧低于0. lmg/L,按照培养基的体积，加入2.5g/L的甘油。
所述培养基为1000mL水中含有NaHCO3 1.0-2.0g、NaNO2 1.2-2.2g、Na2CO30.1-1.0g、 NaCl 0.1國0.8g、 KH2P04 0.1-0.8g、 MgS04 0.1-0.8g和FeS04 0.005-0.1g， pH为7.0-7.8。
本发明利用了硝化菌在缺氧环境中亚硝酸盐氧化还原酶，利用硝酸盐还原成亚硝酸 盐获得能量，从而保持关键酶(亚硝酸盐氧化还原酶)活性。
罐体中的培养基为常规硝化菌培养基，保藏时，添加1.8-3.0g/L的甘油。将硝化菌菌 种投入反应器中，由底部分布器通气(纯氧或空气，尽量减少杂菌的进入)，当硝化菌的 菌量达到一定量后，将空气分布器调整，使其距离底部1/3以上，同时降低溶氧，使培养 基的溶氧低于0.8mg/i。再向培养基中添加1.8-3.0g/L的有机碳源，尤其是甘油。此方法 得当，可使硝化菌的活性得到长久保持。
相对于现有技术本发明具有如下优点和有益效果
(1) 反应器结构简单，易于制造和使用；
(2) 常温低溶氧保藏方式省去了低温冷库保藏环节，节省了成本；
(3) 本技术省去了由培养到保藏的中间环节，如沉淀、过滤、浓縮、装罐保藏等 过程，縮减了生产工艺，节省了生产成本和劳动力。
(4) 本发明采用的常温低溶氧保藏正符合硝化菌使用的环境，如水产养殖、废水 处理和生活污水处理，从而縮短了硝化菌驯化时间，加快了硝化菌作用时间。
(5) 本发明提供一种可以长久保藏硝化菌亚硝酸盐降解活性的方法和设备，实现 硝化菌的规模化生产。
图l是硝化菌培养及原位保藏反应器结构示意图。
具体实施例方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明，需要说明的是，这些实施例并不构成对 本发明保护范围的限制。
如图1所示，本发明的硝化菌常温低溶氧保藏反应器包括罐盖l、进气管2、分布器
3、培养基溶液4、罐体5、出气管6，分布器3位于罐体5内，进气管2和出气管6分别 伸入罐体5内与分布器3连接，可通过进气管2和出气管6上下调节分布器3在罐体中 位置。分布器可以为空气分布器，由进气管2和出气管6连接，悬垂于反应器中，由于 进气管2和出气管6为软管，如橡胶管或硅胶管等，可通过插拔上下移动调整。通气时， 氧气通过进气管2进入分布器3，再进入位于分布器3上端的培养基溶液4，使培养基中 均匀溶氧。培养基溶液4为常规培养基，1000mL水中含有NaHC03 1.0-2.0g、 NaN02 L2-2.2g、 Na2CO30.1-1.0g、 NaCl 0.1-0.8g、 KH2P04 0.1-0.8g、 MgS04 0.1-0.8g禾Q FeS04 0.005隱0.1g， pH为7.0-7.8。 实施例l
维氏硝化杆菌常温低溶氧保藏方法操作工艺如下
(1) 培养保藏反应器的准备。反应器应为可密闭容器，由气泵供气，气体为纯氧，
通气量可进行调节。反应器中液体装液量为75%。
(2) 培养基溶液准备1000mL水中含有NaHCO3 l.Og、 NaN022.2g、 Na2CO30.1g、 NaCl 0.8g、 KH2P04 O.lg、 MgS04 0.8g和FeS04 0'005g， pH为7.3。
(3) 维氏硝化杆菌培养阶段。由气泵通气，经由底部分布器，使培养基中溶氧》 5mgA，同时监测硝化菌的菌体量。
(4) 保藏阶段的准备。当维氏硝化杆菌浓度达到1.87gMLSS/l时，将分布器调整， 使其距离顶部2/3处，同时降低通气量，使上层液体溶氧为0.8g/l。
(5) 保藏阶段。向培养基中添加1.8g/l的甘油。
该方法保持低溶氧的缺氧环境，同时又有有机碳源的存在，可使硝化菌的硝酸盐氧 化还原酶保持活性，从而提高硝化菌保藏时间。经检测亚硝酸盐降解速率的衰减情况， 通过上述方法，维氏硝化杆菌亚硝酸盐降解活性的半衰期达到185天。 实施例2
维氏硝化杆菌常温低溶氧保藏方法操作工艺如下
(1) 培养保藏反应器的准备。反应器应为可密闭容器，由气泵供气，气体为过滤空 气，通气量可进行调节。反应器中液体装液量为70%。
(2) 培养基溶液准备1000mL水中含有NaHCO3 2.0g、 NaN021.2g、 Na2CO31.0g、 NaCl O.lg、 KH2P04 0.8g、 MgS04 O.lg和FeS04 O.lg， pH为7.0。
(3) 维氏硝化杆菌培养阶段。由气泵通气，经由底部分布器，使培养基中溶氧》 5mg/l，同时监测硝化菌的菌体量。
(4) 保藏阶段的准备。当硝化菌的菌量达到1.83gMLSS/l时，将分布器调整，使其 距离顶部2/3处，同时降低通气量，使上层液体溶氧为0.5g/l。
(5) 保藏阶段。向培养基中添加3.0g/l的有甘油。
这样，保持低溶氧的缺氧环境，同时又有有机碳源的存在，可使硝化菌的硝酸盐氧 化还原酶保持活性，从而提高硝化菌保藏时间。经检测亚硝酸盐降解速率的衰减情况， 通过上述方法，维氏硝化杆菌亚硝酸盐降解活性的半衰期达到210天。 实施例3
维氏硝化杆菌常温低溶氧保藏方法操作工艺如下-
(1) 培养保藏反应器的准备。反应器应为可密闭容器，由气泵供气，气体为过滤空 气，通气量可进行调节。反应器中液体装液量为70%。
(2) 培养基溶液准备1000mL水中含有NaHCO3 1.5g、 NaNO22.0g、 Na2CO30.6g、 NaCl 0.5g、 KH2P04 0.5g、 MgS04 0.4g和FeS04 0.008g， pH为7.5。
(3) 维氏硝化杆菌培养阶段。由气泵通气，经由底部分布器，使培养基中溶氧》 5mg/l，同时监测硝化菌的菌体量。
(4) 保藏阶段的准备。当硝化菌的菌量达到1.79gMLSS/l时，将分布器调整，使其 距离顶部2/3处，同时降低通气量，使上层液体溶氧为0.3g/l。
(5) 保藏阶段。向培养基中添加2.7g/l的有甘油。 该方法保持低溶氧的缺氧环境，同时又有有机碳源的存在，可使硝化菌的硝酸盐氧
化还原酶保持活性，从而提高硝化菌保藏时间。经检测亚硝酸盐降解速率的衰减情况，
通过上述方法，维氏硝化杆菌亚硝酸盐降解活性的半衰期达到220天。
实施例4
维氏硝化杆菌常温低溶氧保藏方法操作工艺如下
(1) 培养保藏反应器的准备。反应器应为可密闭容器，由气泵供气，气体为过滤空 气，通气量可进行调节。反应器中液体装液量为70%。
(2) 培养基溶液准备1000mL水中含有NaHCO3 1.8g、 NaN021.5g、 Na2CO30.6g、 NaC10.8g、 KH2PO40.5g、 MgS04 0.2g和FeS04 0.006g， pH为7.6。
(3) 维氏硝化杆菌培养阶段。由气泵通气，经由底部分布器，使培养基中溶氧》 5mg/1，同时监测硝化菌的菌体量。
(4) 保藏阶段的准备。当硝化菌的菌量达到1.81gMLSS/l时，将分布器调整，使其 距离顶部2/3处，同时降低通气量，使上层液体溶氧为0.4g/l。(5)保藏阶段。向培养基中添加1.8g/I的有葡萄糖。 这样，保持低溶氧的缺氧环境，同时又有有机碳源的存在，可使硝化菌的硝酸盐氧化还 原酶保持活性，从而提高硝化菌保藏时间。经检测亚硝酸盐降解速率的衰减情况，通过 上述方法，维氏硝化杆菌亚硝酸盐降解活性的半衰期达到170天。 实施例5
维氏硝化杆菌常温低溶氧保藏方法操作工艺如下
(1) 培养保藏反应器的准备。反应器应为可密闭容器，由气泵供气，气体为过滤空 气，通气量可进行调节。反应器中液体装液量为70%。
(2) 培养基溶液准备1000mL水中含有NaHCO3 1.5g、 NaN021.5g、 Na2CO30.5g、 NaCl 0.3g、 KH2P04 0.6g、 MgS04 0.6g和FeS04 0.006g， pH为7.8。
(3) 维氏硝化杆菌培养阶段。由气泵通气，经由底部分布器，使培养基中溶氧》 5mg/l，同时监测硝化菌的菌体量。
(4) 保藏阶段的准备。当硝化菌的菌量达到1.81gMLSS/1时，将分布器调整，使其 距离顶部2/3处，同时降低通气量，使上层液体溶氧为0.4g/l。
(5) 保藏阶段。向培养基中添加3.0g/l的有葡萄糖。 该方法保持低溶氧的缺氧环境，同时又有有机碳源的存在，可使硝化菌的硝酸盐氧
化还原酶保持活性，从而提高硝化菌保藏时间。经检测亚硝酸盐降解速率的衰减情况，
通过上述方法，维氏硝化杆菌亚硝酸盐降解活性的半衰期达到181天。
实施例6
维氏硝化杆菌常温低溶氧保藏方法操作工艺如下
(1) 培养保藏反应器的准备。反应器应为可密闭容器，由气泵供气，气体为过滤空 气，通气量可进行调节。反应器中液体装液量为70%。
(2) 培养基溶液准备1000mL水中含有NaHCO3 1.4g、 NaN021.6g、 Na2CO30.5g、 NaC10.6g、 KH2PO40.5g、 MgS04 0.5g和FeS04 0.008g， pH为7.5。
(3) 维氏硝化杆菌培养阶段。由气泵通气，经由底部分布器，使培养基中溶氧》 5mg/l，同时监测硝化菌的菌体量。
(4) 保藏阶段的准备。当硝化菌的菌量达到1.91gMLSS/l时，将分布器调整，使其 距离顶部2/3处，同时降低通气量，使上层液体溶氧为0.3g/l。
(5) 保藏阶段。向培养基中添加2.7g/l的有葡萄糖。
该方法保持低溶氧的缺氧环境，同时又有有机碳源的存在，可使硝化菌的硝酸盐氧化还原酶保持活性，从而提高硝化菌保藏时间。经检测亚硝酸盐降解速率的衰减情况， 通过上述方法，维氏硝化杆菌亚硝酸盐降解活性的半衰期达到183天。
权利要求
1、一种用于一体化硝化菌培养与保藏的反应器，其特征在于，该反应器包括罐盖、进气管、分布器、罐体、出气管；分布器位于罐体内，进气管和出气管分别伸入罐体内与分布器连接，可通过进气管和出气管上下调节分布器在罐体中位置。
2、 根据权利要求1所述的分布器用于一体化硝化菌培养与保藏的反应器，其特征在 于，所述分布器为空气分布器。
3、 根据权利要求1所述的分布器用于一体化硝化菌培养与保藏的反应器，其特征在 于，所述的进气管2和出气管6为橡胶软管或硅胶软管。
4、 一种一体化硝化菌培养与保藏的方法，其特征在于，培养阶段和保藏阶段在同一 设有进气管与出气管及空气分布器的反应器内进行；培养阶段，空气分布器位于容器的 底部，温度保持在20-35℃范围内，培养基溶氧高于2. Omg/L;保藏阶段，温度保持在20-35 ℃范围内，空气分布器调节距离底部1/3以上，培养基溶氧低于0. 8mg/L，按照培养基的 体积，加入1. 8-3. Og/L的甘油或葡萄糖。
5、 根据权利要求4所述的常温低溶氧硝化菌保藏方法，其特征在于，所述保藏阶段， 温度保持在25-30℃范围内。
6、 根据权利要求4所述的常温低溶氧硝化菌保藏方法，其特征在于，所述保藏阶段， 降解溶氧低于0. 5mg/L。
7、 根据权利要求4所述的常温低溶氧硝化菌保藏方法，其特征在于，所述保藏阶段， 按照培养基的体积，加入2. 0-2. 7g/L的甘油或葡萄糖。
8、 根据权利要求1所述的常温低溶氧硝化菌保藏方法，其特征在于，所述降解溶氧 低于0.1mg/L，按照培养基的体积，加入2.5g/L的甘油。
9、 根据权利要求l所述的常温低溶氧硝化菌保藏方法，其特征在于，所述培养基为 1000mL水中含有NaHCO3 1.0-2.0g、 NaN02 1.2-2.2g、 Na2CO30.1-1.0g、 NaCl 0.1-0.8g、 KH2P04 0.1-0.8g、 MgS04 0.1-0.8g和FeS04 0.005-0.lg， pH为7.0-7.8。
全文摘要
本发明公开了一体化硝化菌培养与保藏的方法及反应器。该反应器分布器位于罐体内，进气管和出气管分别伸入罐体内与分布器连接，可通过进气管和出气管上下调节分布器在罐体中位置。培养阶段和保藏阶段在同一设有进气管与出气管及空气分布器的反应器内进行；培养阶段，空气分布器位于容器的底部，温度保持在20-35℃，培养基溶氧高于2.0mg/L；保藏阶段，温度保持在20-35℃，空气分布器调节距离底部1/3以上，培养基溶氧低于0.8mg/L，按照培养基的体积，加入1.8-3.0g/L的甘油或葡萄糖。该发明使得硝化菌半衰期达到170-220天，减少了生产环节，提高了工作效率，为大规模生产硝化菌菌剂提供了技术支持。
文档编号C12M1/00GK101200687SQ20071003249
公开日2008年6月18日 申请日期2007年12月14日 优先权日2007年12月14日
发明者杰 任, 林炜铁 申请人:华南理工大学