[发明专利]耐冷氨氧化细菌挂膜生物炭球的制备方法及应用

摘要

本发明涉及一种耐冷氨氧化细菌挂膜生物炭球的制备方法及应用。其特征是首先筛选出高效氨氧化细菌，然后对氨氧化细菌进行耐冷性驯化得到耐冷氨氧化细菌，其次再制得生物炭球，并将制得的数个生物炭球置于耐冷氨氧化细菌富集液中得到耐冷氨氧化细菌挂膜生物炭球。上述所述的挂膜生物炭球应用于低温条件氨氮污染水体净化。其优点在于利用环境友好的粘土和生物炭制备的生物炭球作为载体，制备耐冷氨氧化细菌挂膜生物炭球不但能够在低温条件下较好的降解氨氮，且可特别应用于流动的自然水体，并能保证充足的生物量和停留时间，以达到氨氮降解的目的。在温度为15℃的条件下进行动态去除，每5天进行一次氨氮浓度的测定，氨氮的去除率约为80%。

主权项

1.耐冷氨氧化细菌挂膜生物炭球的制备方法，其特征是首先筛选出高效氨氧化细菌，然后对氨氧化细菌进行耐冷性驯化得到耐冷氨氧化细菌，其次再制得生物炭球，并将制得的数个生物炭球置于耐冷氨氧化细菌富集液中得到耐冷氨氧化细菌挂膜生物炭球；上述高效氨氧化细菌的筛选方法，包括如下步骤：（1）富集培养：称取干重10g‑20g的沉积物，加入到一个盛有100mL富集培养基的250mL锥形瓶中，于150r/min‑200r/min，28℃‑30℃的条件下震荡培养数天后吸取10mL至另一个富集培养基中，于上述条件震荡培养数天，如此重复上述步骤3次以提高氨氧化细菌的浓度，最终得到氨氧化细菌富集液；上述富集培养基为：(NH4)2SO4 5.5g，CaCO3 5.5g，NaCl 2.0g，MgSO4 0.5g，K2HPO4 1.5g，MnSO4 0.01g，FeSO4 0.02g，蒸馏水1000mL，5%Na2CO3调节pH=8.0，121℃灭菌30min；（2）纯化分离：将上述氨氧化菌富集液按10‑1‑10‑7梯度进行稀释，涂布在固体培养基上，于28℃‑30℃培养数天，待菌落长成后，挑选不同形态的菌落在另一个固体培养基上进行反复划线，直到生成的菌落为不同种单一形态的单一菌，分离得到多株纯种氨氧化细菌，上述培养基为：NH4SO4 2g，NaH2PO4 0.25g，MgSO4·7 H2O 0.03g，MnSO4·4H2O 0.01g，K2HPO4 0.75g，NaCl 0.01g，CaCO3 5g，琼脂 20g蒸馏水1000mL，5%Na2CO3调节pH=7.2，121℃灭菌30min；上述氨氧化细菌的耐盐耐冷性驯化方法，包括以下步骤：将上述筛选出的氨氧化细菌以富集液与富集培养基5%的接种量接种到一个100mL盐度为20‰的富集培养基中，依次于25℃、20℃、15℃和10℃，150r/min‑180r/min的条件下震荡培养数天，筛选出对氨氮降解效果好的氨氧化细菌即为耐冷氨氧化细菌；上述生物炭球的制备方法，包括如下步骤：（1）取秸秆洗净，烘干至恒重，将秸秆粉碎后过筛，得到秸秆粉末，经过马弗炉烧制成生物炭；（2）将上述烧制的生物炭用去离子水清洗若干次，并利用0.1mol/L的硝酸作为改性剂，在200r/min的磁力搅拌条件下，使上述改性剂与生物炭充分混匀，进行改性一天后，再用去离子水清洗至pH为中性得到化学改性生物炭；再将上述的化学改性生物炭置于频率40KHz的微波清洗仪中微波震荡40min‑90min，过滤，恒温干燥后得到物化改性生物炭；（3）再将粘土在恒温干燥箱中干燥，过100目‑200目筛得到粘土粉末；（4）将上述物化改性的生物炭与粘土粉末按质量比为（0.5‑1）：10的比例混合后，加入到硅酸钠和碳酸氢钠用去离子水溶解的混合液中，用制球机制成球粒后，再置于恒温干燥箱中干燥，最后置于马弗炉烧制成生物炭球，上述硅酸钠与粘土质量比为3%，碳酸氢钠与粘土质量比为1.5%；上述生物炭球挂膜方法，包括以下步骤：将生物炭球置于上述耐冷氨氧化细菌富集液中浸泡4‑6天，得到耐冷氨氧化细菌挂膜生物炭球。