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¿Para qué problemas de calidad del agua se utilizan principalmente las bacterias desnitrificantes?

Resumen

La presente invención divulga una bacteria desnitrificante aeróbica y su aplicación en el tratamiento de aguas residuales. El solicitante selecciona una bacteria desnitrificante aeróbica de un humedal mediante enriquecimiento con bacterias nitrificantes, Pseudomonas stutzeri JH-. 1, CCTCC N°: M2013488. Las bacterias se pueden utilizar para tratar aguas residuales con alto contenido de NO3, con una tasa de eliminación máxima del 99,6 %, sin acumulación de nitrógeno nitrito, y pueden eliminar simultáneamente DQO en aguas residuales orgánicas, con una tasa de eliminación del 60 %-80 %. En comparación con otras bacterias desnitrificantes aeróbicas reportadas para el tratamiento de aguas residuales, la cepa de la presente invención es altamente eficiente en el tratamiento de aguas residuales. La tasa de eliminación de nitrógeno nitrato puede alcanzar el 99,6 % después de 24 horas, y la tasa de desnitrificación puede alcanzar los 22,6 mg?L-1. ?h-1, su eficiencia de eliminación de nitrógeno es de 1,51 a 4,57 veces mayor que la de las cepas reportadas. Puede usarse solo o después de la inmovilización en el tratamiento de aguas residuales, y se usa ampliamente.

Afirmaciones

1. Una bacteria desnitrificante aeróbica, caracterizada por: Pseudomonas stutzeri JH-1, CCTCC NO: M 2013488.

2. Aplicación de las bacterias desnitrificantes aeróbicas descritas en la reivindicación 1 en el tratamiento de aguas residuales.

3. La aplicación según la reivindicación 2, caracterizada porque las bacterias desnitrificantes aeróbicas se fijan con alginato de sodio.

4. La aplicación según la reivindicación 2, caracterizada porque las bacterias desnitrificantes aeróbicas se fijan con alcohol polivinílico.

5. La aplicación según la reivindicación 2, caracterizada porque las bacterias desnitrificantes aeróbicas se fijan con alginato de sodio y alcohol polivinílico.

Instrucciones

Un tipo de bacteria desnitrificante aerobia y su aplicación en el tratamiento de aguas residuales

Campo técnico

La presente invención pertenece al medio ambiente El campo de los microorganismos involucra específicamente una bacteria desnitrificante aeróbica y la aplicación de esta bacteria en el tratamiento de aguas residuales.

Antecedentes tecnológicos

En los últimos años, el vertido a gran escala de aguas residuales industriales y la aplicación a gran escala de fertilizantes químicos en la agricultura han dado lugar a problemas medioambientales acuáticos cada vez más importantes causados ​​por el nitrógeno. contaminación, entre las cuales la contaminación por nitratos es particularmente grave. Los nitratos y sus derivados afectan la salud humana por sus efectos patógenos y cancerígenos. Por lo tanto, aumentar el control de la contaminación por nitrógeno en las aguas residuales, especialmente mejorando la eficiencia del tratamiento del nitrógeno nitrato, es un problema urgente que debe resolverse en la tecnología actual de tratamiento de aguas residuales.

La desnitrificación y la desnitrificación biológica utilizan la acción de microorganismos en condiciones anaeróbicas o anóxicas, el nitrato reemplaza al oxígeno como aceptor de electrones para reducir gradualmente el nitrato a productos gaseosos para su eliminación. . Sin embargo, el proceso de desnitrificación biológica suele ser incompleto debido a las limitaciones de las condiciones anaeróbicas e hipóxicas. La aparición de bacterias desnitrificantes aeróbicas hace que el proceso de desnitrificación sea más fácil de controlar. Es un tipo de bacteria desnitrificante que utiliza la función de las enzimas desnitrificantes aeróbicas para realizar la desnitrificación en condiciones aeróbicas. Desde que Robertson et al. Archives of Microbiology, 1984, 139, 351-354, aislaron por primera vez bacterias desnitrificantes aeróbicas en sistemas de tratamiento de desnitrificación y eliminación de azufre en la década de 1980, se ha estudiado el rendimiento de las bacterias desnitrificantes aeróbicas. hasta cierto punto. Sin embargo, la mayoría de las bacterias desnitrificantes aeróbicas que se han examinado no tienen una alta eficiencia de desnitrificación. Generalmente tienen actividad desnitrificadora cuando la concentración de oxígeno disuelto es baja. Por lo tanto, se examinan y aíslan cepas de bacterias desnitrificantes aeróbicas eficientes, y su calidad es excelente. Es importante aplicarlo en el tratamiento real de aguas residuales para ahorrar costos de desnitrificación y mejorar los beneficios económicos.

Contenido de la invención

El objetivo de la presente invención es proporcionar una bacteria desnitrificante aeróbica, que ha sido enviada al Centro de Colección de Cultivos Típicos de China para su conservación el 23 de octubre de 2013. , nombre de clasificación: Pseudomonas stutzeri (Pseudomonas stutzeri) JH-1, número de depósito: CCTCC NO: M2013488. Esta cepa tiene la capacidad de eliminar eficientemente el nitrógeno nitrato del agua.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar una aplicación de una bacteria desnitrificante aeróbica en el tratamiento de aguas residuales. La bacteria se puede usar sola, o la bacteria se puede inmovilizar y luego colocar en el cuerpo de agua. Nitrato de nitrógeno del agua sin acumulación de nitrito, y la velocidad de eliminación de nitrógeno es rápida.

Para lograr el propósito anterior, la presente invención adopta las siguientes medidas técnicas:

Una bacteria desnitrificante aeróbica, el proceso de detección es:

(1 ) Conjunto rico

Se recolectaron muestras de suelo de dos conjuntos de sistemas piloto de humedales artificiales de flujo vertical compuestos oxigenados en mayo de 2013, con una profundidad de muestreo de 10 cm desde la superficie. Pese 10 g de suelo en condiciones estériles e insértelos en 500 ml de medio de cultivo líquido para el enriquecimiento. Utilice el método de aireación intermitente para el enriquecimiento. El intervalo de tiempo es de 12 horas y cada aireación es de 3 horas. días una vez transferidos, el tiempo de enriquecimiento es de 1 mes. La tasa de eliminación de nitrógeno nitrato medida es del 99,9% y básicamente no hay acumulación de nitrógeno nitrito.

El medio de cultivo líquido es KNO32g, K2HPO41g, KH2PO41g, MgSO40.2g, citrato de sodio 5g, solución salina traza 2mL agua destilada;

(2) Detección preliminar

Utilice el método de recubrimiento para distribuir uniformemente la suspensión bacteriana enriquecida en el medio selectivo BTB y, después de cultivarla en una incubadora a 30 °C durante 3 días, seleccione Las colonias o halos azules se utilizan como bacterias de detección primaria.

(3) Re-cribado

Inocular las cepas inicialmente cribadas en medio de cultivo líquido, cultivarlas en mesa agitadora a 30°C y 120 r·min-1 durante 5 días y realizar una nueva evaluación. Cada 24 horas, utilice el reactivo de Grignard y el reactivo de difenilamina para el desarrollo del color para detectar la degradación del nitrato y seleccione cepas con buenos efectos de eliminación.

El medio de cultivo BTB es: 20g de agar, KNO31g, KH2PO41g, FeCl2·6H2O0,5g, CaCl2·7H2O 0,2g, MgSO4·7H2O1g, succinato de sodio 8,5g, BTB (1% disuelto en alcohol)1mL 1000 ml de agua destilada, ajustar el pH a 7,0 ~ 7,3 con 1 mol·L-1NaOH.

Al comparar exhaustivamente la tasa de eliminación de nitrógeno nitrato, la acumulación de nitrógeno nitrito y la tasa de eliminación de nitrógeno nitrato, finalmente se seleccionó una cepa de desnitrificación aeróbica de 28 cepas de bacterias de detección preliminar. su 16SrRNA se muestra en la SEQ ID NO.1. La bacteria fue enviada al Centro de Colección de Cultivos Tipo de China para su preservación el 23 de octubre de 2013. Su nombre de clasificación es: Pseudomonas stutzeri (Pseudomonas stutzeri) JH-1, número de preservación: CCTCC NO: M2013488, dirección: Wuhan, China Wuhan University.

JH-1 es una bacteria gramnegativa, una bacteria corta, con una longitud de 1,0um-1,5um y un ancho de 0,2um-0,4um. No tiene esporas ni flagelos y forma opacidad. en medios de cultivo sólidos Colonias blancas con superficie lisa y bordes limpios.

Características fisiológicas y bioquímicas de JH-1 – actividad enzimática, asimilación de fuentes de carbono

+: positivo, -: negativo,

Características fisiológicas y bioquímicas de JH-1 -- Actividad enzimática

+: reacción positiva; -: reacción negativa; W: reacción positiva débil

La aplicación de bacterias desnitrificantes aeróbicas en el tratamiento de aguas residuales, los pasos son:

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(1) Inocular la solución bacteriana activada en las aguas residuales que contienen nitrógeno a tratar, la dosis es del 5% del volumen de las aguas residuales a tratar, el rango de pH es 7,0-7,3 y la mezcla se coloca En una mesa vibratoria (30 °C, 120 r/min), tome muestras periódicamente para detectar la tasa de eliminación de nitrógeno nitrato y DQO ​​y la acumulación de nitrógeno nitrito en muestras de agua.

(2) Utilice tres bacterias diferentes incrustadas en matriz para obtener bacterias desnitrificantes aeróbicas inmovilizadas y utilícelas en el tratamiento de desnitrificación de aguas residuales.

A. Método de inmovilización con alginato de sodio: pese 4 g de alginato de sodio y disuélvalo en 60 ml de solución salina fisiológica al 0,9%, esterilícelo a alta temperatura y alta presión (121 ℃, 105-110 kPa), enfríe a temperatura ambiente (20-25 ℃) y mezcle bien con 80 ml de suspensión de bacterias desnitrificantes aeróbicas, deje caer. en una solución de CaCl2 al 4 % p/v, colocar en un baño de hielo, agitar mientras se deja caer, para formar bolitas con un diámetro de 2 mm, colocar las bolitas formadas en un refrigerador a 4 °C para que se reticulen y solidifiquen durante 12 a 24 horas; horas Lavar con suero fisiológico 2-3 veces y reservar.

B. Método de fijación con alcohol polivinílico: preparar 60 ml de solución de alcohol polivinílico al 10 % p/v, esterilizar a alta temperatura y alta presión (121 ℃, 105-110 kPa), enfriar a temperatura ambiente (20-25 ºC). ℃), y mezcle bien 80 ml de suspensión de bacterias desnitrificantes aeróbicas, colóquelos en la solución saturada de ácido bórico y colóquelos en un baño de hielo. Revuelva mientras gotea para formar gránulos con un diámetro de 2 mm y coloque los gránulos formados en un recipiente de 4°. C refrigerador para reticulación y solidificación. Después de 12-24 horas, lavar 2-3 veces con solución salina fisiológica y reservar.

C. Método de fijación de alginato de sodio y alcohol polivinílico: 60 ml de una solución mixta de 5 % p/v de alcohol polivinílico y 5 % p/v de alginato de sodio, calentar hasta mezclar completamente y esterilizar a alta temperatura. y presione las bacterias (121 °C, 105-110 kPa), enfríe a temperatura ambiente (20-25 °C) y mezcle bien con 80 ml de suspensión de bacterias desnitrificantes aeróbicas. Exprima esta mezcla en una solución de CaCl2 al 4 % p/v con un jeringa, baño de hielo, agitando mientras gotea, para formar bolitas con un diámetro de 2 mm, colocar las bolitas formadas en un refrigerador a 4°C para reticulación y solidificación durante 11-13 horas, limpiar las bolitas con agua esterilizada, y luego agregar ácido bórico saturado en la solución, reticular y solidificar en un refrigerador a 4 ° C durante 11-13 horas, y lavar con solución salina fisiológica 2-3 veces antes de su uso.

Saca del frigorífico los gránulos de bacterias desnitrificantes aeróbicas preparados en los pasos A, B y C, lávalos 3-4 veces con agua bidestilada o solución salina fisiológica al 0,9% p/v y luego ponlos en remojo. en solución salina fisiológica al 0,9% y airear durante aproximadamente 11 a 13 horas para activar las perlas inmovilizadas. Llene una cierta cantidad de perlas inmovilizadas activadas en una columna de simulación de humedales construidos para realizar investigaciones sobre el tratamiento de desnitrificación de aguas residuales.

(3) Agregue una cantidad adecuada de citrato de sodio, una fuente adicional de carbono, al agua natural del lago, y agregue Pseudomonas stutzeri JH-1 activada durante 24 horas al agua del lago en una cantidad de inoculación de 5 %, y agitar (30°C, 120 rpm) e incubar durante 48 horas para medir la cantidad de nitrógeno nitrato y nitrógeno nitrito en el agua.

En comparación con la tecnología existente, la presente invención tiene las siguientes ventajas y efectos.

La cepa de la presente invención tiene una amplia gama de fuentes de carbono y nitrógeno disponibles y es fácil de cultivar. .

La cepa de la presente invención se puede utilizar para tratar aguas residuales con alto contenido de NO3, con una tasa de eliminación máxima del 99,6% y sin acumulación de nitrito de nitrógeno.

La cepa bacteriana de la invención puede eliminar simultáneamente la DQO en aguas residuales orgánicas, y la tasa de eliminación puede alcanzar el 60%-80%.

La cepa de la presente invención se puede utilizar sola o después de la inmovilización en el tratamiento de aguas residuales, y se utiliza ampliamente.

En comparación con otras bacterias desnitrificantes aeróbicas que se han descubierto, la cepa JH-1 es una bacteria desnitrificante aeróbica muy eficiente. La tasa de eliminación de nitrato de nitrógeno puede alcanzar el 99,6% después de 24 horas. mg·L-1·h-1. Se ha informado que la mayoría de las bacterias desnitrificantes aeróbicas aisladas tienen tasas de desnitrificación entre 4,50 y 13,7 mg·L-1·h-1. La tasa de desnitrificación de JH-1 es de 1,51 a 4,57 veces la de estas bacterias.