一种具有活性污泥减量功能的产淀粉酶菌、培养方法及其应用

本发明属于环境生物，涉及一种具有活性污泥减量功能的产淀粉酶菌、培养方法及其应用。

背景技术：

1、城市污水处理厂生物处理过程每年会产生大量的剩余污泥，其后续处理处置将消耗大量人力和物资，在堆放填埋过程中可能产生二次污染。相比于后续剩余污泥处理技术，越来越多研究转向在污水处理生物反应器中原位污泥减量，即在污水的生物处理过程中使污泥的产生量减少，可从源头上减少剩余污泥的产量，减少二次污染。污水生物处理过程原位污泥减量技术可分为物理技术、化学技术和生物技术。其中，利用生物技术实现原位污泥减量机理具体描述为以下三个方面：

2、(1)污泥衰减：外界能量匮乏时，微生物会利用自身能量维持正常生命活动，这种状态也被称为内源呼吸；

3、(2)隐性生长：微生物细胞死亡后，会将胞内的有机物和营养物质释放到污水处理系统中，其他微生物会利用这部分物质用以自身生长；

4、(3)能量解偶联：能量产生和消耗存在一种平衡。如果微生物底物消耗过多，速度过快，微生物产量的减少，将从根本上减少剩余污泥的产生量。

5、城市污水处理厂生物反应器中的活性污泥中存在大量的不能被微生物直接利用的有机物，如胞外聚合物(eps)等。活性污泥eps如果不能在污水处理生物反应器中加以利用，就会随沉淀池污泥排出污水处理系统，成为剩余污泥的重要组成部分。在污水生物处理过程中，活性污泥eps中的大分子物质通过淀粉酶、蛋白酶等酶的酶解反应分解成小分子物质，才能用于微生物的生长代谢，实现活性污泥的资源利用。目前已有文献报道了向污泥中添加酶制剂、如淀粉酶、蛋白酶和溶菌酶等，通过其水解污泥实现污泥减量。直接投加酶制剂最主要的缺点就是成本高且效果持续时间短，如陈小粉的研究(淀粉酶促进剩余污泥热水解的研究.中国环境科学,2011,31(03):396-401.)提到外加淀粉酶制剂，总反应时间为8h，最佳的作用时间为4h。若将能够产生淀粉酶、蛋白酶和溶菌酶的菌株用于污泥减量，便能节约经济成本，污泥减量效果持续时间更长。目前已有研究多为筛选在碱性(ph＝9-11)或者高温(50℃-80℃)条件下的菌株实现剩余污泥减量。如sun hee lee的研究(effect ofalkaline protease-producing exiguobacterium sp.ys1 inoculation on thesolubilization and bacterial community of waste activated sludge.bioresourcetechnology,2009,100:4597-4603.)中提到了在ph＝10条件下使用产酶菌进行剩余污泥减量；郑伟的研究(嗜热菌污泥减量化及对氮磷营养物质的去除与回收.湖南大学硕士学位论文,2013.)指出，在60℃筛选了一株嗜热菌实现剩余污泥减量。在高温或碱性条件下实现剩余污泥减量的菌株应用于污水处理生物反应器原位活性污泥减量存在一定的限制。目前，利用投加菌株进行污水处理生物反应器原位活性污泥减量的研究较少，效果也不显著，如王慧荣的研究(污泥减量菌剂的筛选及减量效果的小试研究.工业水处理,2014,34(08):25-28)提到了一株能够产淀粉酶的枯草芽孢杆菌在摇瓶实验中进行活性污泥减量，在第2天的污泥相对减量率仅有0.2％。

技术实现思路

1、本发明针对以上问题，为适应污水处理生物反应器原位污泥减量的使用条件，使用一株能够在中温、ph中性条件下产淀粉酶的菌株，进行活性污泥减量。本发明提供的产淀粉酶菌df10在代谢过程中释放淀粉酶，在浓度为2000-4000mg/l的活性污泥底物中能够达到较好的活性污泥减量效果。

2、本发明的技术方案：

3、一种具有活性污泥减量功能的产淀粉酶菌，其特征在于，该产淀粉酶菌为华西克雷伯氏菌klebsiella huaxiensisdf10，保藏编号为cgmcc no.29556，保藏地点：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏时间：2024年1月9日。所述产淀粉酶菌菌株培养方法具体如下：

4、在好氧条件下，将菌株华西克雷伯氏菌klebsiella huaxiensisdf10接种于lb培养基中，ph＝7，在30℃恒温摇床150rpm转速条件下培养。

5、lb培养基组分：蛋白胨10g/l，nacl 10g/l，酵母浸粉5g/l。

6、一种具有活性污泥减量功能的产淀粉酶菌的应用，其特征在于，步骤如下：

7、将菌株接种于lb培养基中培养至对数末期，10000rpm离心10min，倒掉上清液，生理盐水清洗菌饼两次，最后用生理盐水重悬，制得菌悬液od660为2.4-2.6。以2.4％(v/v)的接菌量在好氧条件下加入活性污泥减量培养基中，实现活性污泥减量。

8、活性污泥减量培养基组分：活性污泥浓度2000-4000mg/l，ch3coona0.0658g/l，(nh4)2so40.0236g/l，mgso4·7h2o 0.05g/l，nacl 0.12g/l，mnso4·h2o 0.0112g/l，k2hpo4·3h2o0.0037 g/l，使用前不灭菌，ph值为6.8-7.2。

9、本发明有益效果：

10、(1)采用本发明的华西克雷伯氏菌klebsiella huaxiensidf10，代谢条件温和，能够在不改变目前城市污水处理运行条件(即温度为30℃和ph值为7)下，加入生物反应器中实现活性污泥减量。且相较于其他产淀粉酶菌，同等条件下在48h实现10.54％的mlss减量率的效果优于目前已有实验结果。

11、(2)采用本发明的华西克雷伯氏菌klebsiella huaxiensisdf10，在活性污泥减量的应用过程中，能促使活性污泥胞外聚合物(eps)中紧密结合的eps(tb-eps)中多糖转化为松散结合的eps(lb-eps)中多糖，促进活性污泥水解，增加活性污泥减量培养基中可溶性多糖的浓度，供微生物利用。在污水生物处理系统中可以起到原位补充碳源的作用，可以促进提高污水处理过程中的反硝化效率。另外，应用本发明菌株df10实现活性污泥减量过程中不会额外产生二次污染，有利于其在实际污水处理中得到应用。

技术特征：

1.一种具有活性污泥减量功能的产淀粉酶菌，其特征在于，该产淀粉酶菌为华西克雷伯氏菌klebsiella huaxiensisdf10，已于2024年1月保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为cgmcc no.29556。

2.权利要求1所述的产淀粉酶菌的培养方法，其特征在于，步骤如下：

3.权利要求1所述的产淀粉酶菌的应用，其特征在于，步骤如下：

技术总结本发明属于环境生物技术领域，公开了一种具有活性污泥减量功能的产淀粉酶菌、培养方法及其应用。该细菌为华西克雷伯氏菌DF10，在好氧条件下释放淀粉酶，能促使活性污泥胞外聚合物中紧密结合的EPS中多糖转化为松散结合的EPS中多糖，促进活性污泥水解，增加活性污泥减量培养基中可溶性多糖的浓度，供微生物利用，促进微生物内源呼吸，从而实现活性污泥减量。该菌株可应用于污水生物处理过程原位污泥减量，在废水生物处理领域有较大的应用潜力。技术研发人员：张玉,黄佳乐,杨宇受保护的技术使用者：大连理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18