一株兼具异养硝化功能的高效好氧反硝化菌株及其应用

摘要

本发明公开了一株兼具异养硝化功能的高效好氧反硝化菌株( Pseudomonas otitidi ) YXHF-2，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：10047。本发明还公开了上述菌株YXHF-2在污水治理中的应用。本发明公开的兼具异养硝化功能的高效好氧反硝化菌株YXHF-2能有效降低污水中的氨氮、总氮和COD的含量，在生活污水及其他各种污染水体治理中具有较高的应用价值。

说明书

技术领域

本发明属于环境微生物技术领域，具体地涉及一株兼具异养硝化功能的高效好氧反硝化菌株及其在污水治理中的应用。

背景技术

氮是造成水体富营养化和环境污染的一个很重要的污染因子，生物脱氮技术是目前应用最广泛的氮污染控制方法，传统理论认为生物脱氮必须通过硝化和反硝化2个独立过程来实现，硝化和反硝化不能同时发生，硝化反应在有氧的条件下进行，而反硝化反应需要在严格的厌氧或缺氧的条件下进行，传统的两段式生物脱氮工艺普遍存在基建投资和运行费用高，能耗大，操作控制条件复杂等不足。

 好氧反硝化和异养硝化的发现打破了传统的生物脱氮理论，使得同步硝化和反硝化成为可能，不仅可以可使硝化和反硝化在同一反应器中完成，加快整个反应过程，缩短水力停留时间，减小反应器容积，降低运行成本, 还可以扩大进行脱氮处理的水质范围。

  通过分离兼具异养硝化功能的好氧反硝化细菌，深入研究该菌的生长特性、反硝化特性及其污水脱氮中的应用，对提高污水的脱氮处理效率和经济性有着重要的理论价值和实际意义。

发明内容

本发明的目的之一是提供一株兼具异养硝化功能的好氧反硝化菌株。

本发明的目的之二是提供上述兼具异养硝化功能的好氧反硝化菌株在污水治理中的应用。

为实现以上目的，本发明公开的异兼具异养硝化功能的好氧反硝化菌株YXHF-2，经鉴定为Pseudomonas otitidi（NCBI登录号：KF159806.1），属于假单胞菌属（Psedomonas sp.）本发明公开的兼具异养硝化功能的好氧反硝化菌株（Pseudomonas otitidi）YXHF-2已于2014年11月21日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：10047。

本发明还公开了上述兼具异养硝化功能的高效好氧反硝化菌株YXHF-2在污水治理中应用。

上述兼具异养硝化功能的高效好氧反硝化菌株YXHF-2应用的工艺形式为膜生物反应器。

所述兼具异养硝化功能的高效好氧反硝化菌株YXHF-2投加量为膜生物反应器容积的1-4%。

本发明的兼具异养硝化功能的高效好氧反硝化菌株YXHF-2能有效降低污水中的氨氮、总氮和COD的含量，在生活污水及其他各种污染水体治理中具有较高的应用价值。运用到膜生物反应器中，能有效降低膜生物反应器生活污水中的氨氮、总氮和COD的含量，对开发脱氮微生物制剂或污水处理剂具有广阔的应用前景。

保藏信息

本发明提供的兼具异养硝化功能的高效好氧反硝化菌株(Pseudomonas otitidi) YXHF-2，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC No：10047，保藏日期为2014 年11 月21 日。

附图说明

图1是实施例中膜生物反应器结构示意图；

图2是菌株YXHF-2对硝酸盐和总氮的去除效果图；

图3是菌株YXHF-2对氨氮的去除效果图；

图4是菌株YXHF-2投加至膜生物反应器前后污染物去除率的变化情况。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到的。

1、菌株的获得与性能检测

富集培养：菌株分离的样品来自深圳市观澜镇的某膜生物反应器的污泥悬液，该装置采用“斜板沉淀+膜生物反应器”组合工艺，处理量为25m³/d，停留时间为4h，气水比30：1。将膜生物反应器污泥悬液样品按体积比5%接种至富集液体培养基（KNO₃ 2g，KH₂PO₄ 1g，K₂HPO₄ 1g，MgSO₄·7H₂O 0.2g，葡萄糖5g，蒸馏水1000mL），在30℃转速为150 r/min的恒温摇床上振荡培养48小时。

其中，某膜生物反应器结构见附图1。是一株好氧型同步硝化反硝化的膜生物反应器装置，采用“斜板沉淀+膜生物反应器”组合工艺，主要由沉淀区（11）、膜生物处理区（21）和动力控制区（31）三部分组成，主体设备材质为钢结构，均作深度防腐。沉淀区（11）设置一个或多个斜板（12），主要对大颗粒的悬浮物进行沉淀预处理。膜生物处理区（21）主要包括膜组件（23）、微孔曝气管（22）等，其中膜组件（23）由膜元件（231）和集水管（232）组成，所述膜组件（23）由1个或多个膜元件（231）和集水管（232）组成，所述集水管（232）和膜元件（231）连接。其中膜元件（231）为PVDF材质平板膜，膜孔径为0.2μm，膜通量Q=400~550L/片·d），集水管（232）为UPVC材料；微孔曝气管（22）分布在膜生物处理区（21）的底部及连接底部的1/3壁上，曝气管孔径为6mm，轴向间隔为60~80mm，径向开孔角度为140度。动力与控制区主要由水泵（32）、气泵（33）和PLC自动控制器（34）等组成，对膜生物反应器装置的水力停留时间，气水比和出水方式等参数进行自动控制。

初筛：取震荡培养后的富集培养基分别逐级稀释10³、10⁴和10⁵倍，涂布于BTB 固体选择培养基（KNO₃ 1g，KH₂PO4 1g，CaCl₂·7H₂O 0.2g，FeCl₂·6H₂O 0.5g，葡萄糖 5g，体积比为1%的BTB乙醇溶液1mL，琼脂20g；蒸馏水 1000mL，调节 pH 为7.0～7.3），置于30 ℃恒温培养箱培养 3天。挑取使 BTB 培养基呈现蓝色的单菌落在富集固体培养基上划线纯化三次获得初筛菌株。

复筛：将上述初筛菌株分别接种至富集液体培养基中，在150 r/min、30°C条件下培养2天。分别将培养液按体积比5%加至反硝化作用检测培养基（葡萄糖 0.5 g，乙酸钠0.35g，KH₂PO₄ 0.105g，KNO₃ 0.3 g，蒸馏水1000mL），在 150 r/min、30°C条件下培养，定时检测硝酸盐和总氮的浓度，获得具有反硝化作用较好的菌株，将其命名为菌株YXHF-2，该菌株YXHF-2对硝酸盐和总氮去除效果见图2；筛选后的菌株YXHF-2再投加至硝化作用检测培养基（NH4Cl 0.344 g/L，葡萄糖 1 g/L，MgSO4·7H2O 0.2g/L，K2HPO4 0.2g/L，NaCl 0.12g/L，MnSO4·4H2O 0.01g/L，FeSO4 0.01g/L，pH7.0~7.2），定期检测氨氮的浓度变化，如图3所示。

由图2可见，菌株YXHF-2对硝酸盐和总氮的去除效果均较高，24h分别可去除91.1%和73.6%的硝酸盐和总氮；由图3可见，菌株 YXHF-2对氨氮也具有较好的去除效果，24h可去除87.2%左右的氨氮。可见好氧反硝化菌YXHF-2对硝酸盐、总氮、氨氮均具有较好的去除效果，可以应用于污水处理中。

    2、菌株的分子生物学鉴定

采用宝生物工程有限公司的“MiniBEST Bacterial Genomic DNA Extraction Kit”试剂盒提取菌株YXHF-2的基因组DNA，并以此为模板扩增16SrDNA，引物：16S rDNA-27f:5′- AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3′，1492   r(5′- GGTTACCTTGTTACGACTT-3′。PCR反应体系(50μL)：模板DNA 50-100ng，PCR Premix 25μL，上下游引物各0.5μL，加ddH2O至反应体系为50μL。PCR程序：94 ℃ 10min,94 ℃ 1min,50 ℃ 1min,72 ℃ 2min,72 ℃ 5min；72 ℃ 10min；30个循环。PCR产物的纯化和测序由华大基因公司完成，测序序列登录GenBank进行同源性序列比对分析。

菌株YXHF-2的序列长度为1497bp，见基因序列表。经过比对，该序列与NCBI数据库的Pseudomonas otitidis （NCBI登录号：KF159806.1）同源性达到99%，属于属于假单胞菌属（Psedomonas sp.）。将其命名为兼具异养硝化功能的高效好氧反硝化菌株（Pseudomonas otitidi）YXHF-2。

3、兼具异养硝化功能的高效好氧反硝化菌株YXHF-2在膜生物反应器中的应用效果

采用上述富集液体培养基在恒温摇床中扩大培养YXHF-2，摇床转速150 r/min、30°C条件下培养3d。将培养液加入离心管并以6000r/min离心10min，弃上清并用生理盐水重悬菌体，悬液OD₆₀₀约为1.6。

将菌悬液按照2%体积比投加至膜生物反应器中，该膜生物反应器主要由高效沉淀区和膜生物处理区组成，进水为生活污水原水，处理规模为1m³/d，水力停留时间为6h，曝气方式为连续曝气，气水比为30：1，水温为25~30℃。监测投加菌株YXHF-2悬液前后膜生物反应器的COD、氨氮和总氮去除率变化情况见图4。

 由图4可见，YXHF-2菌悬液投加至膜生物反应器后，COD、氨氮和总氮的去除率均有不同程度的提高，其中总氮的去除率提高幅度最大，投加后10天的总氮去除率比投加时提高34.2%；投加后10天后的氨氮去除率比投加时提高19.0%，COD去除率提高10.2%。

由上述实施例可以看出，菌株YXHF-2不仅具备优良的好氧反硝化性能，同时还具有异养硝化作用和去除COD的作用，在生活污水及其他各种污染水体治理中具有较高的应用价值。运用到膜生物反应器中，能有效降低膜生物反应器生活污水中的氨氮、硝态氮和COD的含量，对开发脱氮微生物制剂或污水处理剂具有广阔的应用前景。

综上所述，但本发明并不局限于上述实施方式，本领域一般技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化，均在本发明的保护范围之内。

                          SEQUENCE LISTING

 

<110>  深圳市深港产学研环保工程技术股份有限公司

       深港产学研基地

 

<120>  一种兼具异养硝化功能的高效好氧反硝化菌株及其应用

 

<130> 

 

<160>  1    

 

<170>  PatentIn version 3.3

 

<210>  1

<211>  1497

<212>  DNA

<213>  Pseudomonas otitidi

 

<400>  1

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