一株兼具異養(yǎng)硝化功能的高效好氧反硝化菌株及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一株兼具異養(yǎng)硝化功能的高效好氧反硝化菌株( Pseudomonas otitidi ) YXHF-2，保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏編號為CGMCC No：10047。本發(fā)明還公開了上述菌株YXHF-2在污水治理中的應(yīng)用。本發(fā)明公開的兼具異養(yǎng)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、總氮和COD的含量，在生活污水及其他各種污染水體治理中具有較高的應(yīng)用價值。CGMCC No：1004720141121
【專利說明】一株兼具異養(yǎng)硝化功能的高效好氧反硝化菌株及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境微生物【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地涉及一株兼具異養(yǎng)硝化功能的高效好氧反硝化菌株及其在污水治理中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]氮是造成水體富營養(yǎng)化和環(huán)境污染的一個很重要的污染因子，生物脫氮技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的氮污染控制方法，傳統(tǒng)理論認(rèn)為生物脫氮必須通過硝化和反硝化2個獨立過程來實現(xiàn)，硝化和反硝化不能同時發(fā)生，硝化反應(yīng)在有氧的條件下進(jìn)行，而反硝化反應(yīng)需要在嚴(yán)格的厭氧或缺氧的條件下進(jìn)行，傳統(tǒng)的兩段式生物脫氮工藝普遍存在基建投資和運行費用高，能耗大，操作控制條件復(fù)雜等不足。
[0003]好氧反硝化和異養(yǎng)硝化的發(fā)現(xiàn)打破了傳統(tǒng)的生物脫氮理論，使得同步硝化和反硝化成為可能，不僅可以可使硝化和反硝化在同一反應(yīng)器中完成，加快整個反應(yīng)過程，縮短水力停留時間，減小反應(yīng)器容積，降低運行成本，還可以擴(kuò)大進(jìn)行脫氮處理的水質(zhì)范圍。
[0004]通過分離兼具異養(yǎng)硝化功能的好氧反硝化細(xì)菌，深入研究該菌的生長特性、反硝化特性及其污水脫氮中的應(yīng)用，對提高污水的脫氮處理效率和經(jīng)濟(jì)性有著重要的理論價值和實際意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的之一是提供一株兼具異養(yǎng)硝化功能的好氧反硝化菌株。
[0006]本發(fā)明的目的之二是提供上述兼具異養(yǎng)硝化功能的好氧反硝化菌株在污水治理中的應(yīng)用。
[0007]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明公開的異兼具異養(yǎng)硝化功能的好氧反硝化菌株YXHF-2，經(jīng)鑒定為 Pseudomonas otitidiiNCBI 登錄號:KF159806.1),屬于假單胞菌屬
sp.)本發(fā)明公開的兼具異養(yǎng)硝化功能的好氧反硝化菌株(Aewt/off1ftas otitidi)Y\W-2已于2014年11月21日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏編號為CGMCC No: 10047。
[0008]本發(fā)明還公開了上述兼具異養(yǎng)硝化功能的高效好氧反硝化菌株YXHF-2在污水治理中應(yīng)用。
[0009]上述兼具異養(yǎng)硝化功能的高效好氧反硝化菌株YXHF-2應(yīng)用的工藝形式為膜生物反應(yīng)器。
[0010]所述兼具異養(yǎng)硝化功能的高效好氧反硝化菌株YXHF-2投加量為膜生物反應(yīng)器容積的1_4%。
[0011]本發(fā)明的兼具異養(yǎng)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、總氮和COD的含量，在生活污水及其他各種污染水體治理中具有較高的應(yīng)用價值。運用到膜生物反應(yīng)器中，能有效降低膜生物反應(yīng)器生活污水中的氨氮、總氮和COD的含量，對開發(fā)脫氮微生物制劑或污水處理劑具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0012]保藏信息
本發(fā)明提供的兼具異養(yǎng)硝化功能的高效好氧反硝化菌株iPseudomoims o ti tidi)YXHF-2，保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(CGMCC)Jia:北京市朝陽區(qū)北辰西路I號院3號，保藏編號為CGMCC No: 10047，保藏日期為2014年11月21日。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是實施例中膜生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是菌株YXHF-2對硝酸鹽和總氮的去除效果圖；
圖3是菌株YXHF-2對氨氮的去除效果圖；
圖4是菌株YXHF-2投加至膜生物反應(yīng)器前后污染物去除率的變化情況。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0015]下述實施例中的實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實施例中所用的試驗材料，如無特殊說明，均為自常規(guī)生化試劑商店購買得到的。
[0016]1、菌株的獲得與性能檢測
富集培養(yǎng):菌株分離的樣品來自深圳市觀瀾鎮(zhèn)的某膜生物反應(yīng)器的污泥懸液，該裝置采用“斜板沉淀+膜生物反應(yīng)器”組合工藝，處理量為25m3/d，停留時間為4h，氣水比30:
I。將膜生物反應(yīng)器污泥懸液樣品按體積比5%接種至富集液體培養(yǎng)基(KNO3 2g,KH2PO4 Ig,K2HPO4 lg，MgSO4.7Η20 0.2g，葡萄糖 5g，蒸餾水 lOOOmL)，在 30°C轉(zhuǎn)速為 150 r/min 的恒溫?fù)u床上振蕩培養(yǎng)48小時。
[0017]其中，某膜生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)見附圖1。是一株好氧型同步硝化反硝化的膜生物反應(yīng)器裝置，采用“斜板沉淀+膜生物反應(yīng)器”組合工藝，主要由沉淀區(qū)(11 )、膜生物處理區(qū)
(21)和動力控制區(qū)(31)三部分組成，主體設(shè)備材質(zhì)為鋼結(jié)構(gòu)，均作深度防腐。沉淀區(qū)(11)設(shè)置一個或多個斜板(12)，主要對大顆粒的懸浮物進(jìn)行沉淀預(yù)處理。膜生物處理區(qū)(21)主要包括膜組件(23)、微孔曝氣管(22)等，其中膜組件(23)由膜元件(231)和集水管(232)組成，所述膜組件(23)由I個或多個膜元件(231)和集水管(232)組成，所述集水管(232)和膜元件(231)連接。其中膜元件(231)為PVDF材質(zhì)平板膜，膜孔徑為0.2 μ m，膜通量Q=400~550L/片.(!)，集水管(232)為UPVC材料；微孔曝氣管(22)分布在膜生物處理區(qū)(21)的底部及連接底部的1/3壁上，曝氣管孔徑為6mm，軸向間隔為60~80mm，徑向開孔角度為140度。動力與控制區(qū)主要由水泵(32)、氣泵(33)和PLC自動控制器(34)等組成，對膜生物反應(yīng)器裝置的水力停留時間，氣水比和出水方式等參數(shù)進(jìn)行自動控制。
[0018]初篩:取震蕩培養(yǎng)后的富集培養(yǎng)基分別逐級稀釋13UO4和10 5倍，涂布于BTB固體選擇培養(yǎng)基(KNO3 lg, KH2P04 lg, CaCl2.7H20 0.2g，F(xiàn)eCl2.6H20 0.5g，葡萄糖 5g，體積比為1%的BTB乙醇溶液lmL，瓊脂20g ;蒸餾水100mL,調(diào)節(jié)pH為7.0?7.3)，置于30°〇恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)3天。挑取使BTB培養(yǎng)基呈現(xiàn)藍(lán)色的單菌落在富集固體培養(yǎng)基上劃線純化三次獲得初篩菌株。
[0019]復(fù)篩:將上述初篩菌株分別接種至富集液體培養(yǎng)基中，在150 r/min,30° C條件下培養(yǎng)2天。分別將培養(yǎng)液按體積比5%加至反硝化作用檢測培養(yǎng)基(葡萄糖0.5 g，乙酸鈉 0.35g，KH2PO4 0.105g, KNO3 0.3 g，蒸餾水 lOOOmL)，在 150 r/min,30° C 條件下培養(yǎng)，定時檢測硝酸鹽和總氮的濃度，獲得具有反硝化作用較好的菌株，將其命名為菌株YXHF-2，該菌株YXHF-2對硝酸鹽和總氮去除效果見圖2 ;篩選后的菌株YXHF-2再投加至硝化作用檢測培養(yǎng)基(NH4C1 0.344 g/L，葡萄糖 I g/L, MgS04.7H20 0.2g/L, K2HP04 0.2g/L, NaCl0.12g/L，MnS04.4H20 0.0lg/L, FeS04 0.0lg/L, pH7.0-7.2)，定期檢測氨氮的濃度變化，如圖3所示。
[0020]由圖2可見，菌株YXHF-2對硝酸鹽和總氮的去除效果均較高，24h分別可去除91.1%和73.6%的硝酸鹽和總氮；由圖3可見，菌株YXHF-2對氨氮也具有較好的去除效果，24h可去除87.2%左右的氨氮?？梢姾醚醴聪趸鶼XHF-2對硝酸鹽、總氮、氨氮均具有較好的去除效果，可以應(yīng)用于污水處理中。
[0021]2、菌株的分子生物學(xué)鑒定
米用寶生物工程有限公司的“MiniBEST Bacterial Genomic DNA Extract1n Kit”試劑盒提取菌株YXHF-2的基因組DNA，并以此為模板擴(kuò)增16SrDNA，引物:16S rDNA-27f:5/ -AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3 '，1492 r(5' - GGTTACCTTGTTACGACTT-3 '。PCR 反應(yīng)體系(50μυ:模板 DNA 50_100ng，PCR Premix 25μ?，上下游引物各 0.5μ?，加 ddH20 至反應(yīng)體系為 SOPLoPCR程序:94 0C 1min, 94 °C Imin, 50 °C Imin, 72 °C 2min, 72 °C 5min ；72 °C1min ；30個循環(huán)。PCR產(chǎn)物的純化和測序由華大基因公司完成，測序序列登錄GenBank進(jìn)行同源性序列比對分析。
[0022]菌株YXHF-2的序列長度為1497bp，見基因序列表。經(jīng)過比對，該序列與NCBI數(shù)據(jù)庫的Pseudomonas otitidis (NCBI登錄號:KF159806.1)同源性達(dá)到99%,屬于屬于假單胞菌屬sp.)。將其命名為兼具異養(yǎng)硝化功能的高效好氧反硝化菌株(Pseudomonas o ti ti di ) YXHF-2。
[0023]3、兼具異養(yǎng)硝化功能的高效好氧反硝化菌株YXHF-2在膜生物反應(yīng)器中的應(yīng)用效果
采用上述富集液體培養(yǎng)基在恒溫?fù)u床中擴(kuò)大培養(yǎng)YXHF-2，搖床轉(zhuǎn)速150 r/min,30° C條件下培養(yǎng)3d。將培養(yǎng)液加入離心管并以6000r/min離心lOmin，棄上清并用生理鹽水重懸菌體，懸液OD6tltl約為1.6。
[0024]將菌懸液按照2%體積比投加至膜生物反應(yīng)器中，該膜生物反應(yīng)器主要由高效沉淀區(qū)和膜生物處理區(qū)組成，進(jìn)水為生活污水原水，處理規(guī)模為lm3/d，水力停留時間為6h，曝氣方式為連續(xù)曝氣，氣水比為30:1，水溫為25~30°C。監(jiān)測投加菌株YXHF-2懸液前后膜生物反應(yīng)器的C0D、氨氮和總氮去除率變化情況見圖4。
[0025]由圖4可見，YXHF-2菌懸液投加至膜生物反應(yīng)器后，C0D、氨氮和總氮的去除率均有不同程度的提高，其中總氮的去除率提高幅度最大，投加后10天的總氮去除率比投加時提高34.2% ;投加后10天后的氨氮去除率比投加時提高19.0%，COD去除率提高10.2%。
[0026]由上述實施例可以看出，菌株YXHF-2不僅具備優(yōu)良的好氧反硝化性能，同時還具有異養(yǎng)硝化作用和去除COD的作用，在生活污水及其他各種污染水體治理中具有較高的應(yīng)用價值。運用到膜生物反應(yīng)器中，能有效降低膜生物反應(yīng)器生活污水中的氨氮、硝態(tài)氮和COD的含量，對開發(fā)脫氮微生物制劑或污水處理劑具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0027]綜上所述，但本發(fā)明并不局限于上述實施方式，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一株兼具異養(yǎng)硝化功能的高效好氧反硝化菌株^卩8611！±?11101138 0飽1曲保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏編號為^0:10047。
2.如權(quán)利要求1所述的兼具異養(yǎng)硝化功能的高效好氧反硝化菌株在污水治理中應(yīng)用。
3.如權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于:所述兼具異養(yǎng)硝化功能的高效好氧反硝化菌株應(yīng)用的工藝形式為膜生物反應(yīng)器。
4.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于:所述兼具異養(yǎng)硝化功能的高效好氧反硝化菌株投加量為膜生物反應(yīng)器容積的1-4%。
【文檔編號】C12R1/38GK104480045SQ201410775663
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月17日
【發(fā)明者】駱靈喜, 劉歡, 李旭寧, 王波 申請人:深圳市深港產(chǎn)學(xué)研環(huán)保工程技術(shù)股份有限公司, 深港產(chǎn)學(xué)研基地