一株節(jié)桿菌B2及其降解含氮污水的應(yīng)用的制作方法

本發(fā)明涉及一株異養(yǎng)-好氧反硝化菌，特別涉及一種節(jié)桿菌B2及其在污水處理中的應(yīng)用。

(二)

背景技術(shù)：

生物脫氮是污水處理中去除氮素污染的最經(jīng)濟(jì)有效的方法。傳統(tǒng)的氮素去除工藝是通過硝化和反硝化這兩個實現(xiàn)條件不同的過程來實現(xiàn)。在好氧曝氣區(qū)，通過硝化菌群的作用，氨氮氧化轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮；在厭氧區(qū)，通過反硝化菌的作用，大部分的硝酸鹽還原轉(zhuǎn)化為一氧化二氮和氮氣，還有一少部分轉(zhuǎn)化為細(xì)菌自身的營養(yǎng)物質(zhì)，從而達(dá)到脫氮的目的。該氮素處理工藝流程長，系統(tǒng)HRT較長，需要較大的曝氣池，投資和運行費用高；維持較高的生物濃度及良好的脫氮效果，必須同時進(jìn)行污泥和硝化液回流等。近年來，很多研究者發(fā)現(xiàn)在好氧條件下也能實現(xiàn)反硝化?？梢詫崿F(xiàn)同步硝化反硝化，即硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)可以在好氧池中同時進(jìn)行，從而大大減少了系統(tǒng)空間和工程造價，減少了運行成本。

(三)

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種節(jié)桿菌B2，其具有較強的異養(yǎng)-好氧反硝化能力，從而實現(xiàn)了好氧條件下硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)同步進(jìn)行。能在曝氣好氧的條件下具有較高的氨氮去除能力，實現(xiàn)污水的生物脫氮。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一株新菌株--節(jié)桿菌(Arthrobacter sp.)B2，保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏日期：2016年9月14日，保藏編號：CCTCC NO：2016485，地址：中國，武漢，武漢大學(xué)，郵編：430072。

本發(fā)明還提供一種所述節(jié)桿菌B2在降解含氮污水中的應(yīng)用。所述氨氮廢水中總氮較高，污水中氨氮占總氮比例較高，COD為300-600mg/L，總氮100-300mg/L，氨氮20-50mg/L。

進(jìn)一步，所述應(yīng)用是以節(jié)桿菌B2經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)獲得的濕菌體與載體混合烘干制成的菌劑為催化劑，以含氮污水為底物，在通氣量為1-3m³/h、溫度26-30℃的條件下，于曝氣池中進(jìn)行降解反應(yīng)，實現(xiàn)含氮污水中氨氮和總氮的快速降解；所述載體為硅藻土或膨潤土。

進(jìn)一步，所述濕菌體與載體質(zhì)量比為1:50-200，優(yōu)選1:100，所述菌劑的用量以含氮污水體積計為1.0-5.0g/L，優(yōu)選1.5g/L。

進(jìn)一步，所述濕菌體按如下方法制備：

(1)將節(jié)桿菌B2接種至LB固體培養(yǎng)基，在37℃培養(yǎng)26h，獲得菌體斜面；所述LB固體培養(yǎng)基終濃度組成為：胰蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，氯化鈉10g/L，瓊脂20g/L，溶劑為水，pH 7.0；

(2)從菌體斜面挑取一環(huán)菌體接種至LB液體培養(yǎng)基中，37℃培養(yǎng)28h，形成種子液；LB液體培養(yǎng)基終濃度組成為：胰蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，氯化鈉10g/L，溶劑為水，pH 7.0；

(3)將種子液以體積濃度3％的接種量轉(zhuǎn)入裝有發(fā)酵培養(yǎng)基的發(fā)酵罐進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，體積裝液量70％，發(fā)酵溫度為37±1℃，攪拌速率為200rpm，通氣量為0.9-1.1V/v·m，溶氧濃度為80-90％，培養(yǎng)至24h時，將發(fā)酵液離心，收獲濕菌體；所述發(fā)酵培養(yǎng)基終濃度組成為：胰蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，氯化鈉10g/L，溶劑為水，pH 7.0。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果主要體現(xiàn)在：節(jié)桿菌B2具有異養(yǎng)-好氧反硝化功能，既可以利用污水中的有機物、氮源進(jìn)行生長，又可以降解污水中的有機物、氨氮和亞硝酸氮污染物。硝酸鹽降解率為87.6％，亞硝酸鹽降解率為84.5％。

(三)附圖說明

圖1為菌株B2系統(tǒng)發(fā)育樹。

(四)具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此：

實施例1菌株B2的篩選及鑒定

(1)菌株B2篩選

取自浙江麗水某污水處理廠曝氣池中的活性污泥為樣品，采用異養(yǎng)法進(jìn)行好氧反硝化菌的篩選方法(具體參照：高效好氧反硝化細(xì)菌的篩選及脫氮特性的研究，蔡昌鳳，梁磊.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2011,34(1)：41-44.)，分離得到菌株B2；其菌落形態(tài)為：菌落乳白色，不透明，菌落表面濕潤，中間凸起，菌落邊緣光滑。

(2)菌株B2鑒定

提取菌株B2基因組，測定16sRNA(參考：株貧營養(yǎng)好氧反硝化菌的分離鑒定及脫氮特性，魏巍，黃廷林，蘇俊峰等；生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2010,19(9)：2166-2171.)，16sRNA核苷酸序列為SEQ ID NO.1所示。經(jīng)過16sRNA比對分析，菌株B2與Arthrobacter sp.屬的同源性達(dá)到99％，并利用Biolog(GENⅢ)微生物鑒定系統(tǒng)對該菌株進(jìn)行鑒定(圖1、表1和表2)，且與報道菌株最高相似程度為0.368，與已知菌株相似程度不高，為新發(fā)現(xiàn)菌株。因此命名為：節(jié)桿菌(Arthrobacter sp.)B2。Biolog系統(tǒng)給出36h鑒定結(jié)果，如表1和表2所示。

表1、菌株B2對Biolog GENⅢ板上71種碳源的利用能力

Notes:+,positive；-,negative；B,borderline

表2、菌株B2對Biolog GENⅢ板上23種化學(xué)物質(zhì)的化學(xué)敏感性

Notes:+,positive；-,negative；B,borderline

實施例2

(1)菌劑準(zhǔn)備

將節(jié)桿菌B2接種至LB固體培養(yǎng)基，在37℃培養(yǎng)26h，獲得菌體斜面；所述LB固體培養(yǎng)基終濃度組成為：胰蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，氯化鈉10g/L，瓊脂20g/L，溶劑為水，pH 7.0。

從菌體斜面挑取一環(huán)菌體接種至LB液體培養(yǎng)基中，37℃培養(yǎng)28h，形成種子液，其濃度為1.6×10⁸cfu/mL。LB液體培養(yǎng)基終濃度組成為：胰蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，氯化鈉10g/L，溶劑為水，pH 7.0。

將種子液以3％(體積比)的接種量轉(zhuǎn)入裝有發(fā)酵培養(yǎng)基的30L種子罐進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，裝液量70％，發(fā)酵溫度為37±1℃，攪拌速率為200rpm，通氣量為0.9-1.1V/v·m，溶氧濃度為80-90％，自接種后每3h取樣一次測600nm的吸光值，確定菌種的對數(shù)生長期為9-16h。當(dāng)培養(yǎng)至24h時，將發(fā)酵液離心，收獲濕菌體670g。所述發(fā)酵培養(yǎng)基終濃度組成為：胰蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，氯化鈉10g/L，溶劑為水，pH 7.0。

將100g濕菌體與硅藻土以質(zhì)量比1:100混合均勻，低溫8-10℃風(fēng)干制成菌劑1080g。

(2)好氧反硝化作用強度的測定

將步驟(1)制備的菌劑用Giltay方法測定該菌的反硝化作用強度，第2天德漢氏小管內(nèi)產(chǎn)氣，且培養(yǎng)基顏色由綠色變?yōu)樗{(lán)色；48h后，硝酸鹽降解率為87.6％，亞硝酸鹽降解率為84.5％。

實施例3

于某污水廠入水口取生活污水20L，于實驗室模擬曝氣池中，通氣量為1m³/h；接種菌劑量為30g；處理時間為24h。處理前污水、添加菌劑處理24h后的污水，以及未添加菌劑處理24h后的污水(即對照)COD采用重鉻酸鉀法測定，TN(總氮)采用過硫酸鉀氧化/紫外分光光度法測定；NH₃-N(氨氮)采用納氏試劑光度法測定。結(jié)果如表3所示。

表3菌劑污水處理效果

備注：生活污水----指處理前的生活污水生化指標(biāo)；菌劑---指生活污水用菌劑處理后的生化指標(biāo)；對照---指生活污水未添加菌劑在同等物理條件處理下(曝氣)的生化指標(biāo)。

實施例4

于溫嶺某白蝦養(yǎng)殖廠，取養(yǎng)殖廢水20L，于實驗室模擬曝氣池中，通氣量為：1m³/h；接種菌劑30g；處理時間為24h。處理前污水、添加菌劑處理24h后的污水，以及未添加菌劑處理24h后的污水(即對照)COD采用重鉻酸鉀法測定，NO^2--N分光光度法測定；NH3-N(氨氮):納氏試劑光度法測定。結(jié)果如表4所示。

表4菌劑污水處理效果

備注：養(yǎng)殖廢水----指處理前的生活污水生化指標(biāo)；菌劑---指養(yǎng)殖廢水用菌劑處理后的生化指標(biāo)；對照---指養(yǎng)殖廢水未添加菌劑在同等物理條件處理下(曝氣)的生化指標(biāo)。

SEQUENCE LISTING

<110> 浙江工業(yè)大學(xué)

<120> 一株節(jié)桿菌B2及其降解含氮污水的應(yīng)用

<130>

<160> 1

<170> PatentIn version 3.5

<210> 1

<211> 1523

<212> DNA

<213> Arthrobacter nicotianae

<400> 1

agagtttgat cctggctcag gatgaacgct ggcggcgtgc ttaacacatg caagtcgaac 60

gatgaagccg aagcttgctt tggtggatta gtggcgaacg ggtgagtaac acgtgagtaa 120

cctgcccctg actctgggat aagcctggga aactgggtct aataccggat atgactgcgg 180

aacgcatgtt ctgtggtgga aagatttatc ggttggggat ggactcgcgg cctatcagct 240

tgttggtgag gtaatggctc accaaggcga cgacgggtag ccggcctgag agggtgaccg 300

gccacactgg gactgagaca cggcccagac tcctacggga ggcagcagtg gggaatattg 360

cacaatgggc gaaagcccga tgcagcgacg ccgcgtgagg gatgacggcc ttcgggttgt 420

aaacctcttt cagtagggaa gaagcgagag tgacggtacc tgcagaagaa gcgccggcta 480

actacgtgcc agcagccgcg gtaatacgta gggcgcaagc gttatccgga tttattgggc 540

gtaaagagct cgtaggcggt ttgtcgcgtc tgccgtgaaa gtccgaggct caacctcgga 600

tctgcggtgg gtacgggcag actagagtga tgtaggggag actggaattc ctggtgtagc 660

ggtgaaatgc gcagatatca ggaggaacac cgatggcgaa ggcaggtctc tgggcattta 720

ctgacgctga ggagcgaaag catggggagc gaacaggatt agataccctg gtagtccatg 780

ccgtaaacgt tgggcactag gtgtggggga cattccacgt tttccgcgcc gtagctaacg 840

cattaagtgc cccgcctggg gagtacggcc gcaaggctaa aactcaaagg aattgacggg 900

ggcccgcaca agcggcggag catgcggatt aattcgatgc aacgcgaaga accttaccaa 960

ggcttgacat gttccagacc gggctagaga tagtccttcc cttcggggct ggttcacagg 1020

tggtgcatgg ttgtcgtcag ctcgtgtcgt gagatgttgg gttaagtccc gcaacgagcg 1080

caaccctcgt tccatgttgc cagcacgtag tggtggggac tcatgggaga ctgccggggt 1140

caactcggag gaaggtgggg atgacgtcaa atcatcatgc cccttatgtc ttgggcttca 1200

cgcatgctac aatggccggt acaatgggtt gcgatactgt gaggtggagc taatccctaa 1260

aagccggtct ccgttcggat tggggtctgc aactcgaccc catgaagtcg gagtcgctag 1320

taatcgcaga tcagcaacgc tgcggtgaat acgttcccgg gccttgtaca caccgcccgt 1380

caagtcacga aagttggtaa cacccgaagc cgatggccta accaccttgt gtggggggag 1440

tcgtcgaagg tgggactggc gattgggact aagtcgtaac aaggtagccg taccggaagg 1500

tgcggctgga tcacctcctt tct 1523