一株兼具異養硝化功能的高效好氧反硝化菌株及其應用的製作方法

2023-04-26 00:57:41

一株兼具異養硝化功能的高效好氧反硝化菌株及其應用的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一株兼具異養硝化功能的高效好氧反硝化菌株( Pseudomonas otitidi ) YXHF-2，保藏於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。本發明還公開了上述菌株YXHF-2在汙水治理中的應用。本發明公開的兼具異養硝化功能的高效好氧反硝化菌株YXHF-2能有效降低汙水中的氨氮、總氮和COD的含量，在生活汙水及其他各種汙染水體治理中具有較高的應用價值。CGMCC No：1004720141121
【專利說明】一株兼具異養硝化功能的高效好氧反硝化菌株及其應用

【技術領域】
[0001]本發明屬於環境微生物【技術領域】，具體地涉及一株兼具異養硝化功能的高效好氧反硝化菌株及其在汙水治理中的應用。

【背景技術】
[0002]氮是造成水體富營養化和環境汙染的一個很重要的汙染因子，生物脫氮技術是目前應用最廣泛的氮汙染控制方法，傳統理論認為生物脫氮必須通過硝化和反硝化2個獨立過程來實現，硝化和反硝化不能同時發生，硝化反應在有氧的條件下進行，而反硝化反應需要在嚴格的厭氧或缺氧的條件下進行，傳統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，操作控制條件複雜等不足。
[0003]好氧反硝化和異養硝化的發現打破了傳統的生物脫氮理論，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器中完成，加快整個反應過程，縮短水力停留時間，減小反應器容積，降低運行成本，還可以擴大進行脫氮處理的水質範圍。
[0004]通過分離兼具異養硝化功能的好氧反硝化細菌，深入研究該菌的生長特性、反硝化特性及其汙水脫氮中的應用，對提高汙水的脫氮處理效率和經濟性有著重要的理論價值和實際意義。


【發明內容】

[0005]本發明的目的之一是提供一株兼具異養硝化功能的好氧反硝化菌株。
[0006]本發明的目的之二是提供上述兼具異養硝化功能的好氧反硝化菌株在汙水治理中的應用。
[0007]為實現以上目的，本發明公開的異兼具異養硝化功能的好氧反硝化菌株YXHF-2，經鑑定為 Pseudomonas otitidiiNCBI 登錄號:KF159806.1),屬於假單胞菌屬
sp.)本發明公開的兼具異養硝化功能的好氧反硝化菌株(Aewt/off1ftas otitidi)Y\W-2已於2014年11月21日保藏於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]本發明還公開了上述兼具異養硝化功能的高效好氧反硝化菌株YXHF-2在汙水治理中應用。
[0009]上述兼具異養硝化功能的高效好氧反硝化菌株YXHF-2應用的工藝形式為膜生物反應器。
[0010]所述兼具異養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器容積的1_4%。
[0011]本發明的兼具異養硝化功能的高效好氧反硝化菌株YXHF-2能有效降低汙水中的氨氮、總氮和COD的含量，在生活汙水及其他各種汙染水體治理中具有較高的應用價值。運用到膜生物反應器中，能有效降低膜生物反應器生活汙水中的氨氮、總氮和COD的含量，對開發脫氮微生物製劑或汙水處理劑具有廣闊的應用前景。
[0012]保藏信息
本發明提供的兼具異養硝化功能的高效好氧反硝化菌株iPseudomoims o ti tidi)YXHF-2，保藏於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器結構示意圖；
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投加至膜生物反應器前後汙染物去除率的變化情況。

【具體實施方式】
[0014]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0015]下述實施例中的實驗方法，如無特殊說明，均為常規方法。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:菌株分離的樣品來自深圳市觀瀾鎮的某膜生物反應器的汙泥懸液，該裝置採用「斜板沉澱+膜生物反應器」組合工藝，處理量為25m3/d，停留時間為4h，氣水比30:
I。將膜生物反應器汙泥懸液樣品按體積比5%接種至富集液體培養基(KNO3 2g,KH2PO4 Ig,K2HPO4 lg，MgSO4.7Η20 0.2g，葡萄糖 5g，蒸餾水 lOOOmL)，在 30°C轉速為 150 r/min 的恆溫搖床上振蕩培養48小時。
[0017]其中，某膜生物反應器結構見附圖1。是一株好氧型同步硝化反硝化的膜生物反應器裝置，採用「斜板沉澱+膜生物反應器」組合工藝，主要由沉澱區(11 )、膜生物處理區
(21)和動力控制區(31)三部分組成，主體設備材質為鋼結構，均作深度防腐。沉澱區(11)設置一個或多個斜板(12)，主要對大顆粒的懸浮物進行沉澱預處理。膜生物處理區(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(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，對膜生物反應器裝置的水力停留時間，氣水比和出水方式等參數進行自動控制。
[0018]初篩:取震蕩培養後的富集培養基分別逐級稀釋13UO4和10 5倍，塗布於BTB固體選擇培養基(KNO3 lg, KH2P04 lg, CaCl2.7H20 0.2g，FeCl2.6H20 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,調節pH為7.0?7.3)，置於30°〇恆溫培養箱培養3天。挑取使BTB培養基呈現藍色的單菌落在富集固體培養基上劃線純化三次獲得初篩菌株。
[0019]復篩:將上述初篩菌株分別接種至富集液體培養基中，在150 r/min,30° C條件下培養2天。分別將培養液按體積比5%加至反硝化作用檢測培養基(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，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 ;篩選後的菌株YXHF-2再投加至硝化作用檢測培養基(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。可見好氧反硝化菌YXHF-2對硝酸鹽、總氮、氨氮均具有較好的去除效果，可以應用於汙水處理中。
[0021]2、菌株的分子生物學鑑定
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，並以此為模板擴增16SrDNA，引物:16S rDNA-27f:5/ -AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3 '，1492 r(5' - GGTTACCTTGTTACGACTT-3 '。PCR 反應體系(50μυ:模板 DNA 50_100ng，PCR Premix 25μ?，上下遊引物各 0.5μ?，加 ddH20 至反應體系為 SOPLoPCR程序:94 0C 1min, 94 °C Imin, 50 °C Imin, 72 °C 2min, 72 °C 5min ；72 °C1min ；30個循環。PCR產物的純化和測序由華大基因公司完成，測序序列登錄GenBank進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。經過比對，該序列與NCBI資料庫的Pseudomonas otitidis (NCBI登錄號:KF159806.1)同源性達到99%,屬於屬於假單胞菌屬sp.)。將其命名為兼具異養硝化功能的高效好氧反硝化菌株(Pseudomonas o ti ti di ) YXHF-2。
[0023]3、兼具異養硝化功能的高效好氧反硝化菌株YXHF-2在膜生物反應器中的應用效果
採用上述富集液體培養基在恆溫搖床中擴大培養YXHF-2，搖床轉速150 r/min,30° C條件下培養3d。將培養液加入離心管並以6000r/min離心lOmin，棄上清並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器中，該膜生物反應器主要由高效沉澱區和膜生物處理區組成，進水為生活汙水原水，處理規模為lm3/d，水力停留時間為6h，曝氣方式為連續曝氣，氣水比為30:1，水溫為25~30°C。監測投加菌株YXHF-2懸液前後膜生物反應器的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器後，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，投加後10天的總氮去除率比投加時提高34.2% ;投加後10天後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不僅具備優良的好氧反硝化性能，同時還具有異養硝化作用和去除COD的作用，在生活汙水及其他各種汙染水體治理中具有較高的應用價值。運用到膜生物反應器中，能有效降低膜生物反應器生活汙水中的氨氮、硝態氮和COD的含量，對開發脫氮微生物製劑或汙水處理劑具有廣闊的應用前景。
[0027]綜上所述，但本發明並不局限於上述實施方式，本領域一般技術人員在本發明所揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化，均在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一株兼具異養硝化功能的高效好氧反硝化菌株^卩8611！±?11101138 0飽1曲保藏於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.如權利要求1所述的兼具異養硝化功能的高效好氧反硝化菌株在汙水治理中應用。
3.如權利要求2所述的應用，其特徵在於:所述兼具異養硝化功能的高效好氧反硝化菌株應用的工藝形式為膜生物反應器。
4.如權利要求3所述的應用，其特徵在於:所述兼具異養硝化功能的高效好氧反硝化菌株投加量為膜生物反應器容積的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 優先權日:2014年12月17日
【發明者】駱靈喜, 劉歡, 李旭寧, 王波 申請人:深圳市深港產學研環保工程技術股份有限公司, 深港產學研基地