本發(fā)明專利技術(shù)涉及一株高鹽兼具異養(yǎng)硝化-好氧反硝化與除磷功能的小短桿菌（Brachybacterium）及其在廢水處理中的應(yīng)用。該菌株對高鹽環(huán)境耐受能力強(qiáng)，在高鹽條件生長良好，并且可以利用有機(jī)碳為唯一碳源，氨氮為唯一氮源進(jìn)行新陳代謝，通過異養(yǎng)硝化-好氧反硝化作用把氨氮直接轉(zhuǎn)為氣體產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)脫氮；該菌株也能以硝酸鹽氮為唯一氮源，通過好氧反硝化作用將硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為氣體產(chǎn)物；還能在好氧條件下將無機(jī)磷攝入體內(nèi)轉(zhuǎn)化為自身組分進(jìn)而去除污水中磷元素。將該菌株應(yīng)用于高鹽廢水的處理，可實(shí)現(xiàn)單一好氧條件下氮磷的同步去除，有助于有效解決高鹽條件下生物除碳除磷脫氮的的難題，應(yīng)用前景廣闊。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一株小短桿菌(Brachybacterium)及其在高鹽廢水處理中的應(yīng)用。該菌株具有異養(yǎng)硝化-好氧反硝化的功能，可以在高鹽條件下實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化脫氮的過程，同時完成污水中含磷污染物的去除。
技術(shù)介紹
高鹽廢水是指總含鹽量(以NaCl含量計)至少為1%的廢水，這些廢水除含有大量高濃度的有機(jī)物外，還含有大量的無機(jī)鹽，如Cr、Na+、Ca2+、S042_等。隨著海水直接利用以及高含鹽工業(yè)廢水的大量排放，對高鹽廢水處理提出了新的要求，高鹽廢水中的高濃度有機(jī)物或營養(yǎng)物，如C0D、N、P等，對水體環(huán)境造成巨大壓力，可能加劇江河湖泊富營養(yǎng)化的進(jìn)程；高鹽廢水滲入土壤系統(tǒng)后也會造成土壤生物、植物因脫水而死亡，進(jìn)而破壞土壤生態(tài)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的生物脫氮是在微生物的作用下將污水中的有機(jī)氮和氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為N2的過程，包括硝化和反硝化兩個反應(yīng)過程。另一方面，生物除磷工藝則通過釋/吸磷過程，最終通過將被細(xì)菌過量攝取的磷隨剩余污泥排出系統(tǒng)而達(dá)到除磷目的。生物脫氮除磷機(jī)制的差異使得這兩個過程本身就難以統(tǒng)一，產(chǎn)生矛盾的根本原因是不同功能的微生物所需要的最佳生長條件不同。硝化需要長泥 齡的硝化細(xì)菌和好氧條件，反硝化需要短泥齡的反硝化菌和缺氧條件，釋磷需要短泥齡的聚磷菌和厭氧條件，而吸磷則需要好氧條件。此外，反硝化菌和聚磷菌之間還存在著因生活污水中碳源不足而產(chǎn)生的競爭關(guān)系。生物脫氮除磷工藝的發(fā)展也主要是圍繞著在同一污水處理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)脫氮與除磷的矛盾展開的。但是，因高鹽度對常規(guī)生物處理系統(tǒng)中微生物的正常代謝會產(chǎn)生不利的影響，主要包括:滲透壓偏高，微生物細(xì)胞質(zhì)壁分離，使生長受到阻礙甚至死亡；微生物代謝酶活性受阻；水體密度增加，影響污泥沉降效果等。因此，在高鹽條件下除磷脫氮效率都會大大降低，生物脫氮與除磷過程中存在的問題也變得更加復(fù)雜，圍繞高鹽條件下脫氮除磷新工藝的探索也一直廣受重視。非高鹽條件下的生物脫氮除磷研究近年來已有較大進(jìn)展，出現(xiàn)了 SHARON、CANON、OLAND和ΑΝΝΑΜ0Χ等新型脫氮工藝，但這些工藝仍未擺脫好氧厭氧結(jié)合的兩段式生物脫氮的限制；在生物除磷方面，發(fā)現(xiàn)了特殊的反硝化聚磷菌(DPB)，可在缺氧/厭氧交替的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)硝酸鹽氮和磷的同步去除。隨著研究的深入，研究者也發(fā)現(xiàn)了特殊的異養(yǎng)硝化-好氧反硝化細(xì)菌，這類細(xì)菌能夠在好氧條件下實(shí)現(xiàn)氨氮和總氮的同步去除，解決了硝化和反硝化的矛盾。篩選并發(fā)現(xiàn)具有特殊脫氮除磷功能的微生物一直是生物脫氮除磷研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)和趨勢。篩選耐鹽的聞效菌種也是解決聞鹽條件下廢水處理的有效途徑和研究者關(guān)注的焦點(diǎn)。近些年來，有研究者通過培養(yǎng)馴化出耐高鹽的菌種，以及從自然界高鹽環(huán)境中分離出耐鹽菌和嗜鹽菌，并將其應(yīng)用于高鹽廢水處理取得了較好的效果，如Woolard等從大鹽湖的土壤中篩選的嗜鹽菌在SBR反應(yīng)器中能夠有效處理高鹽含酚廢水。然而，國內(nèi)外對高鹽廢水的報導(dǎo)大多數(shù)關(guān)注點(diǎn)在于有機(jī)物和氮素的去除，目前幾乎沒有對高鹽條件下具有除磷能力菌種的報道，在高鹽度條件下實(shí)現(xiàn)廢水的同步脫氮除磷更是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的課題。本專利技術(shù)分離出一株小短桿菌(Brachybacterium),發(fā)現(xiàn)其具有耐高鹽兼具異養(yǎng)硝化-好氧反硝化的能力；進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)這種細(xì)菌在單一好氧條件下兼有同步除磷的能力。利用這類具有特殊性質(zhì)的細(xì)菌的生理特性和代謝機(jī)理，基于硝化過程可以是異養(yǎng)細(xì)菌的生理行為，而反硝化和除磷過程可以在好氧條件下進(jìn)行，使得可以在高鹽條件的同一好氧環(huán)境下完成脫氮除磷，能夠較好的克服上述提到的傳統(tǒng)生物處理中存在的矛盾問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供了一種高鹽兼具異養(yǎng)硝化-好氧反硝化和好氧攝磷能力的菌株及其在廢水處理中的應(yīng)用。本專利技術(shù)提供的小短桿菌(Brachybacterium)菌株已于2012年3月29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(簡稱CGMCC)，保藏號為CGMCC N0.5947。本專利技術(shù)所提·供的菌株，具有以下表型特征:在25_35°C下，營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基上培養(yǎng)16-32h后，菌落表面光滑，淺黃色；通過革蘭氏染色后在顯微鏡下呈陽性，菌體呈短桿狀，大小為(0.6-1.2) μ mX (1.5-6.0) μ m,菌落較小,扁平。該菌株的16S rRNA基因序列特征:其16S rRNA具有如序列表中序列I所示的核苷酸序列，序列長度為1409bp。根據(jù)其形態(tài)特征和生理生化特征及其16S rRNA基因序列在Genbank中的檢索結(jié)果，鑒定該菌株為小短桿菌(Brachybacterium)。根據(jù)該菌株耐鹽性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果,小短桿菌(Brachybacterium)耐鹽范圍(以 NaCl 計)為 1_13%。本專利技術(shù)所提供的小短桿菌(Brachybacterium)能夠在高鹽條件下，以有機(jī)物為電子受體，NH4+為電子供體，將NH4+氧化為NOf或NO3-;能夠在好氧的條件下，以有機(jī)物為電子供體，N02_或N03_為電子受體，將其還原為氮?dú)猓贿€能夠在好氧條件下，將無機(jī)磷攝入體內(nèi)轉(zhuǎn)化為自身組分進(jìn)而實(shí)現(xiàn)去除污水中磷元素的目的。本專利技術(shù)所提供的小短桿菌(Brachybacterium)可用于同步脫氮除磷,在實(shí)際應(yīng)用中，可將菌株置于高鹽廢水中實(shí)現(xiàn)氮磷同步去除的目的。所述廢水的碳氮比可為3.7-12，優(yōu)選為9-12。所述廢水的溫度可為20_40°C，優(yōu)選為25_30°C。所述廢水的pH可為6.5-8.0，優(yōu)選為6.5-7.5。本專利技術(shù)的小短桿菌(Brachybacterium)及其應(yīng)用與現(xiàn)有技術(shù)相比較有如下有益效果:(I)本專利技術(shù)的小短桿菌(Brachybacterium)菌株對高鹽的耐受力強(qiáng),能夠在高鹽、好氧條件下實(shí)現(xiàn)好氧條件下氮磷的同步去除，解決了高鹽對傳統(tǒng)生物處理過程的限制以及傳統(tǒng)廢水處理中生物脫氮除磷需要采取厭氧釋磷、缺氧反硝化、好氧硝化吸磷分段處理的瓶頸問題；(2)硝化和反硝化偶聯(lián)進(jìn)行，反硝化過程中產(chǎn)生的堿度可以很好的彌補(bǔ)硝化過程中產(chǎn)生的酸度，整個過程無需加堿調(diào)節(jié)pH ;相比自養(yǎng)硝化細(xì)菌，異養(yǎng)硝化細(xì)菌的生長速率快、細(xì)胞產(chǎn)率高，可以有效解決自養(yǎng)硝化細(xì)菌增值緩慢、系統(tǒng)水力停留時間長的問題；(3)脫氮和除磷同步進(jìn)行，解決了反硝化菌和聚磷菌對碳源的競爭問題；(4)采用本專利技術(shù)，在傳統(tǒng)活性污泥法的二級生化處理系統(tǒng)，可以完成碳氮磷的同步去除，無須構(gòu)建新的反應(yīng)器，最大限度的簡化了工藝流程，節(jié)省了設(shè)備和投資的成本，因此，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益；(5)本專利技術(shù)適用于高含鹽廢水的脫氮除磷處理，應(yīng)用前景廣闊，具有很好的社會效.、/■Mo以下結(jié)合具體實(shí)施方式對本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)描述。實(shí)施例僅為舉例說明，本專利技術(shù)的范圍并不以具體實(shí)施方法為限，而是由權(quán)利要求的范圍加以限定。附圖說明附圖1小短桿菌(Brachybacterium)在鹽度為3%時對氮素和磷酸鹽的降解曲線附圖2小短桿菌(Brachybacterium)在不同鹽度下對氨氮的降解曲線附圖3小短桿菌(Brachybacterium)在不同鹽度下對磷酸鹽的降解曲線附圖4小短桿菌(Brachybacterium)在不同pH條件下的脫氮曲線附圖5小短桿菌(Brachybacterium)在不同pH條件下的除磷曲線附圖6小短桿菌(Brachybacterium)在不同溫度條件下的脫氮曲線附圖7小短桿菌(Brac本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高鹽兼具異養(yǎng)硝化?好氧反硝化和除磷功能的小短桿菌Brachybacteriumi菌株，其特征是所述小短桿菌Brachybacteriumi可用于含鹽廢水處理，能夠在單一好氧條件下實(shí)現(xiàn)同步脫氮和除磷。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種高鹽兼具異養(yǎng)硝化-好氧反硝化和除磷功能的小短桿菌Brachybacteriumi菌株，其特征是所述小短桿菌Brachybacteriumi可用于含鹽廢水處理,能夠在單一好氧條件下實(shí)現(xiàn)同步脫氮和除磷。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小短桿菌Brachybacterium,其特征在于:該小短桿菌菌株的16SrRNA基因如序列表SEQ ID N0.1所示的核苷酸序列，序列長度為1409bp，菌株保藏號為CGMCC N0.5947。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小短桿菌Brachybacterium,其特征在于:在30_40°C下,營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基上培養(yǎng)16_32h后，菌落表面光滑，淺黃色；通過革蘭氏染色后在顯微鏡下呈陽性，菌體呈短桿狀，大小為(0.6-1.2) μπιΧ (1.5-6.0) μ m，菌落較小，扁平。4.權(quán)利要求1所述的小短桿菌Brachybacterium在廢水處理中的應(yīng)用，其特征在于:能夠以有機(jī)物為電子受體，NH4+為電子供體，將NH4+氧化為NO...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：倪晉仁，鄧若男，
申請(專利權(quán))人：北京大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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