[發明專利]一種生物脫氮劑及其應用

有效

• 申請號: 201010142220.X
• 申請日: 2010-04-09
• 公開（公告）號: CN101851595A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 賈源賓;王濤;和金周;洪秀娟;竇潔;周長林
• 申請（專利權）人: 南京曜動節能環保科技有限公司;中國藥科大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C02F3/34;C12R1/125;C02F101/16
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 孫立冰

技術領域

本發明涉及微生物領域，具體涉及一種具有脫氮生物學活性的細菌、培養該細菌的方法，以該菌為主要組成成分的生物脫氮劑的制備，及其在降解水體氮素中的應用。

背景技術

氮素循環是自然界中最為重要的生態系統物質循環的組成之一。然而，氮肥的使用及高密度水產養殖的發展，在帶來巨大經濟效益的同時也造成了嚴重的環境問題。在水產養殖中，因氮磷元素含量過高而造成的富營養化情況頻繁出現，除使水質惡化及破壞其中的生物平衡外，其中的氨氮和亞硝態氮對養殖動物具有較強毒性，特別是氨氮(NH₄⁺-N)，它能直接或間接影響著魚類的生長和繁殖乃至死亡。一方面它能被植物直接吸收利用，構成它們生命的蛋白質，增加浮游生物量，為魚類提供更豐富的營養餌料。另一方面它對魚類及其他水生動物有毒性，它能破壞鰓組織，并滲進血液中，降低血液載氧能力，使呼吸機能下降。水中氨氮的來源，除了人工施肥外，主要是蛋白質分解的最終產物，由其造成的水產養殖動物病害甚至死亡現象已多見報道[ANTONIO?T，CARLOS?M，MANUEL?P?M，et?a1.Environmental?impactsof?intensive?aquaculture?in?marine?water[J].Wat?Res，2000，34(1)：334-342]。如在對蝦養殖中，蝦池中氨氮含量超過0.10mg/L時，對蝦就會中毒，且不易搶救。傳統上。為減少氨氮污染帶來的危害，人們開始研究采用生物處理法，如活性污泥法、生物膜法和穩定塘法，但這些傳統方法存在或伴有污泥產生、反應啟動慢、出水水質不穩定等問題，后又采用固定化光合細菌來進行脫氮處理。人們曾利用硝化菌群除氮，但是硝化作用的終產物是硝酸鹽，會破壞生物圈氮素的平衡且該產物能誘發人類的高鐵血紅蛋白癥。經典脫氮工藝主要由氨化、硝化反應器和反硝化反應器組成，但由于在魚蝦養殖過程中必須充氧來保證水中的溶解氧量，那么厭氧反硝化細菌的脫氮作用也不能得到充分發揮，效果不理想。

與傳統的生物脫氮工藝相比，脫氨枯草芽孢桿菌菌株的出現可以使生物脫氮在同一反應器中完成，實現真正意義上對氨氮的降解。目前，關于利用枯草芽孢桿菌實現的生物脫氮已經有成功應用的報道。Gupta等[Gupta?AB，Gupta?SK.Simultaneous?Carbon?and?NitrogenRemoval?in?a?Mixed?Culture?Aerobic?RBC?Biofilm[J].Wat?Res，1999，33(2)：555-561.]用含有Thiosphaera?pantotropha(現更名為Paracoccus?denitrificans)的生物轉盤處理不同濃度的生活污水。利用枯草芽孢桿菌發展脫氨氮技術具有以下優點：第一、對氨氮的降解不需要經過硝化反硝化過程，可以大大降低對水體的二次污染；第二、枯草芽孢桿菌菌種單一，對動植物無害，生產成本低廉，產品質量穩定；第三、枯草芽孢桿菌對環境中亞硝態氮也有一定的降解能力；第四、枯草芽孢桿菌為好氧菌，方便在養殖水體中應用。

枯草芽孢桿菌除了對氨氮有較好的脫除能力外，還能產生大量的胞外酶類，從而大量消耗池塘中的殘餌和動物排泄物等大分子有機質。大分子有機質被分解為小分子有機酸、氨基酸等物質，能為水體中光合細菌、藻類以及其它浮游生物提供營養，客觀上促進了微生態環境的穩定；枯草芽孢桿菌還可使水生動物的腸道pH降低，產生較強活性的蛋白酶和淀粉酶，促進水生動物的消化；此外，枯草芽孢桿菌定植在目標動物腸道中，經生物奪氧作用，能抑制病原菌的滋生以及提高動物的免疫力，最終預防疾病的發生，達到促進目標動物生長和提高飼料轉化率、防病和促進生長起重要作用。