[發(fā)明專利]兼具脫氮除磷功能的睪丸酮叢毛單胞菌及其應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210057120.6
• 申請日: 2012-03-06
• 公開（公告）號: CN102531202A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設計）人: 倪晉仁;陳倩;付東康;鄒仕強
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C12N1/20;C12R1/01
• 代理公司: 北京金闕華進專利事務所(普通合伙) 11224
• 代理人: 吳鴻維

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一株睪丸酮叢毛單胞菌(Comamonas?testosteroni)及其在廢水處理中的應用。該菌株具有異養(yǎng)硝化-好氧反硝化的功能，可以在同步硝化反硝化脫氮的過程中，同時完成污水中含磷污染物的去除，從而達到生活污水同步生物脫氮除磷的目的。

背景技術(shù)

隨著社會的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，我國各類水體富營養(yǎng)化污染日益嚴重，藍藻赤潮問題頻發(fā)，對水體安全和人體健康造成了巨大的損害。氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)過剩是引發(fā)水體富營養(yǎng)化的根本原因，當水體中N濃度＞0.2mg/l，P濃度＞0.02mg/l時就會發(fā)生富營養(yǎng)化現(xiàn)象。生活污水是氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的最大排放源；為此，我國一直致力于開發(fā)各種各樣的生活污水脫氮除磷工藝以從根本上防止富營養(yǎng)化問題的發(fā)生。

生物脫氮技術(shù)是目前應用最廣的污水脫氮技術(shù)，基本原理是在微生物的作用下將污水中的有機氮和氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為N₂的過程。其中包括硝化和反硝化兩個反應過程。硝化反應是由一群自養(yǎng)好氧微生物完成的，它分為兩個階段，分別由亞硝酸菌和硝酸菌兩種菌完成。第一步是由亞硝酸菌將NH₄⁺氧化為NO₂^-，第二步是由硝酸菌將NO₂^-進一步氧化為NO₃^-。反硝化反應是由一群異養(yǎng)型兼性厭氧微生物完成的，是指在無氧或低氧條件下，反硝化細菌將NO₂^-和NO₃^-還原為氮氣的過程。由上述基本原理可以看出，生物脫氮過程本身就存在著矛盾：硝化反應需要較長的污泥齡和好氧條件，大量有機物存在時會造成硝化細菌的流失；而反硝化細菌則需要較短的污泥齡和缺氧條件，高度依賴有機物為其脫氮過程提供電子供體。因硝化細菌和反硝化細菌生理機制的差異導致了基于該理論的污水脫氮技術(shù)工藝冗長，能耗大，占地面積大，且對環(huán)境變化非常敏感，脫氮效率不佳。

污水除磷的方法有化學除磷、生物除磷以及生化除磷等。化學除磷的基本原理是通過投加化學藥劑形成不溶性磷酸鹽沉淀物，最終通過固液分離的方法將磷從污水中去除，有石灰沉淀法及金屬鹽沉淀法。化學除磷操作簡單、除磷效果好、抗沖擊負荷能力強；但是需要投加大量的化學藥劑，處理費用較高，并且會產(chǎn)生二次污染。生物除磷工藝是目前較為經(jīng)濟的除磷方法，其基本原理是聚磷菌(Poly-phosphate-Accumulatuing?Organisms，PAOs)的吸/釋磷過程：在厭氧條件下，PAOs分解細胞聚磷酸鹽的同時產(chǎn)生ATP，并利用ATP將環(huán)境中的揮發(fā)性脂肪酸等小分子有機物攝入胞內(nèi)，將其以PHB(聚-β羥基丁酸鹽)及糖原等有機顆粒的形式存在于細胞內(nèi)，同時將聚磷酸鹽水解生成的正磷酸鹽(PO₄^3-)排出細胞外；在好氧條件下，PAOs以氧氣為電子受體，利用PHB代謝釋放的能量，從污水中吸收超過其生長所需要的磷并以聚磷酸鹽的形式貯存在細胞體內(nèi)。通過排泥的方式將被細菌過量攝取的磷隨剩余污泥排出系統(tǒng)即可實現(xiàn)除磷的目的。

生物脫氮除磷發(fā)生機制的差異導致了這兩個過程本身就是一個矛盾統(tǒng)一體，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)中實現(xiàn)脫氮與除磷的矛盾展開的。因這些固有矛盾的存在，造成了我國多數(shù)污水處理廠運行費用高、脫氮除磷效果不穩(wěn)定、達標率較低，開發(fā)節(jié)能高效的城鎮(zhèn)污水處理工藝已迫在眉睫。