[發明專利]一株高鹽生物脫氮的小短桿菌菌株及在廢水處理中的應用

有效

• 申請號: 201210171231.X
• 申請日: 2012-05-29
• 公開（公告）號: CN102703349A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 倪晉仁;鄧若男
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C02F3/34;C02F3/02;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

技術領域

本發明涉及生物脫氮領域，特別涉及一種用于高鹽生物脫氮的小短桿菌菌株（Brachybacterium）及其應用。

背景技術

隨著社會的進步和經濟的發展，我國各類水體富營養化污染日益嚴重，藍藻赤潮問題頻發，對水體安全和人體健康造成了巨大的損害。氮、磷等營養物質過剩是引發水體富營養化的根本原因，一般認為當水體中N濃度>0.2mg/l、P濃度>0.02mg/l時就可能出現富營養化現象。生活污水是氮、磷等營養物質的最大排放源；為此，我國一直致力于開發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化問題的發生。

生物脫氮技術是目前應用最廣的污水脫氮技術，基本原理是在微生物的作用下將污水中的有機氮和氨態氮轉化為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工藝冗長，能耗大，占地面積大，且對環境變化非常敏感，尤其在高鹽條件下脫氮效率不佳。

高鹽度對常規生物處理系統中微生物的正常代謝會產生不利的影響，主要包括：滲透壓偏高，微生物細胞質壁分離，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。這些原因會導致微生物對污染物的去除率明顯降低，出水難以達標。

近些年來，有研究者通過選擇培養馴化出耐高鹽的菌種，以及從自然界高鹽環境中分離出耐鹽菌和嗜鹽菌，將其應用于高鹽廢水處理，取得了一定處理效果。但就現有研究來看，高鹽廢水中的生物脫氮效果并不十分理想。

本申請的發明人分離出一株小短桿菌（Brachybacterium），發現其能夠耐高鹽并且兼具異養硝化-好氧反硝化的能力；利用這類具有特殊性質的細菌的生理特性和代謝機理，基于硝化過程可以是異養細菌的生理行為，而反硝化過程可以在好氧條件下進行，使得可在高鹽條件的同一好氧環境下完成脫氮過程，能夠較好克服傳統生物處理過程中存在的矛盾。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高鹽生物脫氮的小短桿菌菌株及其在高鹽廢水處理中的應用。

本發明提供的小短桿菌（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?No.5947。

本發明所提供的菌株，具有以下表型特征：在25-35℃下，營養瓊脂培養基上培養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）μm×（1.5-6.0）μm，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1所示的核苷酸序列，序列長度為1360bp。

根據其形態特征和生理生化特征及其16S?rRNA基因序列在Genbank中的檢索結果，鑒定該菌株為小短桿菌（Brachybacterium）。根據該菌株耐鹽性能實驗結果，小短桿菌（Brachybacterium）耐鹽范圍（以NaCl計）為1%-13%。