[發(fā)明專(zhuān)利]一株具有自絮凝能力的兼性厭氧反硝化細(xì)菌及其用途

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210201976.6
• 申請(qǐng)日: 2012-06-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102703361A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 裴海燕;胡文容;紀(jì)雁
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C12N1/20
• 分類(lèi)號(hào): C12N1/20;C02F1/52;C02F3/34;C02F3/28;C12R1/38;C02F101/16
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李健康

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一株具有自絮凝能力的兼性厭氧反硝化細(xì)菌及其用途，屬于環(huán)境微生物領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人們生活水平的提高，我國(guó)含氮污染物的排放量迅速增加，大小水體成為這些污染物的“收容所”，水體質(zhì)量急劇惡化。目前，全國(guó)各地已經(jīng)建立起了一大批廢水生物處理工程，有效地遏制了水質(zhì)污染持續(xù)惡化的勢(shì)頭。但是，污水二級(jí)處理后的排放水含氮量依然較高，儼然成為一個(gè)嚴(yán)重的環(huán)境污染源。在二級(jí)生化處理后出水中氨氮和硝態(tài)氮是氮的主要存在形式。氮素污染會(huì)對(duì)水環(huán)境以及人們的生產(chǎn)生活造成嚴(yán)重的的危害，主要表現(xiàn)在：（1）加速水體的富營(yíng)養(yǎng)化；（2）增加給水處理的困難；（3）消耗水體中的溶解氧；（4）對(duì)水生生物有毒害作用。因此，必須加大對(duì)污水中氮素的治理。

對(duì)于氮素污染的治理，生物脫氮是最經(jīng)濟(jì)有效的治理技術(shù)。生物脫氮技術(shù)通常由硝化工藝和反硝化工藝組成。硝化工藝以去除氨氮為主，雖然能夠把氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，但是不能徹底將氮素從水體中除去；反硝化工藝則能從根本上消除水體氮素對(duì)環(huán)境的污染。反硝化作用是反硝化細(xì)菌以硝態(tài)氮或亞硝態(tài)氮為終端電子受體，在反硝化酶系的作用下通過(guò)電子傳遞，將硝態(tài)氮或亞硝態(tài)氮逐步還原為氮?dú)獾倪^(guò)程。從NO₃^-還原到N₂的脫氮反應(yīng)通常由以下四步

組成：NO₃^-→NO₂^-→NO→N₂O→N₂

一般在缺氧的情況下，兼性厭氧反硝化菌首選硝酸鹽進(jìn)行其呼吸作用，將NO₃^--N還原為N₂，生化反應(yīng)式為：

NO₃^-+6H⁺+5e^-=1/2N₂(g)+3H₂O

反硝化細(xì)菌是反硝化作用發(fā)生的主體，探明反硝化細(xì)菌的種屬及特性，搞清它們的營(yíng)養(yǎng)條件和環(huán)境條件，將有助于廢水生物脫氮工藝的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。

細(xì)菌的反硝化是在各種還原酶的催化作用下完成的，各反應(yīng)酶系的活性高低受溫度、pH值、溶解氧、C/N比等條件的影響。理論上講，反硝化作用要求C/N為4.6（質(zhì)量比），但由于細(xì)胞的生長(zhǎng)繁殖也會(huì)消耗溶解性有機(jī)碳，實(shí)際情況下，要求C/N>4.6。因此，多數(shù)情況下，可溶向有機(jī)碳成為水環(huán)境中反硝化作用的限制因子。pH值也是影響反硝化速率和反硝化終產(chǎn)物的一個(gè)重要的環(huán)境因子。對(duì)反硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，最佳pH值為6.5~7.5。在此pH范圍內(nèi)，反硝化速率最大，當(dāng)pH值不在最佳范圍時(shí)，反硝化速率降低。廢水生物處理中的反應(yīng)溫度，對(duì)微生物的生長(zhǎng)、繁殖關(guān)系密切，溫度支配著酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、微生物生長(zhǎng)速度以及化合物的溶解度等，因而對(duì)污染物的降解轉(zhuǎn)化起著關(guān)鍵作用，溶解氧（DO）的存在對(duì)反硝化過(guò)程有很大影響。如果反應(yīng)器的溶解氧過(guò)多，將會(huì)對(duì)反硝化菌的異化作用發(fā)生抑制作用。因此考察溫度、pH、溶解氧、C/N比等因素對(duì)反硝化菌株發(fā)揮高效反硝化活性的影響，進(jìn)而獲得高效反硝化菌株，實(shí)現(xiàn)廢水高效經(jīng)濟(jì)脫氮，對(duì)解決日益嚴(yán)重的水環(huán)境氮素污染問(wèn)題具有重要意義。

許多細(xì)菌具有將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽的酶，可實(shí)現(xiàn)第一步轉(zhuǎn)化，但要完成徹底脫氮，則要求細(xì)菌必須具有完整的反硝化酶系。探明反硝化細(xì)菌是否具有完整又高效的反硝化酶系是采用生物反硝化工藝脫氮的先決條件。

好氧顆粒污泥(Aerobic?Granular?Sludge，AGS)是通過(guò)微生物自凝聚作用形成的直徑0.5-6mm的邊界清晰的球形或橢球形污泥，具有不易發(fā)生污泥膨脹、抗沖擊能力強(qiáng)、能承受高有機(jī)負(fù)荷，集不同性質(zhì)的微生物（好氧、兼氧和厭氧微生物）于一體等優(yōu)點(diǎn)。AGS在降解有機(jī)碳的同時(shí)，具有脫氮除磷的功能。但由于AGS系統(tǒng)內(nèi)絮凝細(xì)菌不足，形成顆粒污泥的時(shí)間較長(zhǎng)，如在SBAR反應(yīng)器中培養(yǎng)AGS需1.5～3個(gè)月時(shí)間，這極大地限制了AGS的應(yīng)用。本發(fā)明細(xì)菌在具有完全反硝化酶系的同時(shí)具有自絮凝作用，能夠很好地促進(jìn)顆粒污泥的生成，縮短啟動(dòng)周期，同時(shí)強(qiáng)化顆粒污泥對(duì)廢水中氮的去除，提高去污能力，降低運(yùn)行成本。因此，將本發(fā)明菌株應(yīng)用于AGS工藝中，可實(shí)現(xiàn)廢水高效脫氮，為解決日益嚴(yán)重的含氮廢水對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題作出貢獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一株具有自絮凝能力的高效兼性厭氧反硝化細(xì)菌，該細(xì)菌具有完全的反硝化酶系，能夠徹底脫除水體中的氮素，不產(chǎn)生NO、N₂O等有害氣體。