[發(fā)明專利]一種反硝化細(xì)菌及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210585869.8
• 申請(qǐng)日: 2012-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN103074277A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝柳;楊岳平;楊浩峰;周俊利;胡安輝;張挺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江至美環(huán)境科技有限公司;湖州環(huán)境科技創(chuàng)新中心;浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N1/20
• 分類號(hào): C12N1/20;C02F3/34;C12R1/01;C02F101/16
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境微生物領(lǐng)域，尤其涉及一種反硝化細(xì)菌及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來，含氮工業(yè)污水的排放以及農(nóng)業(yè)過量施用化肥，導(dǎo)致硝酸鹽、亞硝酸鹽等含氮化合物污染地下水和地表水，直接或間接危害飲用水水質(zhì)及人類身體健康。含氮污水進(jìn)入水體引發(fā)的水質(zhì)惡化及富營養(yǎng)化問題亦日趨嚴(yán)重，氮素污染亟待解決。

生物脫氮處理含氮污水的方法以其成本低、能耗小、處理效果好、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)成為主流脫氮技術(shù)。近二十年來，國內(nèi)外發(fā)展了一批高效經(jīng)濟(jì)的生物脫氮新工藝，包括：同步硝化反硝化工藝、亞硝酸型硝化反硝化工藝、短程硝化-厭氧氨氧化工藝以及限氧自養(yǎng)硝化-反硝化(OLAND)工藝等。

生物脫氮過程包括硝化作用與反硝化作用。硝化作用只能改變氮素在水體中的形態(tài)，而不能從污水中脫除，排入環(huán)境仍然會(huì)引起水體富營養(yǎng)化，還可能生成致癌的亞硝基化合物。亞硝酸或硝酸需進(jìn)一步在反硝化微生物的作用下還原為氮?dú)?，才能?shí)現(xiàn)氮素的根本脫除。因此，反硝化微生物是重要的脫氮功能微生物。

反硝化微生物主要是通過誘導(dǎo)產(chǎn)生硝酸還原酶和亞硝酸還原酶對(duì)硝酸鹽和亞硝酸鹽進(jìn)行還原。它在分類學(xué)上沒有專門的類群，是具有反硝化作用的一類微生物的總稱。反硝化微生物具有豐富的生物多樣性，既涉及古生菌域的眾多種類，如嗜熱細(xì)菌(Pyrobaculum?areophilum)、鐵細(xì)菌(Ferroglobus?placidus)等，也涉及細(xì)菌域的眾多種類。反硝化作用的電子供體可以是有機(jī)物也可以是無機(jī)物(如硫化氫、氫等)。反硝化細(xì)菌的培養(yǎng)需在缺氧或兼氧條件下進(jìn)行，適宜生長溫度為20～35℃，適宜pH為6～8。異養(yǎng)反硝化菌在反硝化作用中占主要地位，迄今為止，國際上已分離到多種反硝化微生物，主要有：產(chǎn)堿桿菌屬(Alcaligenes)、水螺菌屬(Aquaspirillum)、固氮弧菌屬(Azoarcus)、芽孢桿菌屬(Bacillus)、假單胞菌屬(Pseudomonas)、陶厄氏菌屬(Thauera)等。于愛茸等(于愛茸，李尤等，《微生物學(xué)雜志》，2005，25(3)：77-81)報(bào)道了一株兼氧的反硝化細(xì)菌，命名為芽孢桿菌W2，在溶解氧(DO)達(dá)到2mg/L時(shí)，該菌株的除氮率達(dá)到97％；張小玲等(張小玲，梁運(yùn)祥，《淡水漁業(yè)》，2006，36(5)：28-32)報(bào)道了一株反硝化細(xì)菌，屬于芽孢桿菌屬，該菌株對(duì)硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的降解率可分別達(dá)到94.79％和99.94％。近年來，國內(nèi)科研學(xué)者如李衛(wèi)芬等(李衛(wèi)芬，傅羅琴等，《環(huán)境科學(xué)》2011，32(8)：2403-2408)、楊小龍等(楊小龍，李文明等，《微生物學(xué)報(bào)》，2011，51(8)：1062-1070)、鄭佳佳等(鄭佳佳，沈濤等，《水生生物學(xué)報(bào)》，2012，36(1)：161-167)都陸續(xù)分離出不同種屬、不同特性的反硝化細(xì)菌。

公開號(hào)為CN102220264A的中國專利文獻(xiàn)公開了一株兼性厭氧反硝化細(xì)菌，該菌株命名為Pseudomonas?stutzeri?LZ-14，屬于假單胞菌屬的施氏假單胞菌，該菌株能夠有效脫除水體中的氨氮、硝酸氮、亞硝酸氮及其混合物，降低總氮濃度，總氮去除率75.9％，還可同時(shí)去除有機(jī)污水中的CODcr，去除率為53.1％，但是對(duì)硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮的耐受性不高，僅為40mg/L，具體的脫氮速率也未經(jīng)報(bào)道，很難確定其實(shí)際脫氮能力。

又如公開號(hào)為CN102220265A的中國專利文獻(xiàn)公開了一株反硝化細(xì)菌，該細(xì)菌命名為Paenibacillus?sp.XP1，該細(xì)菌強(qiáng)化香蒲濕地脫氮，在水力停留時(shí)間96小時(shí)的情況下，氮的去除率由14％升高到94％，仍存在脫氮效率不高的問題，該菌株的最佳C/N為7，在低C/N的污水脫氮的實(shí)際應(yīng)用上受到一定制約，

公開號(hào)為CN102676431A的中國專利文獻(xiàn)公開了一種反硝化細(xì)菌LR，該菌株聯(lián)合水體植物聯(lián)合去氮，并未描述該細(xì)菌直接應(yīng)用水體中脫氮能力，在利用DM培養(yǎng)液測定該細(xì)菌的脫氮能力時(shí)，該菌株在60h后氮素去除率才達(dá)到90％以上。

綜合上述文獻(xiàn)及相關(guān)專利報(bào)道，雖然文獻(xiàn)和相關(guān)專利報(bào)道的反硝化細(xì)菌都表現(xiàn)出一定的脫氮效率，但這些報(bào)道大都基于實(shí)驗(yàn)室的研究，在給定的實(shí)驗(yàn)室條件下得出了的結(jié)論，雖然具有一定的參考價(jià)值，但實(shí)際在污水脫氮應(yīng)用中脫氮效果如何，有待進(jìn)一步驗(yàn)證，而且大多數(shù)報(bào)道的反硝化細(xì)菌硝酸鹽和亞硝酸鹽的耐受力不高或脫氮效率不高等問題，在實(shí)際應(yīng)用上受到一定制約。

因此篩選具有高效脫氮能力的反硝化細(xì)菌，直接采用人工培養(yǎng)生產(chǎn)，然后經(jīng)化學(xué)方法固定后投加到污染水體中，對(duì)于控制水體富營養(yǎng)化，處理污水和凈化水域有著極大的利用價(jià)值。