一種具有異養(yǎng)硝化和好氧反硝化功能的菌株及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微生物領(lǐng)域，具體涉及一種具有異養(yǎng)硝化和好氧反硝化功能的菌株，還涉該菌株的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]在當今世紀，環(huán)境問題是威脅人類生存的一個重大問題，在發(fā)展中國家尤為突出。最近的研究報告表明，人類工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)化肥施用和化石燃料燃燒等活動向環(huán)境中排放的氮素含量正在顯著的增加，這些過度排放的氮素會造成極大的環(huán)境問題，如N2O會導(dǎo)致全球變暖，水體中氮素水平的增加會導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，威脅人類健康。氨氮作為氮循環(huán)過程中一種重要的無機物，是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的罪魁禍首之一。我國由于經(jīng)濟的迅速發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動加劇，向環(huán)境中排放的氨氮也是增長迅速，2013年，我國一年內(nèi)排放的氨氮量達到了 245萬噸。嚴重威脅水體健康。為了控制水體污染，我國頒布了非常嚴格的污染物控制標準，其中氨氮的一級標準為1.0mg/L。
[0003]目前，去除氨氮最經(jīng)濟有效的方法是生物法，主要過程是通過一系列微生物作用將氨氮轉(zhuǎn)化為氮氣后予以排放，而這一過程在絕大多數(shù)的污水處理設(shè)施中是由硝化細菌和反硝化細菌共同完成的，即先由自養(yǎng)硝化細菌將氨氮氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，再由異養(yǎng)反硝化細菌還原亞硝酸鹽和硝酸鹽為氮氣。隨著科學的發(fā)展，新的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有一些特殊的異養(yǎng)硝化菌只靠自身的作用便可將氨氮直接降解為氮氣。這些異養(yǎng)硝化細菌，生長速度遠大于自養(yǎng)硝化細菌，能耐受較高濃度的氨氮，應(yīng)對環(huán)境的沖擊能力更強。
[0004]歐洲、日本等是比較早對異養(yǎng)硝化微生物進行研究的地區(qū)和國家，相較于國外，我國起步較晚，但近來來也取得了很大的進展。也出現(xiàn)了大量的關(guān)于異養(yǎng)硝化微生物的專利，如汪蘋等人的具有異養(yǎng)硝化一好氧反硝化性能的蠟狀芽孢桿菌專利;北京大學的在高鹽度條件下作用的異養(yǎng)硝化菌，小短桿菌(Brachybacterium);哈工大的低溫條件下作用的異養(yǎng)硝化菌，哈工大異養(yǎng)硝化不動細菌L7。但是目前還缺少高效去除高濃度氨氮的異養(yǎng)硝化菌，因此篩選高效去除高濃度氨氮的微生物仍是異養(yǎng)硝化微生物的重要研究內(nèi)容，而且目前還未見到關(guān)于卓貝爾氏菌作為異養(yǎng)硝化微生物的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的之一在于提供一種具有異養(yǎng)硝化和好氧反硝化功能的菌株;本發(fā)明的目的之二在于提供具有異養(yǎng)硝化和好氧反硝化功能的菌株在處理氨氮廢水中的應(yīng)用;本發(fā)明的目的之三在于提供利用具有異養(yǎng)硝化和好氧反硝化功能的菌株處理氨氮廢水的方法。
[0006]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0007]1、一種具有異養(yǎng)硝化和好氧反硝化功能的菌株，其特征在于:所述菌株為卓貝爾氏菌(ZobelIella taiwanensis)DN_7，由中國典型培養(yǎng)物保藏中心保藏，保藏編號為CCTCCΝ0:Μ 2015648。該菌株能夠高效去除濃度高達2000ppm的氨氮廢水。
[0008]2、所述具有異養(yǎng)硝化和好氧反硝化功能的菌株在處理氨氮廢水中的應(yīng)用。
[0009]優(yōu)選的，所述氨氮廢水為氨氮濃度不高于2000ppm的廢水。
[0010]3、利用所述具有異養(yǎng)硝化和好氧反硝化功能的菌株處理氨氮廢水的方法，包括如下步驟:取0D600大于2.0的卓貝爾氏菌DN-7菌液，接種至待處理的氨氮濃度不高于2000ppm的氨氮廢水中，維持溶氧在2.0ppm以上發(fā)酵即可。
[0011]本發(fā)明中，所述卓貝爾氏菌DN-7的接種量優(yōu)選為10%。
[0012]本發(fā)明中，所述發(fā)酵使用的培養(yǎng)基為C/N為8?10的培養(yǎng)基，在此范圍內(nèi)氨氮去除率能達到80%以上，考慮成本影響，更優(yōu)選的，使用C/N為8的培養(yǎng)基。
[0013]本發(fā)明中，所述發(fā)酵使用的培養(yǎng)基是以檸檬酸鈉為碳源的培養(yǎng)基。
[0014]本發(fā)明中，所述發(fā)酵的pH值為8?10。
[0015]本發(fā)明中，所述發(fā)酵的鹽度為質(zhì)量分數(shù)不高于3%。
[0016]本發(fā)明中，所述發(fā)酵使用的培養(yǎng)基各組分濃度如下:檸檬酸鈉9.lg/L; (NH4)2SO41.0g/L；K2HPO45.0g/L；KH2PO42.0g/L；MgSO4.7H20 0.2g/L;微量元素溶液2mL/L;余量為水，ρΗ=8.0;
[0017]所述微量元素溶液各組分濃度如下:EDTA.2Na 57.lg/L；ZnS04.7H20 3.9g/L；CaCl2.2H20 7.0g/L； MnCl2.4H20 5.1g/L；FeS04.7H20 5.0g/L； (NH4)6MO7O24.4H20 l.lg/L5CuSO4.5H20 1.6g/L;CoCl2.6H2O 1.6g/L;余量為水，pH=6.0。
[0018]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明經(jīng)過篩選獲得高效去除氨氮的優(yōu)良菌株，不但能夠耐受高濃度氨氮的廢水，而且去除氨氮效果好，100ppm氨氮在5天之內(nèi)大部分被去除，去除率達90%以上，2000ppm氨氮在9天之內(nèi)去除效率最大化，去除率為80 %以上；同時亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮沒有增加，本發(fā)明還公開了利用該菌株處理氨氮廢水的方法，方法簡單，在污水處理工程中有很好的應(yīng)用價值。
[0019]菌種保藏
[0020]本發(fā)明的卓貝爾氏菌(Zobellella taiwanensis)DN_7活性污泥、垃圾滲濾液中篩選獲得，送中國典型培養(yǎng)物保藏中心保藏，保藏編號為CCTCC Ν0:Μ 2015648，地址位于中國武漢武漢大學，保藏日期為2015年10月28日，分類命名為卓貝爾氏菌(Zobellel Iataiwanensis)DN-7。
【附圖說明】
[0021]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖:
[0022]圖1不同碳源對DN-7去除氨氮的影響。
[0023]圖2不同C/N對DN-7去除氨氮的影響。
[0024]圖3不同pH值對DN-7去除氨氮的影響。
[0025]圖4不同溫度對DN-7去除氨氮的影響。
[0026]圖5不同轉(zhuǎn)速對DN-7去除氨氮的影響。
[0027]圖6不同鹽度對DN-7去除氨氮的影響。
[0028]圖7利用DN-7實際處理高濃度氨氮廢水的作用圖(符號:總氮(TN，口，■);銨態(tài)氮(NH/-N，?，?);亞硝態(tài)氮(N02—-N，Λ，▲);硝態(tài)氮(Ν03—-N，〇，.)。白色和黑色符號分別代表1000mg/L和2000mg/L初始ΝΗ4+-Ν的廢水處理實驗組)。
【具體實施方式】
[0029]下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件或按照制造廠商所建議的條件。
[0030]本發(fā)明所使用的培養(yǎng)基配方如下:
[0031 ] (I )LB固體平板培養(yǎng)基:胰蛋白胨10.0g;酵母粉5.0g; NaCl 10.0g；瓊脂粉20.0g;蒸餾水1L。
[0032](2)LB培養(yǎng)基:胰蛋白胨l0.0g;酵母粉5.0g;NaCl l0.0g;蒸餾水1L。
[0033](3)硝化培養(yǎng)基:檸檬酸鈉9.lg； (NH4)2SO4I.0δ；Κ2ΗΡ045.0δ；ΚΗ2Ρ042.0g5MgSO4.7H20 0.2g;微量元素溶液2mL;蒸餾水IL pH=8.0。其中微量元素溶液組成如下:EDTA.2Na57.1g；ZnS04.7H20 3.9g；CaCl2.2H20 7.0g5MnCl2.4H20 5.1g；FeS04.7H20 5.0g5(NH4)BMO7O24.4H20 l.lg； CuSO4.5H20 1.6g； CoCl2.6H2O 1.6g;蒸餾水 lL，pH=6.0。
[0034]本發(fā)明的培養(yǎng)和發(fā)酵條件:
[0035]LB固體平板培養(yǎng)基培養(yǎng)條件:30°C培養(yǎng)I天，培養(yǎng)成熟后放在4°C冰箱中保存。
[0036]LB培養(yǎng)基培養(yǎng)條件:LB培養(yǎng)基在121°C滅菌20min，滅菌后接入固體平板培養(yǎng)基菌種，30°C震蕩培養(yǎng)24h左右。
[0037]硝化培養(yǎng)基培養(yǎng)條件:硝化培養(yǎng)基在121°C滅菌20min，滅菌后按接種量為1%接入LB液體培養(yǎng)基培養(yǎng)的菌種，30 0C震蕩培養(yǎng)36h左右。
[0038]實施例1、高效去除氨氮菌的篩選與鑒定
[0039]高效去除氨氮菌從活性污泥、垃圾滲濾液中篩選，將分離獲得的各菌株分別接入裝有10ml硝化培養(yǎng)基的250ml廣口三角瓶中，置于搖床中于30°C、150rpm培養(yǎng)36h，取出培養(yǎng)液接種到LB培養(yǎng)基中，在溫度為30 0C條件下震蕩培養(yǎng)至菌濃度為0D600 = 2.0后，以I %的接種量接入含待處理的氨氮濃度小于2000ppm高氨氮廢水的硝化培養(yǎng)基中，維持溶氧在
2.0ppm以上。3天之后連續(xù)取廢水離心測上清氨氮濃度，結(jié)果獲得氨氮去除效率最高的菌株。
[0040]其中氨氮去除效率測定方法如下:取出培養(yǎng)液1000g離心2min以上去除菌體，對上清液中的氨氮進行測量并計算氨氮去除效率。氨氮測定方法采用納氏試劑分光光度法參考國家標準方法HJ 535-2009。
[0041 ] 氨氮去除效率(removal efficiency，RE)計算公式為:
[0042