[发明专利]一株具有自絮凝能力的兼性厌氧反硝化细菌及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一株具有自絮凝能力的兼性厌氧反硝化细菌及其用途，属于环境微生物领域。

背景技术

随着工农业生产的发展和人们生活水平的提高，我国含氮污染物的排放量迅速增加，大小水体成为这些污染物的“收容所”，水体质量急剧恶化。目前，全国各地已经建立起了一大批废水生物处理工程，有效地遏制了水质污染持续恶化的势头。但是，污水二级处理后的排放水含氮量依然较高，俨然成为一个严重的环境污染源。在二级生化处理后出水中氨氮和硝态氮是氮的主要存在形式。氮素污染会对水环境以及人们的生产生活造成严重的的危害，主要表现在：（1）加速水体的富营养化；（2）增加给水处理的困难；（3）消耗水体中的溶解氧；（4）对水生生物有毒害作用。因此，必须加大对污水中氮素的治理。

对于氮素污染的治理，生物脱氮是最经济有效的治理技术。生物脱氮技术通常由硝化工艺和反硝化工艺组成。硝化工艺以去除氨氮为主，虽然能够把氨氮转化为硝酸盐，但是不能彻底将氮素从水体中除去；反硝化工艺则能从根本上消除水体氮素对环境的污染。反硝化作用是反硝化细菌以硝态氮或亚硝态氮为终端电子受体，在反硝化酶系的作用下通过电子传递，将硝态氮或亚硝态氮逐步还原为氮气的过程。从NO₃^-还原到N₂的脱氮反应通常由以下四步

组成：NO₃^-→NO₂^-→NO→N₂O→N₂

一般在缺氧的情况下，兼性厌氧反硝化菌首选硝酸盐进行其呼吸作用，将NO₃^--N还原为N₂，生化反应式为：

NO₃^-+6H⁺+5e^-=1/2N₂(g)+3H₂O

反硝化细菌是反硝化作用发生的主体，探明反硝化细菌的种属及特性，搞清它们的营养条件和环境条件，将有助于废水生物脱氮工艺的研究、开发和应用。

细菌的反硝化是在各种还原酶的催化作用下完成的，各反应酶系的活性高低受温度、pH值、溶解氧、C/N比等条件的影响。理论上讲，反硝化作用要求C/N为4.6（质量比），但由于细胞的生长繁殖也会消耗溶解性有机碳，实际情况下，要求C/N>4.6。因此，多数情况下，可溶向有机碳成为水环境中反硝化作用的限制因子。pH值也是影响反硝化速率和反硝化终产物的一个重要的环境因子。对反硝化细菌的生长来说，最佳pH值为6.5~7.5。在此pH范围内，反硝化速率最大，当pH值不在最佳范围时，反硝化速率降低。废水生物处理中的反应温度，对微生物的生长、繁殖关系密切，温度支配着酶反应动力学、微生物生长速度以及化合物的溶解度等，因而对污染物的降解转化起着关键作用，溶解氧（DO）的存在对反硝化过程有很大影响。如果反应器的溶解氧过多，将会对反硝化菌的异化作用发生抑制作用。因此考察温度、pH、溶解氧、C/N比等因素对反硝化菌株发挥高效反硝化活性的影响，进而获得高效反硝化菌株，实现废水高效经济脱氮，对解决日益严重的水环境氮素污染问题具有重要意义。

许多细菌具有将硝酸盐还原为亚硝酸盐的酶，可实现第一步转化，但要完成彻底脱氮，则要求细菌必须具有完整的反硝化酶系。探明反硝化细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艺脱氮的先决条件。

好氧颗粒污泥(Aerobic Granular Sludge，AGS)是通过微生物自凝聚作用形成的直径0.5-6mm的边界清晰的球形或椭球形污泥，具有不易发生污泥膨胀、抗冲击能力强、能承受高有机负荷，集不同性质的微生物（好氧、兼氧和厌氧微生物）于一体等优点。AGS在降解有机碳的同时，具有脱氮除磷的功能。但由于AGS系统内絮凝细菌不足，形成颗粒污泥的时间较长，如在SBAR反应器中培养AGS需1.5～3个月时间，这极大地限制了AGS的应用。本发明细菌在具有完全反硝化酶系的同时具有自絮凝作用，能够很好地促进颗粒污泥的生成，缩短启动周期，同时强化颗粒污泥对废水中氮的去除，提高去污能力，降低运行成本。因此，将本发明菌株应用于AGS工艺中，可实现废水高效脱氮，为解决日益严重的含氮废水对环境的污染问题作出贡献。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的是提供一株具有自絮凝能力的高效兼性厌氧反硝化细菌，该细菌具有完全的反硝化酶系，能够彻底脱除水体中的氮素，不产生NO、N₂O等有害气体。