[发明专利]一株异养硝化-好氧反硝化细菌及其应用

说明书

本发明涉及一种高效的异养硝化‑好氧反硝化细菌及其筛选方法和用途。筛选方法的过程包括：(1)用含氨的富集培养液对土壤的菌悬液进行富集培养；(2)在固体的富集培养皿上进行涂布和分离纯化；(3)从富集的异养菌群中分离纯化异养硝化细菌；(4)再从中筛选出具有反硝化作用的菌群，进行分离纯化；(5)用含氨的污水对纯化的菌体进行脱氮能力测定。本发明筛选到的异养硝化‑好氧反硝化细菌不仅可以快速有效脱除水体中的氨氮、亚硝酸氮、硝酸氮及其混合物，还可同时去除有机废水中的COD，应用于有机含氮废水的处理，且在脱氮过程中，无亚硝酸盐和硝酸盐的积累，使用该菌株处理废水工艺简单，脱氮效果稳定。

技术领域

本发明涉及微生物领域。具体涉及一种既具有硝化生物学活性又具有反硝化能力的高效脱氮细菌，及其筛选方法和用途。

背景技术

氮循环是水生和陆地生态系统的重要生物地球化学循环。近年来，氮素污染所造成的危害主要有水体富营养化，不断导致水质恶化，威胁人类和水生动物的健康，氮污染的去除在污水处理中越来越重要。

废水脱氮的主要技术有药剂氧化法，离子交换法，化学沉淀法，催化湿式氧化法，膜分离技术等物理化学法和生物脱氮法。目前，因生物脱氮工艺高效率和低成本的优点而广泛用于除氮和其他污染物被广泛用于各种含氮源的污水处理。

传统生物脱氮工艺如图1所示，通常包括自养硝化和异养反硝化两个阶段，第一阶段其在有氧条件下通过氨氧化细菌将氨态氮氧化为亚硝酸盐，硝化细菌将亚硝酸铵氧化成硝酸盐；第二阶段通过在厌氧条件下反硝化细菌将亚硝酸盐和硝酸盐转化为N₂气体。整个过程中参与反应的酶包括氨单加氧酶(AMO)，羟胺氧化酶(HAO)，周质硝酸还原酶(NAP)，亚硝酸盐还原酶(NIR)，一氧化氮还原酶(NOR)和一氧化二氮还原酶(NOS)等。在这整个反应过程中不仅耗时，而且有低硝化率和分离好氧和缺氧区的污水处理系统的复杂性，此外，自养硝化菌在这个系统中很容易受到高浓度有机物和氨氮的影响，从而使降解效率下降。

附图说明

图1为传统生物脱氮工艺

近年来，陆续从土壤、深海火山口、污泥、湖水等地分离出了多种同时具有异养硝化和好氧反硝化作用的微生物，这是一类具有重要应用价值的微生物资源。Shoda等从污废水中分离出的A.Faecalis No.4，被证明同时具有异养硝化和好氧反硝化的作用，可高效去除了废水中的高浓度氨氮和化学需氧量(Shoda and Ishikawa 2014)；Ge等从焦化废水池分离出的离株Diaphorobacter sp.PD-7，具有异养硝化-好氧反硝化高效降解苯酚的特点(Ge et al.2015)； He等发现假单胞杆菌Y-11具有异养硝化和好氧反硝化作用，对铵和硝酸盐或亚硝酸盐氮有较高的去除能力(He et al.2016)；Zhao等的研究表明产碱杆菌HN是在好氧条件下去除污废水中氨氮的异养硝化细菌(Zhao et al.2013)，该类菌可以利用多种基质，包括无机氮和有机氮，且其生长速率快，细胞产量高，对溶解氧要求低，环境适应能力强，在环境中的数量远大于自养菌。异养硝化-好氧反硝化菌的发现解决了传统生物脱氮处理启动时间长，稳定性差，硝化环节条件要求苛刻，硝化和反硝化不能同步进行等缺点，有望克服传统处理工艺在处理效率与经济使用两方面的矛盾，具有良好的发展前景。但就目前研究情况而言，异养硝化好氧反硝化菌种较少，且处理废水效果不佳，因此扩增异养硝化好氧反硝化菌属，提高其处理废水效能，增强其实用性，成为迫切需要。

发明内容