專利名稱：一種低溫同步脫氮除磷的約氏不動桿菌及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物脫氮除磷領(lǐng)域，特別涉及一種用于低溫條件下生物脫氮除磷的約氏不動桿菌菌株及其應(yīng)用。在低溫條件下，該菌株具有異養(yǎng)硝化-好氧反硝化的功能，并可以在同步硝化反硝化脫氮的過程中，同時 去除污水中的磷酸鹽，從而達(dá)到同步生物脫氮除磷的目的。
背景技術(shù)：
由氮、磷污染引發(fā)的水體富營養(yǎng)化問題對我國水資源保護(hù)與水污染控制提出了新的挑戰(zhàn)。我國七大水系中一半以上河段水質(zhì)受到污染，90%的城市水域污染嚴(yán)重，主要污染物為氨氮、C0D.B0D、揮發(fā)酚和石油類物質(zhì)。由于當(dāng)前氮、磷污染突出，國家已頒布《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)，提出了嚴(yán)格的有機(jī)物、氮、磷等污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)。城市污水處理廠大都采用傳統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定、成本低廉的生物處理工藝，如具有脫氮除磷功能的A20、倒置A20、SBR等工藝及NICH深度處理工藝等。這些工藝通?？奢^有效地去除水中的有機(jī)物及氮、磷等營養(yǎng)元素，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。然而，在寒冷的冬季，水溫嚴(yán)重下降，尤其在廣大的北方地區(qū)，排水溫度可以達(dá)到10°C甚至更低。低溫嚴(yán)重抑制了生物處理系統(tǒng)中微生物的活性，從而使污染物去除速率明顯降低。其中，自養(yǎng)的硝化細(xì)菌受到低溫的抑制作用更加顯著，在低溫條件下生長極其緩慢，極易從處理系統(tǒng)中流失，使得低溫硝化無法進(jìn)行；而低溫條件下水中溶解氧濃度的明顯升高也對缺氧反硝化的進(jìn)行造成了不利影響。另外，低溫條件下污泥增長緩慢，污泥齡明顯延長，這也使得依賴剩余污泥排放實(shí)現(xiàn)磷去除的生物除磷效率明顯降低，在低溫條件下生物脫氮除磷已難以實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)生活污水處理廠達(dá)標(biāo)排放。為了提高低溫生物脫氮除磷能力，通常采用降低污泥負(fù)荷、增加污泥回流量、增加污水停留時間、以及對部分構(gòu)筑物采取保溫或升溫等措施，但是這些措施不僅會增加工程投資和運(yùn)行費(fèi)用，而且很難保證污水處理效果，還常會引起污泥膨脹等問題。分離、篩選高活性的低溫微生物并用于提高污染物去除效率被認(rèn)為是一種很有前景的途徑。研究表明，在生物處理池中投加自養(yǎng)硝化污泥可以提高氨氮的去除效率，但是在低溫、較高溶解氧條件下反硝化難以進(jìn)行，從而導(dǎo)致硝化反應(yīng)產(chǎn)生的硝氮、亞硝氮無法得到有效去除，出水總氮仍然難以達(dá)標(biāo)。另一方面，氧化態(tài)氮的積累對磷的厭氧釋放有一定的抑制作用，從而使得除磷效果通常無法得到保證。此外，由于自養(yǎng)硝化菌在低溫條件下生長極其緩慢，容易隨著剩余污泥排放從處理體系中洗脫出去，往往需要連續(xù)投加，增加了運(yùn)行費(fèi)用。針對以上問題，本發(fā)明篩選出耐冷的、并同時具有脫氮及除磷功能的菌株用于低溫生活污水的處理。在低溫、好氧條件下，該菌株能夠進(jìn)行同步硝化反硝化有效去除污水中總氮并同時去除磷酸鹽。該菌在低溫條件下生長良好，可以在生物處理系統(tǒng)中長期持留，無須進(jìn)行連續(xù)投加。該菌株的應(yīng)用對于解決低溫脫氮除磷的難題具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于低溫生物脫氮除磷的約氏不動桿菌菌株及其應(yīng)用。本發(fā)明提供的約氏不動桿菌(Acinetobacter johnsonii)菌株HA7已與2010年9月15日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(簡稱CGMCC)，保藏號為CGMCC No. 4168，保藏單位地址為北京市朝陽區(qū)北辰西路I號院3號，中國科學(xué)院微生物研究所，郵政編碼為100101。菌株HA7是從活性污泥中分離、篩選得到的一株革蘭氏陰性細(xì)菌。形態(tài)特征菌株HA7在15-20°C下，營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基上培養(yǎng)24_36h后，菌落表面光滑，無色素，中心有突起；通過革蘭氏染色后在顯微鏡下呈陰性；菌體呈球狀或球桿狀，成雙排列為主。該菌株的16S rRNA基因序列特征其16S rRNA具有如序列表中序列I所示的核苷酸序列，序列長度為141 Ibp。根據(jù)其形態(tài)特征及其16S rRNA基因序列，鑒定該菌株為約氏不動桿菌(Acinetobacter johnsonii)。該菌株HA7可在低溫條件下脫氮除磷，在實(shí)際應(yīng)用中，可將菌株HA7置于廢水中，進(jìn)行生物脫氮除磷。所述廢水的溫度10_20°C。所述廢水的溶解氧可為2_6mg/L。所述廢水的碳源為為醋酸鈉或琥珀酸鈉。
所述廢水的氮是氨氮、硝酸鹽氮和/或亞硝酸鹽氮。所述廢水的磷是磷酸鹽。所述廢水的pH可為6-9。本發(fā)明的又一目的在于提供一種用于低溫生物脫氮除磷的微生物菌劑，其活性成分為所述的菌株HA7。本發(fā)明的約氏不動桿菌及其應(yīng)用與現(xiàn)有技術(shù)相比較有如下有益效果I.本發(fā)明的菌株HA7對低溫的耐受能力強(qiáng)，在低溫條件下能夠快速生長并去除氨氮，克服了傳統(tǒng)自養(yǎng)硝化菌在低溫條件下生長困難難以在處理體系中有效持留的難題；2.菌株HA7能夠在進(jìn)行硝化反應(yīng)的同時進(jìn)行好氧反硝化，實(shí)現(xiàn)了好氧條件下一步脫氮，相比傳統(tǒng)的缺氧-好氧脫氮工藝，簡化了工藝流程，節(jié)省了基建投資和運(yùn)行費(fèi)用；3.菌株HA7在好氧條件下脫氮的同時可以有效吸磷，實(shí)現(xiàn)磷的去除，亦有效解決了脫氮除磷由自養(yǎng)硝化菌與異養(yǎng)聚磷菌兩種不同類型的菌群分別進(jìn)行時所需污泥齡不同而產(chǎn)生的矛盾；4.本發(fā)明的菌株HA7適用于各種廢水的脫氮除磷處理，應(yīng)用前景廣闊，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益。


圖I為菌株HA7的溫度特性；
圖2為菌株HA7在10°C下對磷酸鹽和氮素的去除；圖3為菌株HA7在不同溫度下對氮的去除；圖4為菌株HA7在不同溫度下對磷的去除；
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。下述實(shí)施例中，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
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下述實(shí)施例中，所述百分含量如無特殊說明，均為質(zhì)量百分含量。實(shí)施例I.菌株HA7的溫度特性在不同的溫度10°C、15°C、20°C、25°C、3(TC條件下考察菌株的生長性能，具體實(shí)施步驟如下將菌株HA7接種于150ml的BM培養(yǎng)基中(每升含醋酸鈉2. 73g，NH4Cl :0. 306g,KH2PO4 0. lg，MgSO4 *7H20 :0. lg，F(xiàn)eSO4 *7H20 :0. 001g，pH :7. 0-7. 3，121。。20min 蒸汽滅菌)，分別于搖床10°C、15°C、20°C、25°C、30°C，160r/min進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)。待菌株生長至對數(shù)生長期后期時，取IOml的菌液接入新鮮的150ml BM培養(yǎng)基中，分別于10°C、15°C、20°C、25°C、30°C，160r/min進(jìn)行振蕩培養(yǎng)。每隔一段時間取反應(yīng)液，測定0D_，表征菌株的生長情況。結(jié)果如圖I所示，菌株在20°C到30°C之間生長最佳，在25°C生長速率達(dá)到最高，在20°C的生長速率超過30°C并且最終生長量提高。在15°C及10°C，生長速率較最大生長速率均有小幅度下降，但即使在10°C，菌株仍然維持較高的生長速率，在20h左右即可達(dá)到最大生長量。由此可見，該菌株為對低溫有良好耐受能力的耐冷菌。其溫度特性明顯不同于一般最適溫度高于30°C，在15°C以下生長速率嚴(yán)重下降，在10°C時生長困難的中溫菌。該菌株在低溫條件下的生長速率遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的自養(yǎng)硝化菌株，具有良好的應(yīng)用潛力。實(shí)施例2.菌株HA7在10°C下對磷酸鹽和氮素的去除以醋酸鈉為有機(jī)碳源，氨氮為氮源，磷酸鹽為磷源，所述菌株HA7對氮、磷的去除能力測定。具體實(shí)施步驟如下將菌株HA7接種于150ml的BM培養(yǎng)基中，于搖床10°C，160r/min進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)。待菌株生長至對數(shù)生長期后期時，取IOml的菌液接入新鮮的150ml BM培養(yǎng)基中，10°C，160r/min進(jìn)行振蕩培養(yǎng)。每隔一段時間取反應(yīng)液，8000rpm離心IOmin之后,取上清液測定各種含氮化合物以及磷酸鹽濃度。結(jié)果如圖2所示，整個實(shí)驗(yàn)過程中，氮、磷濃度均不斷下降。在20h之內(nèi)氨氮的去除率超過90%，氨氮平均降解速率達(dá)到3. llmg-N/L/h。此外，在整個降解過程中，硝氮和亞硝氮幾乎沒有任何積累，廢水中大部分的氨氮通過異養(yǎng)硝化-好氧反硝化作用直接轉(zhuǎn)化為氣體產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)了總氮的有效去除。另外，在脫氮的同時磷也得到了有效去除，在20h之內(nèi)磷的去除率接近70%，菌株體現(xiàn)除了良好的好氧吸磷的能力。因此，該菌株在低溫好氧條件下有效實(shí)現(xiàn)了氮和磷的快速同步去除。實(shí)施例3.菌株HA7在不同溫度下對氮的去除在不同的溫度10°C、15 °C、20°C、25 °C、30°C條件下考察菌株的脫氮性能，具體實(shí)施步驟如下將菌株HA7接種于150ml的BM培養(yǎng)基中，分別于搖床10 °C、15°C、20°C、25°C、30°C，160r/min進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)。待菌株生長至對數(shù)生長期后期時，取IOml的菌液接入新鮮的150mlBM培養(yǎng)基中，分別與10°C、15°C、20°C、25°C、30°C，160r/min進(jìn)行振蕩培養(yǎng)。每隔一段時間取反應(yīng)液，8000rpm離心IOmin之后，取上清液測定各種含氮化合物的濃度。結(jié)果如圖3所示，該菌株在10°C _30°C的溫度范圍內(nèi)，均可以有效的去除總氮。其在20°C時，總氮的平均去除速率最高，為6. 5mg-N/L/h。在15°C及10°C條件下，總氮去除速率亦能分別達(dá)到 4. 55mg-N/L/h 及 3. llmg-N/L/h。實(shí)施例4.菌株HA7在不同溫度下對磷的去除
在不同的溫度10°C、15°C、20°C、25°C、30°C條件下考察菌株的除磷性能，具體實(shí)施步驟如下將菌株HA7接種于150ml的BM培養(yǎng)基中，分別于搖床10°C、15°C、20°C、25°C、30°C，160r/min進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)。待菌株生長至對數(shù)生長期后期時，取IOml的菌液接入新鮮的150mlBM培養(yǎng)基中，分別與10°C、15°C、20°C、25 V、30°C，160r/min進(jìn)行振蕩培養(yǎng)。每隔一段時間取反應(yīng)液，8000rpm離心IOmin之后,取上清液測定磷酸鹽的濃度。結(jié)果如圖4所示，該菌株在10°C _30°C的溫度范圍內(nèi)，均可以有效除磷。其在20°C時，對磷的去除效率最高，達(dá)到76. 4% ;在10°C、15°C、25°C時，除磷效率均接近70%。當(dāng)溫度為30°C時，菌株除磷效率略有下降，約為50%。這可能是由于磷的去除不僅依靠菌株的胞內(nèi)吸磷作用，也與菌株分泌的胞外EPS吸附去除有關(guān)，而在較高的溫度條件下，菌株分泌的EPS減少，也使得菌株的除磷效率有小幅度的下降。
權(quán)利要求
1.約氏不動桿菌(Acinetobacterjohnsonii )菌株HA7,保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏號為CGMCC No. 4168。
2.權(quán)利要求I所述的約氏不動桿菌(Acinetobacterjohnsonii )菌株HA7在水溶液中進(jìn)行低溫脫氮除磷的應(yīng)用。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于所述低溫為10-20°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的應(yīng)用，其特征在于所述的水溶液的溶解氧是2-6mg/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一所述的應(yīng)用，其特征在于所述的水溶液中的氮是氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮中的一種或者幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5任一所述的應(yīng)用，其特征在于所述的水溶液中的磷是磷酸鹽。
7.一種用于低溫脫氮除磷的微生物菌劑，其活性成分為權(quán)利要求I所述的約氏不動桿菌(Acinetobacter johnsonii)菌株 HA7。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能夠在低溫條件下同時進(jìn)行生物脫氮及除磷的約氏不動桿菌菌株及其應(yīng)用。本發(fā)明提供的約氏不動桿菌(Acinetobacter johnsonii)菌株HA7已于2010年9月15日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(簡稱CGMCC)，保藏號為CGMCC No.4168。該菌株對低溫的耐受能力強(qiáng)，在低溫條件下(10℃)生長良好，并且同時具備異養(yǎng)硝化、好氧反硝化及好氧吸磷的能力。在低溫、好氧條件下，該菌株能夠進(jìn)行同步硝化反硝化有效去除廢水中總氮并同時去除磷酸鹽，從而有效實(shí)現(xiàn)了低溫條件下一步好氧階段同時脫氮除磷，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號C12N1/20GK102719374SQ201210158648
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月21日
發(fā)明者倪晉仁, 姚碩 申請人:北京大學(xué)