專利名稱：一株同時具有反硝化和鐵還原功能的善變副球菌菌株、培養(yǎng)方法及其應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于環(huán)境生物技術領域，具體涉及一株具有厭氧硫自養(yǎng)反硝化、好氧反硝化、厭氧異養(yǎng)反硝化和異化鐵還原功能的善變副球菌菌株及其在廢水和廢氣處理中的用途。
背景技術：
硝酸鹽作為水體中最常見的污 染物之一，不僅會給人類健康帶來極大風險，還會引起水體富營養(yǎng)化破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。反硝化脫氮工藝被認為是最為經(jīng)濟有效的硝酸鹽處理方式。反硝化過程按照營養(yǎng)類型分為異養(yǎng)反硝化和自養(yǎng)反硝化。大部分反硝化細菌屬于異養(yǎng)型，需要額外提供有機物作為電子供體。但是，通過氧化無機物(H2, S2—，S2O32-, Fe，F(xiàn)e2+和NH4+等)來還原硝酸鹽的自養(yǎng)反硝化細菌同樣普遍存在于自然界中。自養(yǎng)反硝化細菌對低碳氮比、營養(yǎng)成分貧瘠的污染水體(比如地下水)脫氮有著獨特的優(yōu)勢。硫自養(yǎng)反硝化是目前研究最為廣泛的自養(yǎng)反硝化過程，它是指在缺氧或厭氧條件下利用還原態(tài)硫(S2_，S°，S20廣等)作為電子供體，同時以硝酸鹽作為電子受體，將其還原為氮氣?？梢姡蜃责B(yǎng)反硝化細菌可以實現(xiàn)硫氮兩類污染的同時去除，達到以廢治廢的目的。傳統(tǒng)理論認為，細菌的反硝化過程需要在一個厭氧或者缺氧條件下才能進行，t匕如硫自養(yǎng)反硝化。但是，20世紀80年代Robertson和Kuenen在除硫和反硝化處理系統(tǒng)出水中首次分離出好氧反硝化菌脫氮副球菌，改變了人們對反硝化的認識，并為生物脫氮技術提供了一個新的思路。一般而言，好氧反硝化菌適應環(huán)境的能力較強、生長周期比較短、生物量大并且對溶解氧濃度要求較低，反硝化過程徹底且速度迅速。對于好氧反硝化這種新型生物脫氮工藝而言，獲得一株高效好氧反硝化菌株是最為關鍵的事情。“十二五”規(guī)劃綱要首次將氮氧化物列入約束性指標體系，并確定了 10%的減排目標，氮氧化物已經(jīng)成為我國下一階段污染減排的重點。氮氧化物污染控制的難點在于如何將難溶于水的NO (煙氣中氮氧化物的主要成分，約占95%)從氣相轉(zhuǎn)入到液相，從而不僅降低成本，還能提高凈化效率。20世紀80年代開始發(fā)展起來的絡合吸收法通過液相吸收劑Fe11(L)和低溶解度的NO發(fā)生快速絡合反應，有效地克服了 NO的傳質(zhì)限制。但是，絡合吸收劑的再生直接影響著該技術的進一步發(fā)展=CDFe11(L)絡合吸收NO后的產(chǎn)物Fe11 (L)-NO再生比較困難；②煙氣中存在的氧氣易將Fe11 (L)氧化成Fem(L),使得吸收劑失效。一種比較經(jīng)濟有效的方法是采用反硝化微生物將Fe11 (L) -NO還原為N2再生出Fe11 (L)，同時采用鐵還原微生物直接將Fe111 (L)還原為Fe11 (L)。但是相對于專性的Fe11 (L) -NO還原微生物和Fe111 (L)還原微生物，尋找到一種能夠同時高效還原Fe11 (L) -NO和Fe111 (L)的微生物則不失為更優(yōu)的選擇。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一株具有厭氧硫自養(yǎng)反硝化、好氧反硝化、厭氧異養(yǎng)反硝化和異化鐵還原功能的善變副球菌菌株及其在廢水和廢氣處理中的用途。針對無機廢水和廢氣中冋時含硫、氣的性質(zhì)，米用硫自養(yǎng)反硝化細圃實現(xiàn)廢水和廢氣中硫、氣的冋步脫除；分別在好氧和厭氧條件下，提供一株可以實現(xiàn)異養(yǎng)反硝化脫除廢水中硝酸鹽和亞硝酸鹽的菌株；針對絡合吸收法廢氣脫硝產(chǎn)物的特點，提供一株在有機碳源存在條件下能夠同時高效還原Fe11 (L)-NO和Fe111 (L)的菌株，實現(xiàn)吸收劑Fe11 (L)再生。本發(fā)明可以通過以下方式得以實現(xiàn):—株同時具有反硝化和 鐵還原功能的善變副球菌菌株，該菌株被命名為Paracoccus versutus LYM,已于2012年5月25日在中國典型培養(yǎng)物保藏中心保藏,其保藏號 CCTCC NO:M2012182o該菌株的培養(yǎng)方法:本發(fā)明的善變副球菌厭氧條件下的培養(yǎng)方法，是將善變副球菌LYM接種于培養(yǎng)基中，pH 7.2附近，30°C，恒溫厭氧靜止培養(yǎng)。本發(fā)明的善變副球菌好氧條件下的培養(yǎng)方法，是將善變副球菌LYM接種于培養(yǎng)基中，pH 7.2附近，30°C，恒溫好氧150rpm轉(zhuǎn)速條件下培養(yǎng)。廢水硫自養(yǎng)反硝化同步脫硫脫氮培養(yǎng)基組分:Na2S203/S°/Na2S 2^10mM, KNO3/KN025 15mM，其余成分為 MgSO4.7H20 5mM, CaCl25mM, NH4Cl 0.28g/L, KH2PO40.25g/L,NaHC035.4g/L，微量元素lmL/L，調(diào)節(jié)pH至7.2附近，培養(yǎng)基使用之前經(jīng)過滅菌處理；廢氣硫自養(yǎng)反硝化脫硝培養(yǎng)基組分:Na2S203/S°/Na2S 2 10mM，F(xiàn)e11 (L) -NO 2 10mM，其余成分為MgSO4.7H20 5mM, CaCl2.2H20 5mM, NH4Cl 0.28g/L, KH2PO40.25g/L, NaHC035.4g/L，微量元素lmL/L，調(diào)節(jié)pH至7.2附近，培養(yǎng)基使用之前經(jīng)過滅菌處理。廢水好氧反硝化脫氮培養(yǎng)基組分:有機碳源3 26g/L，MgSO4.7H20 0.lg/L,Na2HPO4.2H20 7.9g/L, KH2PO4L 5g/L, KN03/KN021 6g/L，微量元素 lmL/L，調(diào)節(jié) pH 至 7.2 附近，培養(yǎng)基使用之前經(jīng)過滅菌處理。廢水異養(yǎng)反硝化脫氮培養(yǎng)基組分:有機碳源f 10mM，KN03*KN025 15mM，其余成分為 MgSO4.7Η20 5mM, CaCl25mM, NH4Cl 0.28g/L, KH2PO40.25g/L, NaHC035.4g/L，微量元素 ImL/L，調(diào)節(jié)pH至7.2附近，培養(yǎng)基使用之前經(jīng)過滅菌處理；廢氣異養(yǎng)反硝化脫硝培養(yǎng)基組分:有機碳源 I 10mM，F(xiàn)e11 (L) -NOl 10mM，其余成分為 MgSO4.7H20 5mM, CaCl25mM, NH4Cl 0.28g/L，KH2PO40.25g/L，NaHC035.4g/L，微量元素lmL/L，調(diào)節(jié)pH至7.2附近，培養(yǎng)基使用之前經(jīng)過滅菌處理。廢氣異化鐵還原再生絡合吸收劑培養(yǎng)基組分:有機碳源1 10禮，F(xiàn)e111 (L) 2 25mM，其余成分為 MgSO4.7H20 5mM, CaCl25mM, NH4Cl 0.28g/L, KH2PO40.25g/L, NaHC035.4g/L，微量元素lmL/L，調(diào)節(jié)pH至7.2附近，培養(yǎng)基使用之前經(jīng)過滅菌處理。其中微量元素的成分包括:EDTA50g/L, ZnS0422g/L，CaCl25.54g/L，MnCl25.06g/L，鑰酸銨 1.lg/L, CuSO4L 57g/L，CoCl2L 61g/L。本發(fā)明中善變副球菌LYM的用途如下:該菌用于廢水硫自養(yǎng)反硝化同步脫硫脫氮:在厭氧條件下，以硫代硫酸鹽、單質(zhì)硫或硫化物作為電子供體來還原硝酸鹽、亞硝酸鹽；該菌用于廢氣硫自養(yǎng)反硝化脫硝:在厭氧條件下，使用Fe11(L)作為絡合吸收劑來吸收NO，硫代硫酸鹽、單質(zhì)硫或硫化物作為電子供體來還原Fe11(L)-NO15
該菌用于廢水好氧反硝化脫氮:在好氧條件下，以有機碳源作為電子供體來將硝酸鹽或亞硝酸鹽還原為氮氣。該菌用于廢水異養(yǎng)反硝化脫氮:在厭氧條件下，使用有機碳源作為電子供體來還原硝酸鹽或亞硝酸鹽；該菌用于廢氣異養(yǎng)反硝化脫硝:在厭氧條件下，使用Fe11(L)作為絡合吸收劑來吸收NO，有機碳源作為電子供體來還原Fe11 (L) -NO。該菌用于廢氣異化鐵還原再生絡合吸收劑:在厭氧條件下，以有機碳源作為電子供體來還原Fe111 (L)。上述的用于廢氣脫硝的亞鐵絡合劑L是乙二胺四乙酸(EDTA)、次氮基三乙酸(NTA)、羥乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)、二乙三胺五乙酸(DTPA)的一種或多種組合。上述的用于異養(yǎng)過程的有機碳 源為葡萄糖、蔗糖、乳酸鈉、甲醇、乙醇、甲酸鈉、乙酸鈉、檸檬酸鈉、垃圾滲濾液、淀粉加工產(chǎn)生的有機廢棄物或有機廢水、造紙工業(yè)產(chǎn)生的有機廢棄物或有機廢水。本發(fā)明具有以下優(yōu)點:菌株LYM不僅可以在厭氧條件下實現(xiàn)異養(yǎng)反硝化和硫自養(yǎng)反硝化，還可以在好氧條件下發(fā)生好氧反硝化。此外，該菌株可以在有機碳源存在的條件下異化還原絡合鐵。在廢水脫氮處理中，該菌不僅可以在厭氧條件下通過硫自養(yǎng)反硝化實現(xiàn)同步脫氮脫硫，還能夠通過厭氧異養(yǎng)反硝化和好氧反硝化實現(xiàn)硝酸鹽或者亞硝酸鹽的去除，成本較低，工藝簡單，有較強的實用價值。在廢氣脫硝治理中，采用該菌株不僅可以實現(xiàn)硫自養(yǎng)反硝化脫硝，而且可以在一個反應體系中實現(xiàn)絡合脫硝吸收液中Fe11 (L)-NO和Fe111(L)的同時異養(yǎng)還原，實現(xiàn)絡合劑再生達到了連續(xù)脫硝的目的，能耗低、投資和運行費用少，無二次污染。
具體實施例方式實施例1:本發(fā)明菌株用于廢水硫自養(yǎng)反硝化同步脫氮脫硫廢水硫自養(yǎng)反硝化培養(yǎng)基:MgS04.7H20 5mM, CaCl25mM, NH4Cl 0.28g/L，KH2PO40.25g/L, NaHC035.4g/L, KNO3IOmM, Na2S2O3.5H20 5mM,微量元素 lmL/L，調(diào)節(jié) pH 至 7.2附近，培養(yǎng)基使用之前經(jīng)過滅菌處理。使用廢水硫自養(yǎng)反硝化培養(yǎng)基，在厭氧條件下接入細胞干重為0.49±0.01g/L的菌株LYM,置于厭氧培養(yǎng)箱中30°C下靜止培養(yǎng)，間隔一定時間取樣測定N03_和S2O32-濃度的變化，結果見表I。從表I中可以看出，初始濃度為IOmM的NO3-和5mM的S2032—，菌株LYM能進行硫自養(yǎng)反硝化過程，經(jīng)過7 的培養(yǎng)后，NO3-和S2O32-的去除率分別為54.8%和80.6%。表I菌株LYM硫自養(yǎng)反硝化同步脫氮脫硫
權利要求
1.一株同時具有反硝化和鐵還原功能的善變副球菌菌株，其特征在于，該細菌為Paracoccus versutus LYM，保藏號:CCTCC NO:M2012182，保藏地點:中國典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏時間:2012年5月25日。
2.權利要求1所述細菌的培養(yǎng)方法，其特征在于:將善變副球菌LYM接種于培養(yǎng)基中，PH 7.2附近，30°C，恒溫厭氧靜止培養(yǎng)。
3.權利要求1所述細菌的培養(yǎng)方法，其特征在于:將善變副球菌LYM接種于培養(yǎng)基中，pH 7.2附近，30 0C，恒溫好氧150rpm轉(zhuǎn)速條件下培養(yǎng)。
4.根據(jù)權利要求2所述的培養(yǎng)方法，其特征在于: 廢水硫自養(yǎng)反硝化同步脫硫脫氮培養(yǎng)基組分:Na2S203/S°/Na2S 2^10mM, KNO3/KN025 15mM，其余成分為 MgSO4.7H20 5mM, CaCl25mM, NH4Cl 0.28g/L, KH2PO40.25g/L,NaHC035.4g/L，微量元素lmL/L，培養(yǎng)基使用之前經(jīng)過滅菌處理； 廢氣硫自養(yǎng)反硝化脫硝培養(yǎng)基組分:Na2S203/S°/Na2S 2 10mM，F(xiàn)e11 (L) -N02 10mM，其余成分為 MgSO4.7H20 5mM, CaCl2.2H20 5mM, NH4Cl 0.28g/L, KH2PO40.25g/L, NaHC035.4g/L,微量元素lmL/L，培養(yǎng)基使用之前經(jīng)過滅菌處理。
5.根據(jù)權利要求3所述的培養(yǎng)方法,其特征在于: 廢水好氧反硝化脫氮培養(yǎng)基組分:有機碳源3 26g/L，MgSO4.7H20 0.lg/L，Na2HPO4.2H20 7.9g /L，KH2PO4L 5g/L，KN03/KN021 6g/L，微量元素 lmL/L，培養(yǎng)基使用之前經(jīng)過滅菌處理。
6.根據(jù)權利要求2所述的培養(yǎng)方法,其特征在于: 廢水異養(yǎng)反硝化脫氮培養(yǎng)基組分:有機碳源flOmM，KN03*KN025 15mM，其余成分為MgSO4.7H20 5mM, CaCl25mM, NH4Cl 0.28g/L, KH2PO40.25 g/L, NaHC035.4g/L，微量元素 ImL/L，培養(yǎng)基使用之前經(jīng)過滅菌處理； 廢氣異養(yǎng)反硝化脫硝培養(yǎng)基組分:有機碳源f 10mM，F(xiàn)e11 (L)-NO f 10mM，其余成分為MgSO4.7H20 5mM, CaCl25mM, NH4Cl 0.28g/L, KH2PO40.25g/L, NaHC035.4g/L，微量元素 ImL/L,培養(yǎng)基使用之前經(jīng)過滅菌處理。
7.根據(jù)權利要求2所述的培養(yǎng)方法，其特征在于: 廢氣異化鐵還原再生絡合吸收劑培養(yǎng)基組分:有機碳源f 10mM，F(xiàn)em(L)2 25mM，其余成分為 MgSO4.7H20 5mM, CaCl25mM, NH4Cl 0.28g/L, KH2PO40.25g/L, NaHC035.4g/L，微量元素lmL/L，培養(yǎng)基使用之前經(jīng)過滅菌處理。
8.根據(jù)權利要求4或5或6或7所述的培養(yǎng)方法,其特征在于:微量兀素的成分包括:EDTA 50g/L, ZnS0422g/L, CaCl25.54g/L, MnCl25.06g/L，鑰酸銨 1.lg/L, CuSO4L 57g/L,CoCl2L 61g/L。
9.根據(jù)權利要求1所述細菌的應用，其特征在于: 該菌用于廢水硫自養(yǎng)反硝化脫氮脫硫:在厭氧條件下，以硫代硫酸鹽、單質(zhì)硫或硫化物作為電子供體來還原硝酸鹽、亞硝酸鹽；該菌用于廢氣硫自養(yǎng)反硝化脫硝:在厭氧條件下，使用Fe11(L)作為絡合吸收劑來吸收NO，硫代硫酸鹽、單質(zhì)硫或硫化物作為電子供體來還原Fe11 (L) -NO。
10.根據(jù)權利要求1所述細菌的應用，其特征在于: 該菌用于廢水好氧反硝化脫氮:在好氧條件下，以有機碳源作為電子供體來將硝酸鹽或亞硝酸鹽還原為氮氣。
11.權利要求1所述細菌的應用，其特征在于: 該菌用于廢水異養(yǎng)反硝化脫氮:在厭氧條件下，使用有機碳源作為電子供體來還原硝酸鹽或亞硝酸鹽；該菌用于廢氣異養(yǎng)反硝化脫硝:在厭氧條件下，使用Fe11(L)作為絡合吸收劑來吸收NO，有機碳源作為電子供體來還原Fe11 (L) -NO。
12.權利要求1所述細菌的應用，其特征在于: 該菌用于廢氣異化鐵還原:在厭氧條件下，以有機碳源作為電子供體還原Fem(L)來實現(xiàn)絡合吸收劑再生。
13.根據(jù)權利要求11或12所述的應用，其特征在于: 絡合劑L是乙二胺四乙酸(EDTA)、次氮基三乙酸(NTA)、羥乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)、二乙三胺五乙酸(DTPA)的一種或多種組合。
14.根據(jù)權利要求10或11或12所述的應用，其特征在于: 用于異養(yǎng)過程的 有機碳源為葡萄糖、蔗糖、乳酸鈉、甲醇、乙醇、甲酸鈉、乙酸鈉、檸檬酸鈉、垃圾滲濾液、淀粉加工產(chǎn)生的有機廢棄物或有機廢水、造紙工業(yè)產(chǎn)生的有機廢棄物或有機廢水。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)境生物技術領域，涉及一株同時具有反硝化和鐵還原功能的善變副球菌菌株、培養(yǎng)方法及其應用。該菌株為善變副球菌LYM，保藏號為CCTCC M2012182。在廢水脫氮處理中，該菌不僅可以在厭氧條件下通過硫自養(yǎng)反硝化實現(xiàn)同步脫氮脫硫，還能夠通過厭氧異養(yǎng)反硝化和好氧反硝化實現(xiàn)硝酸鹽或者亞硝酸鹽的去除，成本較低，工藝簡單，有較強的實用價值。在廢氣脫硝治理中，采用該菌株不僅可以實現(xiàn)硫自養(yǎng)反硝化脫硝，而且可以在一個反應體系中實現(xiàn)絡合脫硝吸收液中FeII(L)-NO和FeIII(L)的同時異養(yǎng)還原，實現(xiàn)絡合劑再生達到了連續(xù)脫硝的目的，能耗低、投資和運行費用少，無二次污染。
文檔編號B01D53/84GK103103147SQ201210529569
公開日2013年5月15日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權日2012年7月18日
發(fā)明者張玉, 董西洋, 李艷梅, 陳明翔, 李寧, 周集體 申請人:大連理工大學