申请日2009.04.28
公开(公告)日2011.01.12
IPC分类号C12N1/20; C02F3/34; C12R1/01; C02F101/16; C02F101/38
摘要
本发明涉及一株具有异养硝化-好氧反硝化性能的土壤杆菌菌株(Agrobacterium sp.)及其在含氮废水处理中的应用。该菌株LAD9其特征在于：其16S rRNA基因具有如序列表所示的核苷酸序列，序列长度为1418bp，在Genbank中的登录号为FJ639330。其保藏号为CGMCC No.2962。本发明的土壤杆菌不但具有异养硝化的能力，同时具有好氧反硝化的能力。在处理含氨氮废水时，只需要一个好氧阶段，即可将氨氮转化为气体产物;脱氮效率高，操作便捷，与传统生物脱氮工艺相比较具有巨大的经济效益。
权利要求书
1.具有异养硝化-好氧反硝化性能的土壤杆菌Agrobacterium sp.菌株LAD9，其特征在于：该土壤杆菌菌株保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC No.2962，该土壤杆菌菌株的16SrRNA基因具有如SEQID：1所示的核苷酸序列，序列长度为1418bp。
2.如权利要求1所述的土壤杆菌Agrobacterium sp.菌株LAD9，其特征在于：该土壤杆菌是从处理垃圾渗滤液的固定化曝气生物滤池中取样，经驯化、分离及纯化得到的一株革兰氏阴性细菌。
3.根据权利要求1所述的土壤杆菌Agrobacterium sp.菌株LAD9，其特征在于：在30-40℃下，营养琼脂培养基上培养16-32h后，菌落凸起，全缘光滑，无色素;通过革兰氏染色后在显微镜下呈阴性，菌体呈杆状，大小为1.5～0.3μm×0.6～1.0μm，单个成对排列，不形成芽孢。
4.根据权利要求1所述的土壤杆菌Agrobacterium sp.菌株LAD9，其特征在于该菌株的生长细胞、细胞悬浮液均能以氨氮为唯一氮源，有机物为碳源进行异养硝化-好氧反硝化作用，从而将氨氮去除。
5.根据权利要求1所述的土壤杆菌Agrobacterium sp.菌株LAD9，其特征在于该菌株的生长细胞、细菌悬浮液均能以硝酸盐氮或亚硝酸盐氮为氮源，有机物为碳源进行好氧反硝化作用，从而在好氧条件下将硝酸盐氮或亚硝酸盐氮去除。
说明书
具有异养硝化-好氧反硝化性能的土壤杆菌及其在含氮废水处理中的应用
技术领域
本发明涉及一株土壤杆菌菌株，特别是涉及一种在好氧条件下即可将废水中的氨氮转化为气体产物的土壤杆菌及其在含氮废水 处理中的应用。
背景技术
氮元素在废水中的主要存在形式有分子态氮、有机态氮、氨态氮、亚硝态氮、硝态氮，以及部分存在于硫氢化物和氰化物中的氮。在未处理的原废水中，有机氮和氨氮是氮的主要存在形式。由于氨氮的毒性作用、硝酸盐的致癌作用以及氮化物对生态系统、河流、湖泊、近海海洋的酸化和富营养化作用，如何经济、高效地去除水中的氮素的污水处理技术已成为水污染控制领域的研究重点和热点。
在目前已应用的多种脱氮方法中，生物脱氮仍是废水脱氮处理的主要手段。传统的废水脱氮工艺是：污水中的有机氮化合物在生化过程中首先转化为氨氮，氨氮在硝化过程中由自养菌将其转化为硝酸盐和亚硝酸盐;然后由反硝化菌在缺氧条件下将硝酸盐和亚硝酸盐还原转化为气体产物而使废水脱氮。硝化是反硝化的前提，但反硝化过程才真正达到废水中的含氮化合物脱除的目的。由于硝化细菌具有强烈的好氧性，硝化过程必须好氧;而传统反硝化菌在有氧条件下即以氧气为电子受体进行有氧呼吸，只有无氧状态时才以硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体，获取合成细胞体的能量，因此传统反硝化菌仅能在缺氧环境下才能进行反硝化。根据传统生物脱氮理论而发展起来的生物脱氮工艺通常将硝化和反硝化分别在好氧区与缺氧区进行，形成分级硝化反硝化工艺，因此必须分别建造硝化池和反硝化池，这样就使得分级硝化反硝化工艺存在很多不足之处：(1)硝化菌群增殖速度慢，且世代时间长，难以维持较高的生物浓度;造成系统水力停留时间较长，有机负荷较低，增加了基建投资和运行费用;(2)反硝化脱氮系统需要厌氧环境，为获得良好的脱氮效果，必须进行硝化液回流，增加了动力消耗及运行费用。
针对传统工艺中的缺陷和不足，国内外一直进行着解决这些问题的研究，努力探求新型、效果更好的脱氮微生物。20世纪80年代以来生物学家研究发现一些细菌可以对有机或无机氮化合物进行异养硝化。与自养型硝化细菌相比，异养型硝化细菌的生长速率快，细胞产率高。此外，研究报道证实一些菌株在好氧的条件下也能够进行反硝化作用。事实上，研究者已经从土壤和活性污泥中分离出许多好氧反硝化细菌，如ThiosphaeraPantotropha，Diaphorobacter，Comamonas，Paracoccus Denitrifications，AlcaligenesFaecalis和Microvirgula Aerodenitrificans等。这些发现为实现废水的脱氮处理提供了一种新的思路。
需要指出的是，随着研究的深入，人们又发现了一些细菌可以对有机或无机氮化合物进行异养硝化。然而，很少有对兼有异养硝化-好氧反硝化能力细菌的报道，将这类特殊细菌应用于废水脱氮处理过程的实际应用更是空白。因此发掘更多的具有这种功能的细菌，并将其应用于实际的含氮废水的处理过程，对弥补传统生物脱氮过程中的不足具有划时代的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有生物脱氮过程中必须采取缺氧反硝化、好氧硝化分段处理的问题，提供一种具有天然生长优势的高效的具有异养硝化-好氧反硝化能力的菌株——土壤杆菌(Agrobacterium sp.)，及其在含氮废水的处理中的应用。
本发明所提供的菌株，具有以下特征：在37℃下，营养琼脂培养基上培养24h后，菌落凸起，全缘光滑，无色素;通过革兰氏染色后在显微镜下呈阴性，菌体呈杆状，大小为(1.5～0.3)μm×(0.6～1.0)μm，单个成对排列，不形成芽孢;该菌株的16S rRNA基因序列特征：其16S rRNA具有如序列表示所示的核苷酸序列，序列长度为1418bp，在Genbank中的登录号为FJ639330。
根据其形态特征和生理生化特征及其16S rRNA基因序列在Genbank中的检索结果，鉴定该菌株为土壤杆菌(Agrobacterium sp.)。
本发明通过的土壤杆菌，于2008年3月19日，在北京保藏于“中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心”，其保藏号为CGMCC No.2962。
本发明通过下述技术方案予以实现：
具有异养硝化-好氧反硝化性能的土壤杆菌(Agrobacterium sp.)菌株LAD9，其特征在于：该土壤杆菌菌株的16S rRNA基因具有如序列表所示的核苷酸序列，序列长度为1418bp，在Genbank中的登录号为FJ639330，其保藏号为CGMCC No.2962。
如以上所述的土壤杆菌(Agrobacterium sp.)菌株LAD9，其特征在于：在33-40℃下，营养琼脂培养基上培养16-32h后，菌落凸起，全缘光滑，无色素;通过革兰氏染色后在显微镜下呈阴性，菌体呈杆状，大小为(1.5～0.3)μm×(0.6～1.0)μm，单个成对排列，不形成芽孢。
如以上所述的土壤杆菌(Agrobacterium sp.)菌株LAD9，其特征在于该菌株的生长细胞、细胞悬浮液能分别以氨氮为唯一氮源，有机物为碳源进行异养硝化-好氧反硝化作用，从而将氨氮去除。
如以上所述的土壤杆菌(Agrobacterium sp.)菌株LAD9，其特征在于该菌株的生长细胞、细菌悬浮液能分别以硝酸盐氮或亚硝酸盐氮为氮源，有机物为碳源进行好氧反硝化作用，从而在好氧条件下将硝酸盐氮或亚硝酸盐氮去除。
如以上所述的土壤杆菌(Agrobacterium sp.)菌株LAD9在处理含氮废水中的应用，其特征在于在含氮废水中加入土壤杆菌(Agrobacterium sp.)菌株LAD9，并且进行曝气，维持溶解氧在2～6mg/L之间，即可实现废水中氮素的去除。
以上所述的土壤杆菌(Agrobacterium sp.)为活性成分制备的微生物菌剂。
本发明的土壤杆菌及其应用与现有技术相比较有如下有益效果：
1.本发明的土壤杆菌(Agrobacterium sp.)的生长细胞、细胞悬浮液均能分别以氨氮和硝酸盐氮为唯一氮源生长，能够在有氧存在的条件下进行异养硝化-好氧反硝化作用，是一株新发现的具有同步硝化反硝化能力的细菌。该菌株的这种特性，可以将其直接接种于含氮废水中，只需通过好氧阶段即可实现氮素的去除;解决了传统废水处理中生物脱氮需要采取缺氧反硝化、好氧硝化分段处理的问题;另外，简化了工艺流程，节省了设备和投资的成本，因此，具有巨大的经济效益和环保效益;
2.该菌株适用于各种含氮废水的脱氮处理，应用前景广阔，具有很好的社会效益;
3.本发明的土壤杆菌(Agrobacterium sp.)接种于含有氨氮和有机碳的废水中，可以利用有机碳为唯一碳源，氨氮为唯一氮源进行新陈代谢，12h内氨氮和总氮的去除率分别达到100%和86.54%，氨氮降解速率达7.95mgN/L·h。
4.废水中大部分的氨氮通过异养硝化-好氧反硝化作用直接转化为气体产物，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的积累较少;
5.将该菌株接种到含有硝酸盐氮的废水中，可以利用硝酸盐为唯一氮源进行新陈代谢，28h内硝酸盐氮的去除率达到100%，降解速率为5.44mgN/L·h，说明菌株具有较强的好氧反硝化能力。这种特性使该菌株的实用性大大增强。