申请日2006.10.13
公开(公告)日2007.08.15
IPC分类号C12N1/20; C02F3/34; C02F3/02
摘要
本发明涉及一株具有好氧反硝化性能的睾丸酮丛毛单胞菌(Comamonas testosteroni)WXZ-18 CGMCC No.1800菌株及其应用于废水脱氮处理的方法。该菌株对溶解氧的耐受程度强，在10～98%饱和溶解氧条件下，均能以显著的速度还原硝酸盐和亚硝酸盐，将其接种于活性污泥中富集培养后，可实现好氧反硝化作用。
权利要求书
1.具有好氧反硝化性能的睾丸酮丛毛单胞菌及其处理废水的方法，其特征是选用睾丸酮 丛毛单胞菌(Comamonas testosteroni)WXZ-18 CGMCC No.1800菌株进行各种含氮废 水的好氧反硝化脱氮废水处理。
2.根据权利要求1所述的睾丸酮丛毛单胞菌WXZ-18 CGMCC No.1800，其特征是 16SrRNA具有如序列表所示的核苷酸序列，序列长度为1419bp，在Genbank中的登 录号为DQ356898。
3.根据权利要求1所述的睾丸酮丛毛单胞菌WXZ-18 CGMCC No.1800菌株，其特征是：
(1)菌落特征：在BTB平板上培养2～3天后，菌落大小为1～2mm，菌落成圆形，光泽 度差，白色，无突起。(2)细胞形态特征：适宜于pH中性左右，常温下培养，细胞为 杆状，革兰氏染色阴性。
4.根据权利要求1所述的睾丸酮丛毛单胞菌WXZ-18 CGMCC No.1800，其特征是该菌 株的生长细胞、细胞悬浮液能以硝酸盐为唯一氮源和能源生长，可在好氧条件下还原 硝酸盐为亚硝酸盐，并能够继续在好氧条件下还原亚硝酸盐为气体产物，使废水中含 氮化合物降低，达到脱氮的目的。
5.根据权利要求4所述的生长条件，其特征包括：在硝酸盐废水中生长，在好氧条件下 利用硝酸盐作为电子受体进行反硝化脱氮作用;也可以在如牛肉蛋白胨、营养琼脂等 以营养培养基为碳源、氮源中生长。
6.根据权利要求1所述的睾丸酮丛毛单胞菌WXZ-18 CGMCC No.1800，其特征是该菌 株有较广泛的适应性，对溶解氧的耐受程度强，在10～98%饱和溶解氧条件下，在硝基 氮浓度25～250mg/L，碳氮比为2～30，pH5.0～8.0的条件下均能进行有效的好氧脱氮 作用。
7.根据权利要求1，5，6所述的睾丸酮丛毛单胞菌WXZ-18 CGMCC No.1800，其特征 是在有氧条件下具有广泛适应的反硝化作用特性，可以将其接种于常规好氧硝化污泥 中，即可实现含氮废水的同步硝化反硝化作用。
说明书
具有好氧反硝化性能的睾丸酮丛毛单胞菌及其处理废水的方法
技术领域
本发明涉及一种采用睾丸酮丛毛单胞菌(Comamonas testosteroni)WXZ-18 CGMCC No. 1800菌株在好氧条件下进行生物脱氮处理废水的方法。该菌株对溶解氧的耐受程度强，在 10～98%饱和溶解氧条件下，能利用硝酸盐和亚硝酸盐作为电子受体。污水中的硝酸盐和亚硝 酸盐可以在好氧环境下被还原为气体产物而使废水脱氮。
背景技术
在目前已应用的多种脱氮方法中，生物脱氮仍然是废水脱氮处理中的主要手段。传统的 废水生物脱氮处理工艺是：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 化过程中由自养硝化菌将其转化为硝酸盐和亚硝酸盐;在反硝化过程中再由异养反硝化菌将 硝酸盐和亚硝酸盐还原转化为气体产物而使废水脱氮。硝化是反硝化过程的前提，但反硝化 过程真正达到废水中的含氮化合物脱除的目的。由于硝化菌有强烈的好氧性，硝化过程必须 是好氧的;而传统反硝化菌在有氧条件下即以氧作为电子受体，进行有氧呼吸，只有无氧状 态时才以硝酸盐或亚硝酸盐作为电子受体，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或无氧区进行，形成分级硝化反硝化工艺，因而必须分别建 造硝化池和反硝池，这样就使得分级式硝化反硝化工艺存在很多不足之处，诸如由于分别建 造硝化池和反硝化池，使得建造工艺流程较长、基建投资高，需要向反硝化池补充碳源等。
发明专利“一种好氧生物脱氮方法”，ZL 2003 1 0121374 0，该专利是一种涉及对污水 中的含氮化合物通过活性污泥中的微生物在同一反应器内同时进行好氧硝化反硝化的脱氮处 理的发明专利，但该专利未涉及活性污泥中微生物的种类;发明专利“一种降解对氯代硝基 苯的睾丸酮丛毛单胞菌及其用途”，公开号CN 1616650A，该专利涉及睾丸酮丛毛单胞菌 CNB1CGMCC No.1028菌株，该菌株能以对氯代硝基苯为唯一碳源、氮源和能源生长，将 对氯代硝基苯完全降解利用，但该专利所指对氯代硝基苯降解并非对一般废水中含氮化合物 的降解，因此该专利指出仅适用于生产对氯代硝基苯的工业废水生物处理和对氯代硝基苯污 染土壤的生物修复。目前国内外的许多研究报道都已证实，好氧反硝化作用是常规存在的而 不是偶然的。事实上，从运河、池塘、土壤和活性污泥中分离出好氧反硝化菌是很有可能的。 这些分离出来的菌种属于Proteobacteria门α，β，γ纲的不同的菌属(如Paracoccus，Thiobacillus， Enterobacter，Comamonas，Sphingomonas等)。此外，Lukow从垃圾渗滤液的硝化工段中 分离出一株菌TL1，该菌可以同时利用降解氧和硝酸盐，经鉴定该菌属于Zoogloea。Naokia 筛得两株反硝化菌，分别为Pseudomonas stutzeri TR2和Pseudomonas sp.K50。H.K.Huang 从硝化反硝化污泥中分离出好氧反硝化菌Citrobacter diversus。国内张光亚从土壤中分离出 一株好氧反硝化菌HN，经鉴定为Rhodococcus sp.，于爱茸从池塘中分离出一株耐氧反硝 化，经鉴定属于Bacillus。
发明内容
本专利涉及的睾丸酮丛毛单胞菌WXZ-18 CGMCC No.1800菌株能在仅以硝酸盐为氮 源和能源的条件下生长。该菌株对溶解氧的耐受程度强，在10～98%饱和溶解氧条件下，均 能以显著的速度还原硝酸盐和亚硝酸盐，使反硝化能在好氧条件下进行，是一株新发现的 好氧反硝化菌。该菌株在有氧条件下进行反硝化作用的特性，可以将其接种于常规好氧硝 化污泥中，即可实现含氮废水的同步硝化反硝化作用，可以解决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。前面已经介绍废水中氨氮经硝化过程均 转变为硝酸盐或亚硝酸盐，因此本发明适用于各种含氮废水的脱氮处理。
本发明的目的在于筛选具有天然生长优势的高效好氧反硝化菌株，并进行菌株测序鉴 别比对。将筛选得到的菌株，接种于含不同浓度硝酸盐的废水中，并通过不同反应条件试 验(溶解氧，碳氮比，pH值等)，证实菌株有较广泛的适应性。菌株的脱氮能力受碳氮比 的影响最大，且碳氮比越高，菌株的脱氮能力越强，因而虽然本发明在碳氮比2～10条件下 进行实验，在碳氮比为2～30时，菌株仍然有较强的脱氮能力。对溶解氧的耐受程度强，在 10～98%饱和溶解氧条件下，在硝基氮浓度25～250mg/L，碳氮比为2～30，pH5.0～8.0的 条件下均能进行有效的好氧脱氮作用。具体地讲，本发明涉及一株睾丸酮丛毛单胞菌 (Comamonas testosteroni)WXZ-18 CGMCC No.1800，该菌株的生长细胞、细胞悬浮液菌 能以硝酸盐为唯一氮源和能源生长，可在好氧条件下还原硝酸盐为亚硝酸盐，并能够继续 在好氧条件下还原亚硝酸盐为气体产物，使废水中氮化合物降低，达到脱氮的目的。
本发明提供的睾丸酮丛毛单胞菌(Comamonas testosteroni)WXZ-18 CGMCC No.1800， 于2006年9月7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.1800。
该菌株具有以下特征：(1)菌落特征：在BTB平板上培养2～3天后，菌落大小为1～2mm， 菌落成圆形，光泽度差，白色，无突起。(2)细胞形态特征：适宜于pH中性左右，常温下 培养，细胞为杆状，革兰氏染色阴性。(3)睾丸酮丛毛单胞菌(Comamonas testosteroni) WXZ-18 CGMCC No.1800的16SrRNA基因序列特征：其16SrRNA具有序列表所示的核 苷酸序列，序列长度为1419bp，在Genbank中的登录号为DQ356898。
参照《伯杰细菌鉴定手册》(第八版)的内容，根据其形态特征和生理生化特征，以及 根据其16SrRNA基因序列在Genbank中的检索结果，鉴定该菌株(CGMCC No.1800)为 睾丸酮丛毛单胞菌(Comamonas testosteroni)。
该菌株接种于含不同浓度硝酸盐的废水中，选择不同条件如溶解氧，碳氮比，pH值等 反硝化条件进行优选，并测定其最大反硝化能力。实验结果表明，该菌株在碳氮比=2～10， 以氮元素含量表示的硝酸盐废水浓度在50～200mg/L，反应转速60～160rpm，相当于溶解 氧浓度1.8～7.2mg/L(24～95%饱和溶解氧)，pH=6.5～7.5的实验范围内，其硝基氮最大 去除速率可达到43.2mg NO3--N/L·d，最大4天硝基氮还原率达到56.3%，最大4天总氮 去除率达到52.0%;最佳反硝化条件为C/N=10，NO3--N=100.9mg/L，160r/min，相当于溶 解氧浓度6.0～7.2mg/L(79～95%饱和溶解氧)，pH=7.5。本发明提供的Comamonas testosteroni WXZ-18 CGMCC No.1800菌株能在硝酸盐废水中生长，在好氧条件下降解利用硝酸盐， 并进行反硝化脱氮作用;也可以在如牛肉蛋白胨、营养琼脂等以营养培养基为碳源、氮源 中生长。