專利名稱:一株不同溶解氧條件下脫氮除磷的銅綠假單胞菌及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一株銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)及其在廢水生物脫氮除磷中的應(yīng)用。該菌株可在不同溶解氧濃度下發(fā)揮異養(yǎng)硝化-好氧反硝化功能，并在脫氮的同時(shí)完成對(duì)磷酸鹽的去除，從而達(dá)到廢水同步脫氮除磷的目的。
背景技術(shù)：
目前，工業(yè)污水和生活廢水的大量排放使我國自然和生態(tài)環(huán)境遭到了嚴(yán)重破壞，也給人類生命和健康構(gòu)成了極大的威脅。廢水中存在的污染物主要包括有機(jī)物、重金屬以及氮磷營養(yǎng)元素等物質(zhì)，其中水體中氮磷元素的大量存在會(huì)誘發(fā)富營養(yǎng)化現(xiàn)象，從而導(dǎo)致藻類大量繁殖、水體黑臭、魚蝦死亡等嚴(yán)重生態(tài)環(huán)境問題。為應(yīng)對(duì)日趨嚴(yán)重的水環(huán)境問題，我國也頒布制定了更加嚴(yán)格的污水排放標(biāo)準(zhǔn)，《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)將一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)分為A標(biāo)準(zhǔn)和B標(biāo)準(zhǔn)，其中A標(biāo)準(zhǔn)對(duì)總氮和總磷提出了更高的排放要求。因此，開發(fā)更加節(jié)能高效的脫氮除磷工藝成為目前研究的熱點(diǎn)問題。
在目前眾多廢水脫氮除磷的處理方法中，生物脫氮除磷仍是去除廢水中氮磷元素的主要手段。傳統(tǒng)的生物脫氮理論基礎(chǔ)是微生物作用下的硝化和反硝化作用:首先，廢水中的有機(jī)氮在異養(yǎng)菌作用下被分解轉(zhuǎn)化為氨氮，這一過程較易進(jìn)行；其次，廢水中的氨氮在自養(yǎng)微生物亞硝化細(xì)菌的作用下被轉(zhuǎn)化為亞硝氮，然后在硝化細(xì)菌的作用下亞硝氮被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為硝氮，其中由亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌共同完成的將氨氮轉(zhuǎn)化為硝氮的過程統(tǒng)稱為硝化作用，該過程需要在好氧環(huán)境中進(jìn)行，一般要求溶解氧高于2.0mg/L,同時(shí)硝化作用需要以無機(jī)碳作為細(xì)菌生長(zhǎng)代謝的碳源；最后，廢水中的硝氮在反硝化細(xì)菌中的作用下被轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，最終完成廢水脫氮過程，該過程稱為反硝化作用，而該過程中反硝化細(xì)菌需要以有機(jī)碳作為菌體生長(zhǎng)的碳源和能源，同時(shí)以硝氮和亞硝氮作為電子受體進(jìn)行代謝才可完成反硝化作用，因此該過程只能在缺氧環(huán)境下進(jìn)行，一般要求溶解氧低于0.5mg/L。由于硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)和溶解氧的不同需求，根據(jù)傳統(tǒng)生物脫氮理論發(fā)展起來的生物脫氮工藝只能將硝化過程和·反硝化過程分開進(jìn)行，從而導(dǎo)致廢水生物脫氮技術(shù)工藝冗長(zhǎng)，基建和運(yùn)行費(fèi)用高，脫氮效率難以達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)等問題。
在廢水生物除磷工藝中，磷元素主要通過聚磷菌(PAOs)的作用得以去除，具體過程可分為厭氧釋磷和好氧吸磷兩個(gè)階段。在厭氧條件下，聚磷菌吸收周圍環(huán)境中的低分子脂肪酸(VFA)并轉(zhuǎn)化成聚￠-羥基丁酸鹽(PHB)貯存到細(xì)胞內(nèi)，所需能量來源于細(xì)胞內(nèi)糖元的酵解和聚磷酸鹽的水解，與此同時(shí)聚磷酸鹽水解產(chǎn)生的磷酸鹽釋放到細(xì)胞外；在好氧條件下，聚磷菌從周圍環(huán)境中吸收超出自身生長(zhǎng)需求的磷量并以聚磷酸鹽的形式貯存在細(xì)胞內(nèi)，所需能量來源于PHB的氧化代謝。這樣廢水中的磷元素就以聚磷酸鹽的形式貯存到聚磷菌體內(nèi)，然后通過剩余污泥的排放實(shí)現(xiàn)廢水除磷的目的。
由生物脫氮除磷的作用機(jī)制可以看出，為充分發(fā)揮微生物的脫氮除磷功能，需要在廢水處理工藝中設(shè)置不同的溶解氧階段，分別完成厭氧釋磷、缺氧反硝化、好氧硝化和吸磷等多步生化過程。同時(shí)，在單一的活性污泥系統(tǒng)中，生物脫氮和除磷本身就存在著諸多矛盾，硝化作用需要時(shí)代周期較長(zhǎng)的硝化細(xì)菌，因此需要維持較高的污泥齡，而聚磷菌的時(shí)代周期較短，并且除磷的唯一渠道是排放剩余污泥，因此除磷過程需要維持較短的污泥齡。而且，由于反硝化過程與除磷過程均需要有機(jī)碳源來維持反硝化細(xì)菌和聚磷菌的生長(zhǎng)代謝，而廢水中的有機(jī)成分一般是非常有限的，這就導(dǎo)致脫氮和除磷過程存在著對(duì)碳源的競(jìng)爭(zhēng)。同時(shí)硝化過程產(chǎn)生的硝酸鹽對(duì)聚磷菌的釋放過程存在明顯的抑制作用。這些生物脫氮除磷過程中存在的固有矛盾，成為污水活性污泥處理工藝中提高脫氮除磷效率的瓶頸問題。
針對(duì)傳統(tǒng)生物脫氮除磷工藝存在的諸多問題，近年來發(fā)展了許多新型的生物脫氮除磷理論與技術(shù)，比較有代表性的有短程硝化反硝化、厭氧氨氧化、反硝化除磷工藝等，這些新型生物脫氮除磷工藝在一定程度上解決了碳源不足、能量消耗大等問題，但仍需要交替的厭氧-缺氧-好氧階段，并對(duì)反應(yīng)裝置和操作條件提出了更高的要求。
異養(yǎng)硝化-好氧反硝化是近年來新型生物脫氮理論研究的一個(gè)熱點(diǎn)。異養(yǎng)硝化現(xiàn)象早在19世紀(jì)末20世紀(jì)初就在土壤的硝化過程中被發(fā)現(xiàn)，隨后陸續(xù)有學(xué)者關(guān)于異養(yǎng)硝化現(xiàn)象的報(bào)道。20世紀(jì)80年代，Robertson等在除硫和反硝化系統(tǒng)中首次分離出好氧反硝化菌 Thiosphaera pantotropha (現(xiàn)更名為脫氮副球菌 Paracoccus denitrificans)并報(bào)道了反硝化酶系的存在，好氧反硝化現(xiàn)象隨即成為人們的研究熱點(diǎn)。目前分離出的好氧反硝化菌主要存在于假單胞菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、副球菌屬和芽孢桿菌屬等。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)一些好氧反硝化菌同時(shí)具有異養(yǎng)硝化的能力，并對(duì)好氧條件下的同步硝化反硝化現(xiàn)象與機(jī)理進(jìn)行了深入的研究。然而，在不同溶解氧條件下均表現(xiàn)出較強(qiáng)異養(yǎng)硝化-好氧反硝化能力，并且能夠在脫氮的同時(shí)兼具較強(qiáng)除磷功能的菌株還鮮有報(bào)道。本發(fā)明中的菌株能夠在不同溶解氧條件下發(fā)揮異養(yǎng)硝化-好氧反硝化功能，具體
發(fā)明內(nèi)容
已申請(qǐng)發(fā)明專利(申請(qǐng)公開號(hào)CN101880645A);通過對(duì)該菌在污水處理過程中的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，該菌在發(fā)揮脫氮作用的同時(shí)表現(xiàn)出較強(qiáng)的除磷能力，在生物脫氮除磷理論和實(shí)踐應(yīng)用上都具有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一株在不同溶解氧條件下均可發(fā)揮脫氮除磷功能的銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)及其應(yīng)用，很好的解決了傳統(tǒng)脫氮除磷工藝中存在的硝化反硝化和釋磷吸磷無法有機(jī)統(tǒng)一的問題。
本發(fā)明提供的菌株具有以下特征:革蘭氏染色陰性，菌體呈桿狀，不形成芽炮和英膜；在營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基上培養(yǎng)2d后,形成2-3mm的圓形菌落，白色,扁平，表面光滑，產(chǎn)生黃綠色色素；其16S rRNA具有如序列表示所示的核昔酸序列，序列長(zhǎng)度為1055bp。
根據(jù)菌株形態(tài)特征生理生化特征以及16S rRNA基因序列特征，鑒定該菌株為銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)。
本發(fā)明提供的銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)于2010年I月21日保存于中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心(簡(jiǎn)稱CGMCC)，保藏單位地址為北京市朝陽區(qū)北辰西路I號(hào)院3號(hào)，中國科學(xué)院微生物研究所，郵政編碼為100101，保藏號(hào)為CGMCCN0.3602。
如上述提供的銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)菌株CGMCC N0.3602,其特征在于:該菌株可利用有機(jī) 碳為唯一碳源，氨氮或硝氮為唯一氮源進(jìn)行生長(zhǎng)代謝并發(fā)揮異養(yǎng)硝化-好氧反硝化作用，從而將氮素去除。
如上述提供的銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)菌株CGMCC N0.3602,其特征在于:該菌株可利用有機(jī)碳為唯一碳源，氨氮或硝氮為唯一氮源進(jìn)行生長(zhǎng)代謝發(fā)揮異養(yǎng)硝化-好氧反硝化作用的同時(shí)去除水中的磷酸鹽，從而達(dá)到同步去除水中氮磷等營養(yǎng)元素的目的。
如上述提供的銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)菌株CGMCC N0.3602在污水處理中的應(yīng)用，其特征在于:該菌株可在pH值7-9，溫度25-35°C，在厭氧、缺氧、微好氧和好氧等不同的溶解氧濃度下發(fā)揮同步脫氮除磷功能。
如上述提供的銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)菌株CGMCC N0.3602的應(yīng)用，其特征在于:該菌株在厭氧條件下可同時(shí)去除水中的硝態(tài)氮和磷酸鹽，厭氧條件是指在氮?dú)猸h(huán)境中進(jìn)行培養(yǎng)的情況。厭氧條件下該菌株對(duì)硝氮的去除率最高達(dá)到99.83%，同時(shí)對(duì)磷的最高去除率達(dá)到47.96%。
如上述提供的銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)菌株CGMCC N0.3602的應(yīng)用，其特征在于:該菌株在缺氧條件下可利用氨氮或硝態(tài)氮為唯一氮源，去除水中的磷酸鹽而達(dá)到除磷的目的，缺氧條件是指將培養(yǎng)基置于30-50rpm的生化培養(yǎng)箱中培養(yǎng)的情況。
如上述提供的銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)菌株CGMCC N0.3602的應(yīng)用，其特征在于:該菌株在缺氧條件下以氨氮為氮源進(jìn)行生長(zhǎng)代謝時(shí)，對(duì)氨氮的最高去除率達(dá)到89.86%，·去除速率為1.73mgN/L h，對(duì)磷元素去除率達(dá)到99.71%，去除速率為0.29mgP/L ho
如上述提供的銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)菌株CGMCC N0.3602的應(yīng)用，其特征在于:該菌株在缺氧條件下以硝氮為氮源進(jìn)行生長(zhǎng)代謝時(shí)，對(duì)硝氮的最高去除率為99.78%，24h對(duì)磷的去除率達(dá)到51.46%。
如上述提供的銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)菌株CGMCC N0.3602的應(yīng)用，其特征在于:該菌株在微好氧條件下對(duì)氨氮去除率達(dá)到98.66%，去除速率為2.03mgN/L h ;對(duì)磷酸鹽去除率達(dá)到100%。在微好氧條件下對(duì)硝氮去除率達(dá)到95.22%，對(duì)磷酸鹽濃度去除率為76.41%，去除速率為0.25mgP/L *h，微好氧條件是指將培養(yǎng)基置于70_80rpm生化培養(yǎng)箱中培養(yǎng)的情況，溶解氧在1.8-2.5mg/L。
如上述提供的銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)菌株CGMCC N0.3602的應(yīng)用，其特征在于:該菌株在好氧條件下對(duì)氨氮去除率達(dá)到98.66%，去除速率為2.03mgN/L h ;對(duì)磷酸鹽去除率達(dá)到100%。在微好氧條件下對(duì)硝氮去除率達(dá)到95.22%，對(duì)磷酸鹽濃度去除率為76.41%，去除速率為0.25mgP/L *h，微好氧條件是指將培養(yǎng)基置于70_80rpm生化培養(yǎng)箱中培養(yǎng)的情況，溶解氧在1.8-2.5mg/L。
如上述提供的銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)菌株CGMCC N0.3602的應(yīng)用，其特征在于:該菌株在好氧條件下對(duì)氨氮去除率達(dá)到99.23%，去除速率為7.39mgN/L h ;對(duì)磷酸鹽去除率達(dá)到87.11%，去除速率為1.07mgP/L h。該菌株在以硝氮為氮源進(jìn)行生長(zhǎng)代謝時(shí)對(duì)硝氮去除率達(dá)到73.91%，去除速率為3.04mgN/L h ;對(duì)磷酸鹽去除率達(dá)到99.55%，去除速率為0.64mgP/L *h。好氧條件是指將培養(yǎng)基置于140_180rpm生化培養(yǎng)箱中培養(yǎng)的情況，溶解氧在4.0-5.0mg/L。
本發(fā)明的銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)菌株在脫氮除磷工藝中應(yīng)用具有如下優(yōu)勢(shì):
( I)根據(jù)該菌株具有很強(qiáng)的異養(yǎng)硝化-好氧反硝化功能，可利用該菌將水中的氮素在一個(gè)階段內(nèi)完全去除，解決了傳統(tǒng)生物脫氮工藝中硝化和反硝化在時(shí)間和空間上分布不能統(tǒng)一的問題，縮短了工藝流程，節(jié)約了基建費(fèi)用。
(2)該菌株在一個(gè)階段完成硝化和反硝化過程，反硝化過程產(chǎn)生的堿度可以彌補(bǔ)硝化過程中產(chǎn)生的酸度，從而不需要另外投加酸堿調(diào)節(jié)PH值，從而大大節(jié)約了運(yùn)行成本。
(3)該菌在發(fā)揮生物脫氮的同時(shí)還可以有效的去除水中的磷元素，很好的解決了脫氮和除磷過程中污泥齡不統(tǒng)一以及對(duì)碳源要求存在競(jìng)爭(zhēng)的問題，具有很好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。
(4)該菌在不同溶解氧條件下均可發(fā)揮脫氮除磷功能，可利用該菌制備的菌劑對(duì)現(xiàn)有的傳統(tǒng)生物脫氮除磷工藝進(jìn)行生物強(qiáng)化，提高氮磷出水水質(zhì)，同時(shí)最大限度的節(jié)省了工藝升級(jí)改造的投資成本。
(5)本發(fā)明適用于多種含有機(jī)物廢水的脫氮除磷處理，具有廣闊的應(yīng)用前景和良好的社會(huì)效益。


附圖1銅綠假單胞菌在厭氧條件下對(duì)硝氮和磷酸鹽的降解曲線；
附圖2銅綠假單胞菌在缺氧條件下對(duì)氨氮和磷酸鹽的降解曲線；
附圖3銅綠假單胞菌在缺氧條件下對(duì)硝氮和磷酸鹽的降解曲線；
附圖4銅綠假單胞菌在微好氧條件下對(duì)氨氮和磷酸鹽的降解曲線；
附圖5銅綠假單胞菌在微好氧條件下對(duì)硝氮和磷酸鹽的降解曲線；
附圖6銅綠假單胞菌在好氧條件下對(duì)氨氮和磷酸鹽的降解曲線；
附圖7銅綠假單胞菌在好氧條件下對(duì)硝氮和磷酸鹽的降解曲線。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于以下實(shí)施例。
下述實(shí)施例中，各種污染物的測(cè)定分析方法參考《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》(第四版，中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002) =COD采用重鉻酸鉀-密封消解法進(jìn)行測(cè)定；0D_采用紫外分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定，以未接種的培養(yǎng)基作為參比，在600nm波長(zhǎng)處測(cè)定菌懸液的吸光度；PH采用精密pH計(jì)進(jìn)行測(cè)定；溫度和溶解氧通過便攜式溶氧儀(YSI550A，USA)進(jìn)行測(cè)定。氨氮、亞硝氮、硝氮和磷酸鹽磷濃度通過全自動(dòng)氮磷分析儀(SmartChem200, USA)進(jìn)行測(cè)定。
實(shí)施例1:銅綠假單胞菌在厭氧條件下的反硝化和除磷能力測(cè)定
將-20°C甘油保存的菌株(于2010年I月21日保存于中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心(簡(jiǎn)稱CGMCC)，保藏號(hào)為CGMCC N0.3602，下同)。接種于已滅菌的 IOOmL 培養(yǎng)基(每 L 含 5.0g 丁二酸鈉，0.607gNaN03，0.1lOg K2HPO4 3H20，0.1OgMgSO4 7H20，0.006g FeSO4 7H20，0.02g CaCl2 2H20，0.1OmL 微量元素母液(每 L 含
3.5g EDTA, 2gZnS04 7H20, Ig CuSO4 5H20, Ig MnSO4 7H20, Ig Na2MoO4 2H20, Ig H3BO3,
0.2gCoCl2 6H20)，pH 7.0 7.5)的250mL錐形瓶中，置于30°C，150rpm搖床內(nèi)振蕩培養(yǎng)2(T24h，使菌體生長(zhǎng)至對(duì)數(shù)后期，菌懸液用于接種。
取5mL上述菌懸液加入到已滅菌的含有IOOmL測(cè)試培養(yǎng)基(成分同上述預(yù)培養(yǎng)培養(yǎng)基)的IOOmL厭氧瓶中，同時(shí)設(shè)置三個(gè)平行實(shí)驗(yàn)，并以未接種菌懸液的培養(yǎng)基作為空白對(duì)照。然后利用真空泵抽真空，再充入高純度氮?dú)?，重?fù)抽真空和充氮?dú)獠僮魅?，最后將厭氧瓶置?0°C, 150rpm搖床內(nèi)振蕩培養(yǎng)。
在培養(yǎng)過程中，每隔一段時(shí)間取少量培養(yǎng)基，其中一部分直接用于測(cè)定菌體光密度0D_,其余部分在8000rpm下離心5min,取上清液測(cè)定氮氮、亞硝氮、硝氮、磷、COD以及pH等指標(biāo)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果見附圖1。如圖所示，銅綠假單胞菌在(T30h處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，菌體密度快速增長(zhǎng)，同時(shí)硝氮濃度呈快速下降趨勢(shì)，由初始92.38mg/L下降到0.15mg/L，去除率達(dá)到99.83%，去除速率為3.07mgN/L h ;磷酸鹽濃度在第14h降到最低值8.25mg/L,去除率為47.96%，去除速率為0.54mgP/L h，隨后磷酸鹽濃度出現(xiàn)了較明顯的反彈趨勢(shì)，可能是由于菌體在生長(zhǎng)初期吸收的磷在厭氧條件下出現(xiàn)了釋放或菌體死亡后出現(xiàn)了溶解所造成；在培養(yǎng)30h以后，銅綠假單胞菌生長(zhǎng)進(jìn)入穩(wěn)定期和衰亡期，硝氮濃度和磷酸鹽濃度均達(dá)到穩(wěn)定。
通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以說明，銅綠假單胞菌在厭氧條件下可以高效的進(jìn)行反硝化作用，培養(yǎng)30h對(duì)硝氮的去除率達(dá)到99.83%，同時(shí)幾乎沒有亞硝氮的積累，在反硝化過程中，銅綠假單胞菌還具有除磷能力，培養(yǎng)14h對(duì)磷的去除率達(dá)到47.96%。
實(shí)施例2:銅綠假單胞菌在缺氧條件下的硝化和除磷能力測(cè)定
將-20°C甘油保存的菌株接種于已滅菌的IOOmL培養(yǎng)基(每L含5.0g 丁二酸鈉，0.607gNaN03，0.1lOg K2HPO4 3H20，0.1Og MgSO4 7H20，0.006g FeSO4 7H20，0.02gCaCl2 2H20,0.1OmL 微量元素母液(每 L 含 3.5g EDTA, 2g ZnSO4 7H20, IgCuSO4 5H20,IgMnSO4 7H20, IgNa2MoO4 2H20, IgH3BO3,0.2g CoCl2 6H20), pH 7.0 7.5)的 250mL 錐形瓶中，置于30°C，150rpm搖床內(nèi)振蕩 培養(yǎng)2(T24h，使菌體生長(zhǎng)至對(duì)數(shù)后期，菌懸液用于接種。
取5mL上述菌懸液加入到已滅菌的含有IOOmL測(cè)試培養(yǎng)基(成分同上述培養(yǎng)基)的250mL錐形瓶中，置于30°C、40rpm搖床內(nèi)振蕩培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)組設(shè)置三個(gè)平行實(shí)驗(yàn)，并以未接種菌懸液的培養(yǎng)基作為空白對(duì)照。
在培養(yǎng)過程中，每隔一段時(shí)間取少量培養(yǎng)基，其中一部分直接用于測(cè)定菌體光密度0D_,其余部分在8000rpm下離心5min,取上清液測(cè)定氮氮、亞硝氮、硝氮、磷、COD以及pH等指標(biāo)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果見附圖2。如圖所示，銅綠假單胞菌在(T30h處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，菌體密度快速增長(zhǎng)；在培養(yǎng)的36h中，氨氮濃度和磷酸鹽濃度一直曾下降趨勢(shì)，其中氨氮濃度由初始69.22mg/L下降到7.02mg/L,去除率達(dá)到89.86%，去除速率為1.73mgN/L -h ;磷酸鹽濃度由初始10.47mg/L下降至IJ 0.03mg/L,去除率達(dá)到99.71%，去除速率為0.29mgP/L h。
通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，銅綠假單胞菌在缺氧條件下可以高效的去除氨氮，培養(yǎng)36h對(duì)氨氮的去除率達(dá)到89.86%，同時(shí)沒有亞硝氮和硝氮和積累，在去除氨氮的同時(shí)，銅綠假單胞菌還具有很強(qiáng)的除磷能力，36h對(duì)磷的去除率達(dá)到99.71%，說明銅綠假單胞菌在發(fā)揮異養(yǎng)硝化作用的同時(shí)兼有較強(qiáng)的除磷功能。
實(shí)施例3:銅綠假單胞菌在缺氧條件下的反硝化和除磷能力測(cè)定
將-20°C甘油保存的菌株接種于已滅菌的IOOmL培養(yǎng)基(每L含5.0g 丁二酸鈉，0.607gNaN03，0.1lOg K2HPO4 3H20，0.1Og MgSO4 7H20，0.006g FeSO4 7H20，0.02gCaCl2 2H20,0.1OmL 微量元素母液(每 L 含 3.5g EDTA, 2g ZnSO4 7H20, IgCuSO4 5H20,IgMnSO4 7H20, IgNa2MoO4 2H20, IgH3BO3,0.2g CoCl2 6H20), pH 7.0 7.5)的 250mL 錐形瓶中，置于30°C，150rpm搖床內(nèi)振蕩培養(yǎng)2(T24h，使菌體生長(zhǎng)至對(duì)數(shù)后期，菌懸液用于接種。
取5mL上述菌懸液加入到已滅菌的含有IOOmL測(cè)試培養(yǎng)基(成分同上述預(yù)培養(yǎng)培養(yǎng)基)的250mL錐形瓶中，置于30°C、40rpm搖床內(nèi)振蕩培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)組設(shè)置三個(gè)平行實(shí)驗(yàn)，并以未接種菌懸液的培養(yǎng)基作為空白對(duì)照。
在培養(yǎng)過程中，每隔一段時(shí)間取少量培養(yǎng)基，其中一部分直接用于測(cè)定菌體光密度0D_,其余部分在8000rpm下離心5min,取上清液測(cè)定氮氮、亞硝氮、硝氮、磷、COD以及pH等指標(biāo)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果見附圖3。如圖所示，銅綠假單胞菌在(T32h處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，菌體密度快速增長(zhǎng)，隨后進(jìn)入穩(wěn)定生長(zhǎng)期；在前12h，硝氮的降解出現(xiàn)遲滯現(xiàn)象，去除較為緩慢，之后硝氮濃度呈現(xiàn)快速下降趨勢(shì)，在第40h時(shí)降到0.21mg/L，去除率達(dá)到99.78%，去除速率為
2.47mgN/L h ;磷酸鹽濃度在第24h降到最低值7.46mg/L,去除率為51.46%，去除速率為
0.33mgP/L*h，隨后磷酸鹽濃度出現(xiàn)了較明顯的反彈趨勢(shì)，可能是由于菌體在生長(zhǎng)初期吸收的磷在缺氧條件下出現(xiàn)了釋放或菌體死亡后出現(xiàn)了有機(jī)磷的溶解所造成；在40 461!，菌體出現(xiàn)了二次生長(zhǎng)現(xiàn)象，磷酸鹽濃度得到了再一次降解。
通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以說明，銅綠假單胞菌在缺氧條件下可以高效的進(jìn)行反硝化作用，培養(yǎng)40h對(duì)硝氮的去除率達(dá)到99.78%，同時(shí)幾乎沒有亞硝氮的積累，在反硝化過程中，銅綠假單胞菌還具有較強(qiáng)的除磷能力，培養(yǎng)24h對(duì)磷的去除率達(dá)到51.46%。
實(shí)施例4 :銅綠假單胞菌在微好氧條件下的硝化和除磷能力測(cè)定
將-20°C甘油保存的菌株接種于已滅菌的IOOmL培養(yǎng)基(每L含5.0g 丁二酸鈉，0.607gNaN03，0.1lOg K2HPO4 3H20，0.1Og MgSO4 7H20，0.006g FeSO4 7H20，0.02gCaCl2 2H20,0.1OmL 微量元素母液(每 L 含 3.5g EDTA, 2g ZnSO4 7H20, IgCuSO4 5H20,IgMnSO4 7H20, IgNa2MoO4 2H20, IgH3BO3,0.2g CoCl2 6H20), pH 7.0 7.5)的 250mL 錐形瓶中，置于30°C，150rpm搖床內(nèi)振蕩培養(yǎng)2(T24h，使菌體生長(zhǎng)至對(duì)數(shù)后期，菌懸液用于接種。
取5mL上述菌懸液加入到已滅菌的含有IOOmL測(cè)試培養(yǎng)基(成分同上述培養(yǎng)基)的250mL錐形瓶中，置于30°C、75rpm搖床內(nèi)振蕩培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)組設(shè)置三個(gè)平行實(shí)驗(yàn)，并以未接種菌懸液的培養(yǎng)基作為空白對(duì)照。
在培養(yǎng)過程中，每隔一段時(shí)間取少量培養(yǎng)基，其中一部分直接用于測(cè)定菌體光密度0D_,其余部分在8000rpm下離心5min,取上清液測(cè)定氮氮、亞硝氮、硝氮、磷、COD以及pH等指標(biāo)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果見附圖4。如圖所示，銅綠假單胞菌在(T42h處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，菌體密度快速增長(zhǎng)；與此同時(shí)，氨氮濃度和磷酸鹽濃度呈同步下降趨勢(shì)，其中氨氮濃度由初始86.25mg/L下降到1.16mg/L,去除率達(dá)到98.66%，去除速率為2.03mgN/L -h ;磷酸鹽濃度由初始13.57mg/L下降到0.00mg/L，去除率達(dá)到100%，去除速率為0.32mgP/L h。
通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，銅綠假單胞菌在微好氧條件下可以高效的去除氨氮，培養(yǎng)42h對(duì)氨氮的去除率達(dá)到98.66%，同時(shí)沒有亞硝氮和硝氮和積累，在去除氨氮的同時(shí)，銅綠假單胞菌還具有很強(qiáng)的除磷能力，42h可將磷完全去除，說明銅綠假單胞菌在發(fā)揮異養(yǎng)硝化作用的同時(shí)兼有很強(qiáng)的除磷功能。
實(shí)施例5:銅綠假單胞菌在微好氧條件下的反硝化和除磷能力測(cè)定
將-20°C甘油保存的菌株接種于已滅菌的IOOmL培養(yǎng)基(每L含5.0g 丁二酸鈉，0.607gNaN03，0.1lOg K2HPO4 3H20，0.1Og MgSO4 7H20，0.006g FeSO4 7H20，0.02gCaCl2 2H20,0.1OmL 微量元素母液(每 L 含 3.5g EDTA, 2g ZnSO4 7H20, IgCuSO4 5H20,IgMnSO4 7H20, IgNa2MoO4 2H20, IgH3BO3,0.2g CoCl2 6H20), pH 7.0 7.5)的 250mL 錐形瓶中，置于30°C，150rpm搖床內(nèi)振蕩培養(yǎng)2(T24h，使菌體生長(zhǎng)至對(duì)數(shù)后期，菌懸液用于接種。
取5mL上述菌懸液加入到已滅菌的含有IOOmL測(cè)試培養(yǎng)基(成分同上述預(yù)培養(yǎng)培養(yǎng)基)的250mL錐形瓶中，置于30°C、75rpm搖床內(nèi)振蕩培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)組設(shè)置三個(gè)平行實(shí)驗(yàn)，并以未接種菌懸液的培養(yǎng)基作為空白對(duì)照。
在培養(yǎng)過程中，每隔一段時(shí)間取少量培養(yǎng)基，其中一部分直接用于測(cè)定菌體光密度0D_,其余部分在8000rpm下離心5min,取上清液測(cè)定氮氮、亞硝氮、硝氮、磷、COD以及pH等指標(biāo)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果見附圖5。如圖所示，銅綠假單胞菌在(T42h處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，菌體密度快速增長(zhǎng)，隨后由于營養(yǎng)物質(zhì)的消耗和有害代謝產(chǎn)物的積累菌體進(jìn)入衰亡期；硝氮和磷酸鹽的去除率均在培養(yǎng)第48h達(dá)到最高，其中硝氮濃度由初始107.14mg/L下降到5.12mg/L，去除率達(dá)到95.22%，去除速率為2.13mgN/L h ;磷酸鹽濃度由初始15.46mg/L下降到
3.65mg/L,去除率達(dá)到76.41%，去除速率為0.25mgP/L-h,隨后硝氮濃度和磷酸鹽濃度均保持穩(wěn)定。
通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以說明，銅綠假單胞菌在微好氧條件下可以高效的進(jìn)行反硝化作用，培養(yǎng)42h對(duì)硝氮的去除率達(dá)到95.22%，同時(shí)幾乎沒有亞硝氮的積累，在反硝化過程中，銅綠假單胞菌還具有較強(qiáng)的除磷能力，培養(yǎng)42h對(duì)磷的去除率達(dá)到76.41%。
實(shí)施例6:銅綠假單胞菌在好氧條件下的硝化和除磷能力測(cè)定
將-20°C甘油保存的菌株接種于已滅菌的IOOmL培養(yǎng)基(每L含5.0g 丁二酸鈉，0.607gNaN03，0.1lOg K2HPO4 3H20，0.1Og MgSO4 7H20，0.006g FeSO4 7H20，0.02gCaCl2 2H20,0.1OmL 微量元素母液(每 L 含 3.5g EDTA, 2g ZnSO4 7H20, IgCuSO4 5H20,IgMnSO4 7H20, IgNa2MoO4 2H20, IgH3BO3,0.2g CoCl2 6H20), pH 7.0 7.5)的 250mL 錐形瓶中，置于30°C，150rpm搖床內(nèi)振蕩培養(yǎng)2(T24h，使菌體生長(zhǎng)至對(duì)數(shù)后期，菌懸液用于接種。
取5mL上述菌懸液加入到已滅菌的含有IOOmL測(cè)試培養(yǎng)基(成分同上述培養(yǎng)基)的250mL錐形瓶中，置于30°C、150rpm搖床內(nèi)振蕩培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)組設(shè)置三個(gè)平行實(shí)驗(yàn)，并以未接種菌懸液的培養(yǎng)基作為空白對(duì)照。
在培養(yǎng)過程中，每隔一段時(shí)間取少量培養(yǎng)基，其中一部分直接用于測(cè)定菌體光密度0D_,其余部分在8000rpm下離心5min,取上清液測(cè)定氮氮、亞硝氮、硝氮、磷、COD以及pH等指標(biāo)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果見附圖6。如圖所示，銅綠假單胞菌在(T9h處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，菌體密度快速增長(zhǎng)，隨后菌體進(jìn)入穩(wěn)定期；還可以看出，氨氮和磷酸鹽在培養(yǎng)12h時(shí)即基本得到完全去除，其中氨氮濃度由初始89.33mg/L下降到0.68mg/L，去除率達(dá)到99.23%，去除速率為
7.39mgN/L -h ;磷酸鹽濃度由初始14 .70mg/L下降到1.90mg/L，去除率達(dá)到87.11%，去除速率為 1.07mgP/L ho[0072]通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，銅綠假單胞菌在好氧條件下可以高效的去除氨氮，培養(yǎng)12h對(duì)氨氮的去除率即可達(dá)到99.23%，同時(shí)沒有亞硝氮和硝氮和積累，在去除氨氮的同時(shí)，銅綠假單胞菌還具有很強(qiáng)的除磷能力，培養(yǎng)12h對(duì)磷的去除率即可達(dá)到87.11%，說明銅綠假單胞菌在發(fā)揮異養(yǎng)硝化作用的同時(shí)兼有很強(qiáng)的除磷功能。
實(shí)施例7:銅綠假單胞菌在好氧條件下的反硝化和除磷能力測(cè)定
將-20°C甘油保存的菌株接種于已滅菌的IOOmL培養(yǎng)基(每L含5.0g 丁二酸鈉，0.607gNaN03，0.1lOg K2HPO4 3H20，0.1Og MgSO4 7H20，0.006g FeSO4 7H20，0.02gCaCl2 2H20,0.1OmL 微量元素母液(每 L 含 3.5g EDTA, 2g ZnSO4 7H20, IgCuSO4 5H20,IgMnSO4 7H20, IgNa2MoO4 2H20, IgH3BO3,0.2g CoCl2 6H20), pH 7.0 7.5)的 250mL 錐形瓶中，置于30°C，150rpm搖床內(nèi)振蕩培養(yǎng)2(T24h，使菌體生長(zhǎng)至對(duì)數(shù)后期，菌懸液用于接種。
取5mL上述菌懸液加入到已滅菌的含有IOOmL測(cè)試培養(yǎng)基(成分同上述預(yù)培養(yǎng)培養(yǎng)基)的250mL錐形瓶中，置于30°C、150rpm搖床內(nèi)振蕩培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)組設(shè)置三個(gè)平行實(shí)驗(yàn)，并以未接種菌懸液的培養(yǎng)基作為空白對(duì)照。
在培養(yǎng)過程中，每隔一段時(shí)間取少量培養(yǎng)基，其中一部分直接用于測(cè)定菌體光密度0D_,其余部分在8000rpm下離心5min,取上清液測(cè)定氮氮、亞硝氮、硝氮、磷、COD以及pH等指標(biāo)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果見附圖7。如圖所示，銅綠假單胞菌在(T24h處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，菌體密度快速增長(zhǎng)；與此同時(shí)，硝氮和磷酸鹽濃度得到快速降解，其中硝氮濃度由初始98.59mg/L下降到25.72mg/L，去除率達(dá)到73.91%，去除速率為3.04mgN/L h ;磷酸鹽濃度由初始
15.52mg/L下降至IJ 0.07mg/L,去除率達(dá)到99.55%，去除速率為0.64mgP/L h。
通過實(shí) 驗(yàn)結(jié)果可以說明，銅綠假單胞菌在好氧條件下可以進(jìn)行反硝化作用，培養(yǎng)24h對(duì)硝氮的去除率達(dá)到73.91%，同時(shí)幾乎沒有亞硝氮的積累，在反硝化過程中，銅綠假單胞菌還具有較強(qiáng)的除磷能力，培養(yǎng)24h對(duì)磷的去除率達(dá)到99.55%。
權(quán)利要求
1.一株兼具異養(yǎng)硝化-好氧反硝化與除磷功能的銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa)在廢水處理中的應(yīng)用，其特征在于:所述銅綠假單胞菌在2010年I月21日保存于中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心(簡(jiǎn)稱CGMCC)，保藏號(hào)為N0.3602，所述應(yīng)用是指:在PH值7-9，溫度25-35°C條件下同時(shí)去除水中的碳、氮、磷等元素。
2.權(quán)利要求
1所述的銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa)在廢水處理中的應(yīng)用，其特征在于:在厭氧條件下，可同時(shí)去除水中的硝態(tài)氮和磷酸鹽，厭氧條件是指在氮?dú)猸h(huán)境中進(jìn)行培養(yǎng)的情況。
3.權(quán)利要求
1所述的銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa)在廢水處理中的應(yīng)用，其特征在于:在缺氧條件下，利用氨氮或硝態(tài)氮為唯一氮源，去除水中的磷酸鹽而達(dá)到除磷的目的，缺氧條件是指將培養(yǎng)基置于30-50rpm的生化培養(yǎng)箱中培養(yǎng)的情況。
4.權(quán)利要求
1所述的銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa)在廢水處理中的應(yīng)用，其特 征在于:在微好氧條件下，利用氨氮或硝態(tài)氮為唯一氮源，達(dá)到同時(shí)去除水中氮磷的目的，微好氧條件是指將培養(yǎng)基置于70-80rpm生化培養(yǎng)箱中培養(yǎng)的情況，溶解氧在1.8-2.5mg/L。
5.權(quán)利要求
1所述的銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa)在廢水處理中的應(yīng)用，其特征在于:在好氧條件下，利用氨氮或硝態(tài)氮為唯一氮源，同時(shí)將水中無機(jī)磷轉(zhuǎn)化為體內(nèi)磷元素從而達(dá)到同時(shí)脫氮除磷的目的，好氧條件是指將培養(yǎng)基置于140-180rpm生化培養(yǎng)箱中培養(yǎng)的情況，溶解氧在4.0-5.0mg/L。
專利摘要
本發(fā)明涉及一株在不同溶解氧條件下兼具異養(yǎng)硝化-好氧反硝化與除磷功能的銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)及其應(yīng)用。該菌株可利用有機(jī)碳為唯一碳源，氨氮為唯一氮源進(jìn)行生長(zhǎng)代謝，在缺氧、微好氧以及好氧等不同溶解氧條件下均可通過異養(yǎng)硝化-好氧反硝化作用將氨氮轉(zhuǎn)化為氣體產(chǎn)物而達(dá)到脫氮目的。該菌株還可利用硝態(tài)氮為唯一氮源進(jìn)行新陳代謝，在厭氧、缺氧、微好氧以及好氧條件下均可通過反硝化作用將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氣態(tài)產(chǎn)物而達(dá)到脫氮目的。同時(shí)，該菌株還可在不同溶解氧條件下通過將無機(jī)磷轉(zhuǎn)化為自身組分達(dá)到去除水中磷酸鹽的目的。因此，該菌株可在不同溶解氧條件下同步去除水中的碳、氮、磷等元素，在廢水處理中具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C12R1/385GKCN102876616 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請(qǐng)?zhí)朇N 201210395333
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2012年10月17日
發(fā)明者倪晉仁, 鄭茂盛, 仝國平 申請(qǐng)人:北京大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (3),