專利名稱：一株亞硝酸型反硝化菌株及其應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于環境微生物領域，具體涉及一種高效亞硝酸型反硝化菌株。本發明的脫氮菌株能以亞硝氮為氮源進行反硝化，特別適用于含氨廢水短程硝化反硝化過程中的脫氮。
背景技術：
傳統的生物脫氮工藝主要包括硝化和反硝化兩個過程，硝化是反硝化過程的前提，反硝化過程才能真正脫除廢水中的含氮化合物。由于硝化菌有強烈的好氧性，硝化過程是好氧的；而反硝化菌一般為兼性細菌，在有氧條件下即以氧作為電子受體，進行有氧呼吸，只有無氧狀態時才以硝酸鹽或亞硝酸鹽作為電子受體，獲取合成細胞體的能量。一般認為在好氧條件下，硝酸或亞硝酸還原酶不能表達或氧分子會對這些酶產生抑制。如當溶解氧分別大于4. 05mg/L、2. 15mg/L、0. 25mg/L時Pseudomonas nautica硝酸還原酶、亞硝酸還原酶、氮氧化物還原酶完全失活。傳統的脫氮工藝大多是將硝化和反硝化設置在兩個構筑物中進行分級脫氮，存在污水處理工藝流程較長，基建投資高，需要向硝化池補充堿度等不足。所以一些新型的、效果更好的脫氮微生物，如異養硝化細菌、好氧反硝化細菌、厭氧氨氧化細菌等相繼被發現。目前為止已分離出60多種反硝化菌，主要分布于假單胞屬(I^eudomonas)、產堿桿菌屬(Alcaligeneas)、泛養硫球菌屬(Thiosphera pantotroph)、動膠菌屬(Zoogloeas) 和芽孢桿菌屬(Bacillus)等，大多數為兼性厭氧菌。Lukow從垃圾滲濾液的硝化工段分離出屬于 Zoogloeas—株菌 TLl (Aerobic denitrification by a newly isolated heterotrophic bacterium strain TLl[J]. Biotechnology Letters,199711(19) :1157 1159)，該菌可以同時利用氧和降解硝酸鹽。Naokia篩得兩株反硝化菌，分別為I^seudomonas stutzeri TR2 禾口 Pseudomonas sp. K50(Aerobic Denitrifying Bacteria that Produce low Levels of Nitrous Oxide[J]. Applied and Environmental Microbiology,2003, 69(6) :3152-3157)。張光亞(華僑大學學報，2004，25 (1))從土壤中分離出一株以硝酸鈉為氮源的好氧反硝化菌HN，經鑒定為Iihodococcus sp.，王琳等(環境科學，2009，(30) 1) 以硝酸鹽氮為電子受體、以檸檬酸鈉為碳源、從河流沉積物中分離到一株糞產堿桿菌 (Acaligenes faecalis) 0王曉宇等(環境科學學報，2009“29) 1)從活性污泥中分離到假單胞產堿桿菌(Pseudomonas pseudoalcaligenes)禾口假單胞菌屬門多薩菌(Pseudomonas mendocina)。以上對反硝化微生物的研究主要集中在以硝酸鹽氮為電子受體的反硝化菌。張小玲等(微生物學通報，2008，35 (10))從池塘底泥中分離到一株好氧反硝化菌株H2，經初步鑒定屬于芽孢桿菌屬，該菌株對亞硝酸鹽最高降解速率為0. 885mg/(L -d)；李兵等(水生生態雜志，2009，2 C3))從土壤中篩選到芽孢桿菌D5，該菌株的最大降解速率為 2.2&^/仏·!!)。安健等(環境科學研究，2010，23(1))從對蝦養殖池塘中篩選到一株凝結芽孢桿菌(Bacillus coagulansHX-6，該菌株能夠在14h內將亞硝酸鹽氮由10mg/L降至O。 以上分離到的降解亞硝酸鹽氮菌株都屬于芽孢桿菌屬(Bacillus)，這些菌株能以亞硝氮為
3電子受體進行反硝化脫氮，且降解速率可達IOmg/(L · h)，所處理廢水的亞硝酸鹽氮濃度也達到了 100mg/L。節桿菌作為一種環境微生物，在工業廢水處理的實際應用中起重要作用。朱希坤等(農業環境科學學報，2009，觀(3))分離到高效降解除草劑阿特拉津的節桿菌A擬6菌株。 蔣永榮等(生物技術，2007，17(1))篩選分離出高效降解苯酚的節桿菌屬LZPO^C菌株。解秀平等(環境科學學報，2006二6 (10))分離到一株能以甲基對硫磷及其降解中間產物對硝基苯酚為唯一碳源生長的細菌L4菌株，經16SrRNA基因序列分析，該菌株被鑒定為節桿菌屬(Arthrobactersp.)，該菌株在證內對50mg化―1的降解甲基對硫磷和對硝基苯酚的降解率分別為85%和98%。田志國等(石油煉制與化工，2007，38 (10))從油污染的土壤樣品中篩選出一株能將二苯并噻吩(DBT)代謝為2-羥基聯苯Q-HBP)的脫硫節桿菌菌株Tl。上述節桿菌屬菌株處理的廢水不涉及降解亞硝氮。CN200910021020. 7公開了一種降氨氮和亞硝酸氮的水質改良微生態制劑的制備方法中涉及一株節桿菌CGMCC NO. 1觀2，但該發明的微生態制劑屬于水產養殖技術及生態環境保護技術領域，尚未見節桿菌用于處理工業廢水中亞硝酸鹽氮的報道。因此獲得高效的降解亞硝酸鹽氮菌株，并使其真正應用于實際廢水處理過程中、 成為反應體系中的優勢種群而發揮反硝化作用仍然是研究的方向。
發明內容
本發明的目的在于提供一種具有天然生長優勢的、直接以亞硝酸鹽作為電子受體的新菌株節桿菌，本發明提供的節桿菌亞硝酸還原酶活性高，在有氧和無氧條件下均能夠表達。新菌株的發現有利于促進短程硝化反硝化工藝和同步硝化反硝化工藝在實際污水處理過程中的應用。本發明提供一種用于短程反硝化脫氮的新菌株節桿菌(ArthrcAacter CreatinOlytiCuS)FDN-l，2010年3月11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”，其保藏號為CGMCC NO. 3657。本發明提供的節桿菌FDN-I主要形態特征為菌落顏色為黃色、菌株個體呈棒狀， 無芽孢，能運動。所述的節桿菌FDN-I的生理生化特征表現為革蘭氏染色為陽性，接觸酶陽性，氧化酶陰性，能利用多種碳源。本發明的節桿菌FDN-I能夠以亞硝氮為氮源進行反硝化脫氮，亞硝酸還原酶的表達不受溶解氧條件限制，在有氧和缺氧環境下均能進行反硝化。本發明提供的反硝化菌16SrRNA基因序列見序列表。本發明提供的節桿菌FDN-1，主要應用于短程反硝化脫氮，該新菌株生長速度快、 細胞產量高，要求C/N比低，無論是新鮮培養液還是超低溫保藏的培養液均具有較高的脫氮活性。該菌株短程反硝化脫氮的條件為溫度15°C 35°C ；pH6. 5 10. 0 ；碳氮質量比 2 1 5 1。本發明的節桿菌在處理含氮廢水時，能夠耐受高濃度亞硝酸鹽氮、最高可達 800mg/L，降解速率能大于20mg/(L · h)。本發明的節桿菌FDN-I能夠利用低濃度碳源進行反硝化，節省反硝化所需要的碳
4源，同時能夠耐受高濃度的有機碳源。本發明的節桿菌在處理含氮廢水時，工藝簡單，在低濃度有機碳源存在的情況下仍然具有較高的脫氮活性，同時能夠耐受高濃度有機碳源。投入使用后系統啟動快，在各類廢水脫氮處理過程中具有非常廣闊的應用前景，特別適合短程硝化反硝化或者同步硝化反硝化過程中，在脫氮效果不理想的情況下可以作為生物修復劑進行補加。還可以制備脫氮菌劑。牛物材料保藏說明本發明提供的節桿菌(Arthrobacter creatinolyticus)FDN-1菌株，保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(CGMCC)；地址北京市朝陽區大屯路，中國科學院微生物研究所；保藏編號CGMCC NO. 3657 ；保藏日期2010年3月11日。
1 ^ Arthrobacter creatinolyticus FDN-I $〒豐1±白勺 2 ^ Arthrobacter creatinolyticus FDN—1 白勺月兌胃雙胃。
具體實施例方式本發明的節桿菌FDN-I是從撫順石油三廠污水處理廠活性污泥中篩選得到，能夠以亞硝氮為氮源進行反硝化脫氮，其生理生化試驗結果見表1。表1節桿菌FDN-I的生理生化試驗結果
權利要求
1.一種用于短程反硝化脫氮的菌株節桿菌(ArthrcAacter creatinolyticus) FDN-1，2010年3月11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”，其保藏號為 CGMCC NO. 3657。
2.按照權利要求1所述的菌株，其特征在于節桿菌FDN-I的形態特征為菌落顏色為 黃色、菌株個體呈棒狀，無芽孢，能運動。
3.按照權利要求1所述的菌株，其特征在于節桿菌FDN-I的生理生化特征表現為革蘭氏染色為陽性，接觸酶陽性，氧化酶陰性，能利用多種碳源。
4.按照權利要求1所述的菌株，其特征在于節桿菌FDN-I能夠以亞硝氮為氮源進行反硝化脫氮。
5.按照權利要求1或4所述的菌株，其特征在于節桿菌FDN-I亞硝酸還原酶的表達不受溶解氧條件限制，在有氧和缺氧環境下均能進行反硝化。
6.按照權利要求1所述的菌株，其特征在于節桿菌FDN-I能夠耐受亞硝酸鹽氮達 800mg/Lo
7.權利要求1 6任一權利要求所述節桿菌FDN-I應用于短程反硝化脫氮。
8.按照權利要求7所述的應用，其特征在于節桿菌FDN-I用于短程反硝化脫氮的操作條件為溫度15°C :35°C ;pH6. 5 10. 0;碳氮質量比2 1 5 1。
全文摘要
本發明涉及一種用于短程反硝化脫氮的菌株及其應用。短程反硝化脫氮的菌株為節桿菌(Arthrobacter creatinolyticus)FDN-1，2010年3月11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”，其保藏號為CGMCC NO.3657。該菌株可以直接利用亞硝酸鹽氮作為底物，完成短程反硝化過程。本發明的節桿菌FDN-1在處理含氨廢水時，工藝簡單，在低濃度有機碳源存在的情況下仍然具有較高的脫氮活性，同時能夠耐受高濃度有機碳源。投入使用后系統啟動快，在各類廢水脫氮處理過程中具有非常廣闊的應用前景。
文檔編號C12N1/20GK102465105SQ20101053622
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月4日 優先權日2010年11月4日
發明者劉忠生, 李志瑞, 許謙, 高會杰, 黎元生 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院