一株脱氮副球菌及用于高氨氮废水处理产单细胞蛋白的方法技术

本发明专利技术属于生物与环保技术领域，目的是提供一株脱氮副球菌及用于高氨氮废水处理产单细胞蛋白的方法，采取的技术方案是：提供一株氢氧化细菌‑‑脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans)Y5，于2017年05月12日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编：100101),保藏编号为：CGMCC No.14118。本发明专利技术提供的脱氮副球菌Y5，能去除高氨氮废水中COD和氨氮、并固定CO2产单细胞蛋白(SCP)、同时去除废水恶臭。

A method for the treatment of single cell protein by a pareitrococcus neoformans and the treatment of high ammonia nitrogen wastewater

The invention belongs to the technical field of biological and environmental protection, the purpose is to provide a Paracoccus denitrificans and method for the production of single cell protein with high ammonia wastewater treatment, the adopted technical scheme is: provide a hydrogen oxidizing bacteria Paracoccus denitrificans (Paracoccus denitrificans) Y5, 05 2017 to 12 August in preservation General Microbiology Center Chinese microbe preservation Management Committee (address: Beijing City, Chaoyang District No. 1 Beichen West Road, No. 3 hospital, China Academy of Sciences Institute of Microbiology, zip code: 100101), the preservation number is: CGMCC No.14118. The present invention provides Y5, which can remove COD and ammonia nitrogen in high ammonia nitrogen waste water, and immobilized CO2 producing single cell protein (SCP), and at the same time remove the odor of waste water.

【技术实现步骤摘要】
一株脱氮副球菌及用于高氨氮废水处理产单细胞蛋白的方法
本专利技术属于生物与环保
，具体涉及一株新筛选的脱氮副球菌，以及该菌利用高氨氮废水生产单细胞蛋白，也涉及废水除臭的方法。
技术介绍
化肥、焦化、石化、制药、食品、垃圾填埋场等行业会产生大量高氨氮废水，大量氨氮废水排入水体不仅引起水体富营养化、造成水体黑臭，给水处理的难度和成本加大，甚至对人群及生物产生毒害作用，目前氨氮废水的处理工艺主要有有生物法、物化法等各种处理工艺，然而这些工艺均是将氨氮转移出水体到大气中或转化为氮气排放到大气中，没有很好的实现资源化利用。另外近年来，我国畜禽养殖量不断扩大，由于养殖规模大且分散养殖户多，每年产生的畜禽粪污数量惊人。沼气工程作为集约化畜禽养殖粪便资源化利用，减轻环境污染，发展生态养殖业的重要途径，近几年来发展迅速。然而，伴随沼气工程大规模发展的是沼液沼渣等的大幅增多，沼渣因其固态状，制成有机肥，运输相对方便。但沼液不仅达标排放难度大，处理成本高，而且易造成环境二次污染。同时，CO2不仅会在厌氧消化过程中大量产生，而且在甲烷燃烧利用后也会生成等量的CO2，加剧了全球变暖。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有高氨氮废水处理技术存在的资源浪费、二次污染等问题，提供一株能去除高氨氮废水中COD和氨氮、并固定CO2产单细胞蛋白(SCP)、同时去除废水恶臭的氢氧化细菌。为实现上述目的，本专利技术首先提供了一株氢氧化细菌—脱氮副球菌(Paracoccusdenitrificans)Y5，于2017年05月12日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编：100101),保藏编号为：CGMCCNo.14118。本专利技术提供的脱氮副球菌(Paracoccusdenitrificans)Y5CGMCCNo.14118从成都市龙泉驿某鱼塘水中筛选得到。其生理特征为：细胞为短杆状、长0.5～1.1μm、革兰氏阴性、无鞭毛；菌落呈圆形，表面凸起，边缘光滑整齐，颜色为不透明的乳白色；生长pH为6.0～9.0；生长温度为25～35℃；该菌为兼性营养型，异养时分别以高氨氮废水中的有机碳和氨氮为碳源、氮源进行生长，自养时分别以二氧化碳和高氨氮废水中的氨氮为碳源、氮源进行生长，该菌在异养、自养条件下均能利用废水中的氨氮生产单细胞蛋白。本专利技术提供了上述菌株的16SrRNA鉴定结果。经过BLAST比对，菌株Y5与脱氮副球菌(Paracoccusdenitrificans)的同源性为99％，因此鉴定该菌株为脱氮副球菌。本专利技术提供的脱氮副球菌(Paracoccusdenitrificans)Y5的16SrRNA基因序列如SEQIDNo.1所示。本专利技术的另一目的是提供脱氮副球菌Y5CGMCCNo.14118利用高氨氮废水中COD和氨氮、并固定CO2产单细胞蛋白(SCP)、同时去除废水恶臭的方法，具体方法包括以下步骤：(1)种子液制备，将菌株接种于种子培养基，30℃条件下培养15h。(2)高氨氮废水预处理，高氨氮废水经过滤去除大颗粒杂质，将pH值调至6～8。(3)接种，种子液的接种量为高氨氮废水体积的8％。(4)脱氮副球菌Y5异养生长产SCP，在好氧条件下，本专利技术菌株脱氮副球菌Y5CGMCCNo.14118利用高氨氮废水中的有机质及氨氮产SCP，控制培养温度为30℃、搅拌速度为200r/min以上、培养时间为3～8天。(5)脱氮副球菌Y5自养生长，当高氨氮废水中的可溶性有机质浓度下降至1000mg/L(以可溶性化学需氧量SCOD计)时，通H2、O2和CO2的混合气(气体比例为7:2:1)，保持培养温度与搅拌速度分别为30℃和200r/min以上，培养时间为3～5天。(6)单细胞蛋白的回收，将脱氮副球菌Y5异养和自养生长后的菌液固液分离、菌体烘干处理即得到产物单细胞蛋白(SCP)。所述的高氨氮废水包括但不局限于养殖废水、沼液、制药废水、食品加工废水等。所述的CO2来源包括但不局限于工业废气、沼气等。本专利技术的优点在于：(1)本专利技术涉及的脱氮副球菌具有独特的代谢功能，其化能异养时可利用高氨氮废水中的有机碳、氨氮等元素进行生长，从而实现高氨氮废水COD和氨氮的削减；化能自养时可利用二氧化碳为碳源进行生长，实现CO2的固定和利用。(2)本专利技术利用CO2为碳源，同时消耗畜禽粪污沼液中的有机质、大量氨氮以及微量元素，则缓解了“温室效应”，并且为沼液提供了一种开拓创新的、有价值的处理方式。(3)本专利技术涉及的脱氮副球菌对高氨氮废水有一定的处理效果，接种培养后COD去除率为64％以上，氨氮去除率为70％以上。(4)本专利技术涉及的脱氮副球菌对高氨氮废水具有除臭作用，而该菌对氨的利用可以去除废水的臭味。由于高氨氮废水通常具有刺激性臭味；通过脱氮副球菌(Paracoccusdenitrificans)Y5的异养和自养生长产单细胞蛋白过程对氨氮的利用，降低废水中氨氮浓度，减少氨的挥发，从而有效去除废水的恶臭。(5)本专利技术涉及的脱氮副球菌可利用高氨氮废水生产具有经济价值的单细胞蛋白，其蛋白含量占菌体干重的72％～78％。附图说明图1为本专利技术脱氮副球菌Y5在扫描电子显微镜下的细胞形态；图2为本专利技术脱氮副球菌Y5的96孔板显色结果；图3为本专利技术脱氮副球菌Y5在自养条件下的生长曲线；图4为本专利技术脱氮副球菌Y5自养时生长条件优化柱形图，包括不同初始pH优化柱形图(a)，不同温度优化柱形图(b)，不同接种量优化柱形图(c)；图5为本专利技术方法流程图；图6为本专利技术产品单细胞蛋白。具体实施方式以下结合实施例详细说明本专利技术。实施方案方便于更好的理解本专利技术，但并非对本专利技术的限制。由于实验科学本身的实践特性和实验时间、精力、成本所限，不可能全部验证和体现可替换的技术细节。但本领域技术人员都可以在理解本专利技术的基础上进行进一步筛选和等同替换获得改变的技术，其都构成对本专利技术技术的侵犯。实施例中涉及到的培养基配方为：(1)种子培养基，，用于异养培养，配方为：蛋白胨10g，牛肉膏5g，NaCl5g，加蒸馏水至1000mL，(固体培养基添加琼脂20g)。(2)无机盐培养基，用于自养培养，配方为：NH4HCO33g，KH2PO41g，K2HPO42g,NaCl2g，CaCl20.01g，MgSO4·7H2O0.2g，FeSO4·7H2O0.01g，微量元素2mL，加蒸馏水至1000mL，(固体培养基添加琼脂20g)，其中微量元素组分(mg/L)：ZnSO4·7H2O1.0，MoO31.0，MnSO4·5H2O1.0，H3BO30.4，CuSO4·5H2O7.0，CoCl2·6H2O1.0,NiSO4·7H2O1.0。实施例1：氢氧化菌的筛选取成都市龙泉驿某鱼塘水10mL到装有150mL无机盐培养基的厌氧瓶中，充H2、O2和CO2的混合气(摩尔比例为7:2:1，全文均为摩尔比)，在pH为7，30℃条件下150r/min摇床培养。每隔24h重新充气、48h更换培养基，待气体利用趋于稳定后以2％的接种量转接。如此反复转接40天，待气体利用稳定后取菌液梯度稀释(10-2-10-7)接种于滚管无机盐培养基中，充气后30℃摇床培养48h。用弯头毛细管挑取菌落本文档来自技高网...

【技术保护点】
一株脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans)Y5，于2017年05月12日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCC No.14118。

【技术特征摘要】
1.一株脱氮副球菌(Paracoccusdenitrificans)Y5，于2017年05月12日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCCNo.14118。2.权利要求1所述脱氮副球菌Y5，其特征在于：生理特征为：细胞为短杆状、长0.5～1.1μm、革兰氏阴性、无鞭毛；菌落呈圆形，表面凸起，边缘光滑整齐，颜色为不透明的乳白色；生长pH为6.0～9.0；生长温度为25～35℃；该菌为兼性营养型，异养时分别以高氨氮废水中的有机碳和氨氮为碳源、氮源进行生长，自养时分别以二氧化碳和高氨氮废水中的氨氮为碳源、氮源进行生长，该菌在异养、自养条件下均能利用废水中的氨氮生产单细胞蛋白。3.权利要求1所述脱氮副球菌Y5CGMCCNo.14118，的16SrRNA基因序列如SEQIDNo.1所示。4.权利要求1所述脱氮副球菌Y5CGMCCNo.14118处理高氨氮废水的方法，具体方法包括以下步骤：(1)种子液制备，将菌株接种于种子培养基；(2)高氨氮废水预处理，高氨氮废水经纱滤去除大颗粒杂质；(3)接种，种子液的接种量为高氨氮废水体积的2-8％；(4)脱氮副球菌Y5异养生长产SCP：在好氧条件下，本发明菌株脱氮副球菌Y5CGMCCNo.14118利用高氨氮废水中的有机...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小松，
申请(专利权)人：深圳克格瑞环保生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44