以低品质碳源苯酚为电子供体的反硝化菌株及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一株以低品质碳源苯酚为电子供体的反硝化菌株及其应用。本发明专利技术以反硝化活性污泥为菌源，以苯酚为唯一碳源、硝酸钠为唯一氮源的无机盐培养基作为筛选培养基，采用划线方法进行分离纯化，得到了一株以低品质碳源苯酚为电子供体的反硝化菌，经分子生物学鉴定为Enterobacter，命名为Enterobacter sp.NJUST15，保藏编号为CCTCC NO：M:2017557。本发明专利技术的反硝化菌可以苯酚为唯一电子供体进行缺氧反硝化脱氮反应，同步实现苯酚的矿化降解。将Enterobacter sp.NJUST15接种至预处理后的焦化废水中，硝酸根离子和苯酚分别在72h和120h内实现完全去除。Enterobacter sp.NJUST15具有高效的有机物降解能力和反硝化能力，对苯酚的生物毒性具有很好的耐受性能，适用于高浓度硝态氮废水的缺氧反硝化脱氮和低品质碳源的去除处理。

Denitrification strain with low quality carbon source phenol as electronic donor and its application

【技术实现步骤摘要】
以低品质碳源苯酚为电子供体的反硝化菌株及其应用
本专利技术属于环境有机污染物生物处理
，具体涉及一株以低品质碳源苯酚为电子供体的反硝化菌株及其应用。
技术介绍
硝酸盐氮的存在会引起水体的富营养化，为藻类的生长繁殖提供有利条件，引起严重的环境污染和生态破坏。当前废水中硝酸盐氮的去除主要依赖生物反硝化工艺，反硝化反应也称为脱氮反应，其电子供体为易降解碳源，往往需要外加，引起较高的碳源投加成本。然而，工业废水中经常含有较高浓度的难降解污染物，例如焦化废水中含有苯酚、吡啶、呋喃等难降解芳香族化合物和杂环化合物，同时含有较高浓度的硝酸盐氮。如果能利用这些低品质碳源如苯酚等难降解污染物作为电子供体进行反硝化脱氮，将可以有效降低外加碳源成本。然而，大部分反硝化微生物主要以葡萄糖、甲醇、乙酸等易降解有机物作为电子供体，苯酚等低品质碳源难以利用，因此筛选可以苯酚等低品质碳源作为电子供体的反硝化菌株，在含高浓度苯酚等低品质碳源及硝态氮废水处理中具有良好的应用前景。苯酚作为一种重要的化工原料，广泛应用于杀菌剂、防腐剂以及药物等化学品的合成，是炼焦、印染、制药、石油化工等工业废水中常见的污染物，具有高毒性、致癌性及难生物降解特性，是废水处理领域广泛关注的难降解污染物。目前，含苯酚废水的处理方法包括电化学法、光催化法等高级氧化法、吸附法、生物处理法等。其中，高级氧化和吸附等物理化学方法处理含苯酚废水成本较高，二次污染严重。生物处理技术具有低成本、二次污染小等诸多优点，由于苯酚的难降解特性，苯酚污染生物处理的前提是获得能够耐受苯酚生物毒性并能实现苯酚矿化降解的特殊菌株。但是现有的可降解苯酚的菌株，不仅降解周期较长、降解效率不高，还需在耗氧条件下培养。在实际应用中大大增加了耗电曝气等工艺运行成本。如能获得可以苯酚为电子供体、硝态氮为电子受体的高效菌株，在缺氧反硝化脱氮的同时实现苯酚的降解，将对含苯酚和硝态氮的工业废水的低成本和无害化处理产生重要意义(WangYujingetal.2011.InsitudegradationofphenolandpromotionofplantgrowthincontaminatedenvironmentsbyasinglePseudomonasaeruginosastrain.JournalofHazardousMaterials.192,354-360；SunJiquanetal.2012.Simultaneousdegradationofphenolandn-hexadecanebyAcinetobacterstrains.BioresourceTechnology.123,664-668；AcikgozEdaetal.2016.Phenolbiodegradationbyhalophilicarchaea.InternationalBiodeterioration&Biodegradation.107,140-146.)
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一株以低品质碳源苯酚为电子供体的反硝化菌株，该菌株为首株可以利用低品质碳源苯酚进行反硝化脱氮的Enterobacte菌株。专利技术人从用于反硝化脱氮的污泥为菌源，利用以低品质碳源苯酚为唯一碳源、硝酸钠为唯一氮源的筛选培养基，进行菌株的纯化和分离，得到了一株可以利用低品质碳源苯酚为电子供体的反硝化脱氮菌株，经分子生物学鉴定为Enterobacter，命名为Enterobactersp.NJUST15，GenBank登录号为MF993052。该菌株已于2017年09月27日在中国典型物保藏中心(CCTCC)保藏，保藏编号为CCTCCNO：M2017557。本专利技术还提供上述反硝化菌株的培养方法，具体步骤为：将反硝化菌株Enterobactersp.NJUST15接种在含有苯酚和硝酸钠的无机盐培养基中，培养基pH为6.5-7.5，培养温度为30～35℃。优选地，所述的含有苯酚和硝酸钠的无机盐培养基中，苯酚浓度为98.9～102.4mgL-1，硝酸钠浓度为128.3-132.4mgL-1。本专利技术还提供上述反硝化菌株Enterobactersp.NJUST15在同时含有硝态氮和苯酚的废水处理中的应用。上述反硝化菌株Enterobactersp.NJUST15在同时含有硝态氮和苯酚的废水处理中的应用，具体方法为：将Enterobactersp.NJUST15种子液接种到同时含有硝态氮及苯酚的废水中，厌氧培养，培养温度为30℃～35℃，培养pH为6.5-7.5。优选地，所述的反硝化菌株Enterobactersp.NJUST15种子液的接种量为5％～10％。本专利技术所提供的Enterobactersp.NJUST15，在缺氧条件下，可以利用苯酚为唯一电子供体，硝态氮为唯一电子受体进行代谢和生长，同时具有高效的苯酚降解能力和反硝化脱氮能力。相比于耗氧条件，反硝化菌Enterobactersp.NJUST15对生存环境的适应能力和耐受能力更强，应用于焦化废水的工艺处理中可减少耗氧曝气工段，节约经济成本。在经预处理后实际含有硝态氮和苯酚的焦化废水中加入Enterobactersp.NJUST15进行处理，硝态氮和苯酚分别可以在72小时和120小时内实现完全去除。附图说明图1是反硝化菌株Enterobactersp.NJUST15的扫描电镜图。图2是反硝化菌株Enterobactersp.NJUST15在硝态氮初始浓度为128.3-132.4mgL-1、苯酚初始浓度为98.9-102.4mgL-1的液体培养基中的脱氮效果和对苯酚的降解效果。图3是反硝化菌株Enterobactersp.NJUST15在实际含硝态氮及苯酚的焦化废水中的脱氮效果及对苯酚的降解效果。具体实施方式下面通过具体实施例和附图对本专利技术作进一步描述，使本领域技术人员更全面地理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。实施例1Enterobactersp.NJUST15的筛选分离及鉴定。(1)菌株的筛选及分离从现有的用于反硝化脱氮的活性污泥中取样5g，加入到100mL生理盐水中搅拌均匀后静置两个小时。取1mL上清液加入到121℃高温灭菌后的无机盐培养基中，180转/分钟摇床富集培养三天，连续三次富集后，取培养液用无菌水梯度稀释至10-4-10-10倍。制备无机盐琼脂固体培养基，将稀释后的培养液20μL分别涂布于无机盐琼脂固体培养基上，置于生化培养箱中30℃培养三天。挑选培养皿上具有明显差异的单菌落，采用平板划线分离的方法进行纯化培养，连续纯化五次后，得到单一菌株，进行斜面保存。配制含有硝态氮及苯酚的无机盐液体培养基装入血清瓶中，用纯氮气进行曝气以去除溶解氧，接种分离纯化得到的菌株，在恒温震荡培养箱中180转/分钟和35℃的条件厌氧培养，监测硝态氮及苯酚的浓度变化。选取能有效去除培养基中硝态氮和苯酚的菌株，命名为NJUST15，将其进行斜面保存和-80℃低温保存。LB培养基的组成如下：胰蛋白胨(10gL-1)，酵母提取物(5gL-1)，氯化钠(10gL-1)。无机盐培养基的组成如下：NaHPO4·12H2O(1.53gL-1),KH2PO4(0.38gL-1),MgSO4(0.1gL-1),C本文档来自技高网...

【技术保护点】
以低品质碳源苯酚为电子供体的反硝化菌株，为Enterobacter sp.NJUST15，保藏编号为CCTCC NO：M 2017557。

【技术特征摘要】
1.以低品质碳源苯酚为电子供体的反硝化菌株，为Enterobactersp.NJUST15，保藏编号为CCTCCNO：M2017557。2.根据权利要求1所述的反硝化菌株的培养方法，其特征在于，具体步骤为：将反硝化菌株Enterobactersp.NJUST15接种在含有苯酚和硝酸钠的无机盐培养基中，培养基pH为6.5-7.5，培养温度为30～35℃。3.根据权利要求2所述的反硝化菌株的培养方法，其特征在于，所述的含有苯酚和硝酸钠的无机盐培养基中，苯酚浓度为98.9～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈锦优，王静，江心白，王连军，马方平，邱伟，雷波，梁骥，孙秀云，李健生，刘晓东，韩卫清，
申请(专利权)人：南京理工大学，中国航天科技集团公司川南机械厂，
类型：发明
国别省市：江苏,32