一株兼性营养型氨氧化细菌及其应用制造技术

本发明专利技术属于环境微生物领域，具体涉及一株兼性营养型氨氧化细菌及其应用。具体技术方案为：一株红球菌，于2020年12月17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，菌种名称：红球菌(Rhodococcus sp.)CNOx，保藏号为CGMCC No.21393。本发明专利技术提供了一株全新的硝化细菌CNOx，是一个新的种。与以往研究不同的是，本发明专利技术所述硝化细菌CNOx是一类革兰氏阳性、兼性营养型硝化细菌，该菌株具有自养和异养硝化微生物的典型特点，既能通过异养生长实现快速扩培，又能进行自养硝化避免碳源投入增加处理成本，而且几乎不受高浓度的氨氮和有机物抑制具有极强的环境耐受能力，是人工培育、制备硝化菌剂的理想生物材料。

【技术实现步骤摘要】
一株兼性营养型氨氧化细菌及其应用
本专利技术属于环境微生物领域，具体涉及一株兼性营养型氨氧化细菌及其应用。
技术介绍
化工、皮革、焦化、制药、种养殖业以及生活垃圾均会产生大量高氨氮废水，这些废水排入水体后会引起水体富营养化，严重影响水生生物的生长与繁殖。目前主要通过物理、化学和生物等方法进行污水中的脱氮处理，但物理法(膜处理)成本较高，化学法容易造成水体二次污染，而生物法具有绿色环保、无残留、安全可靠等特点，因此成为首选。生物脱氮技术是目前应用最广泛且经济效益较高的脱氮方法。传统的生物脱氮主要包括硝化和反硝化两个过程，其中，硝化过程分为两个阶段：第一阶段为亚硝化，即NH4+氧化为NO2-的阶段；第二阶段为硝化，即NO2-氧化为NO3-的阶段，两个阶段共同组成了分段式硝化，分别由亚硝酸细菌和硝酸细菌参与完成。与分段式氨氧化不同的是，单步硝化中，NH4+可以在完全氨氧化微生物的作用下直接形成以NO3-为唯一产物的过程。但以上两个类型的硝化微生物在一般污水处理系统中的丰度均不高，硝化效果不理想。这是因为：同化类型均是自养型的它们能够从NH4+及其衍生物的氧化过程中获取的能量有限，且利用率较低，故其生长缓慢，平均代时在10h以上。不仅如此，较高浓度的氨氮和有机物(C/N＞0.25)均会对其造成不同程度的抑制。这些不利因素常会导致硝化系统构建困难，给污水厂投运初期造成巨大压力。异养型硝化菌是以无机态氨氮或有机氮为底物并利用有机物进行硝化作用的一类微生物，在自然界分布较为广泛，包括真菌、放线菌和细菌(如恶臭假单胞菌、脱氮副球菌等)，甚至一些藻类也能在异养硝化过程中产生氧化亚氮。与传统的自养型硝化细菌相比，虽然单位生物量的异养菌氧化氨氮的速率较自养菌要慢2～3个数量级，但异养菌的生长速度快，对环境的适应性也强，其总体氨氧化速率并不比自养菌慢。研究表明，在适当条件下，异养型硝化细菌4h的氨氮去除率可达60％以上，同时还可有效降低水体中的COD。此外，异养型硝化细菌对水环境的适应性更强，需要的溶解氧浓度较低，能耐受酸性环境且活性高。目前兼性营养型的硝化细菌鲜有报道，资料显示仅有维氏硝化杆菌(Nitrobacterwinogradskyi)的一些品系能够在某些有机培养基上生长，但此类微生物均为无芽孢的革兰氏阴性菌。如果能提供一种新的兼性营养型硝化细菌，将丰富生物脱氮微生物的可选范围，具有极大的科研和应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一株兼性营养型氨氧化细菌及其应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案是：一株红球菌，于2020年12月17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，菌种名称：红球菌(Rhodococcussp.)CNOx，保藏号为CGMCCNo.21393。相应的，一株红球菌，其16SrDNA序列如SEQIDNO：1所示。相应的，一株红球菌，所述红球菌为硝化细菌，革兰氏阳性菌，兼性营养型，菌落呈乳白色，表面凸起有光泽，边缘呈花瓣状近似圆形。相应的，所述红球菌在污水处理和/或垃圾处理中的应用。优选的，所述红球菌在生物脱氮中的应用。优选的，所述应用的温度为15～35℃，pH为7～8.5。优选的，所述应用依靠短程硝化反硝化脱氮反应器进行。优选的，所述短程硝化反硝化脱氮反应器包括硝化区域和反硝化区域，所述硝化区域位于反硝化区域上方，内部填充多孔悬浮球，所述反硝化区域从上到下依次包括抗扰流的分隔层、碳源分布层和填料层。优选的，所述填料层从上到下依次包括层状填料层和块状填料层。优选的，所述分隔层侧面开口，引入可溶解碳源的硝化液，被硝化液溶解后的碳源进入碳源分布层。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供了一株全新的硝化细菌CNOx，是一个新的种。与以往研究不同的是，本专利技术所述硝化细菌CNOx是一类革兰氏阳性、兼性营养型硝化细菌，该菌株具有自养和异养硝化微生物的典型特点，既能通过异养生长实现快速扩培，又能进行自养硝化避免碳源投入增加处理成本，而且几乎不受高浓度的氨氮和有机物抑制具有极强的环境耐受能力，是人工培育、制备硝化菌剂的理想生物材料。传统的异养或自养硝化细菌，均存在自身局限性。传代时间长，生态位占据能力弱，因此处理高氨氮废水时，常常需要先经过厌氧处理以降低废水中的BOD，以减弱异养型微生物的生态竞争，确保硝化过程的顺利进行，但这样的处理方式需要的场地和设备均更多，生产和投入较高。利用本专利技术提供的兼性营养型硝化细菌CNOx进行废水处理，则可以有效解决上述问题。附图说明图1为硝化细菌CNOx在硝化(异养)培养基上的菌落形貌图；图2为硝化细菌CNOx在异养、自养培养基中分别的生长曲线图；图3为硝化细菌CNOx的进化树图谱；图4为连续曝气条件下硝化细菌CNOx对污水COD的降解趋势图；图5为鲜活的硝化细菌CNOx对污水氮素转化示意图；图6为灭活的硝化细菌CNOx对污水氮素转化示意图；图7为短程硝化反硝化脱氮反应器结构示意图；图8为脱氮反应器硝化区域不同溶氧下氮素变化情况示意图；图9为脱氮反应器硝化区域不同C/N下氮素变化情况示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种新的硝化细菌CNOx，于2020年12月27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，保藏号为CGMCCNo.21393。所述硝化细菌为革兰氏阳性菌；菌落呈乳白色，表面平整有光泽，边缘呈瓣状近似圆形，不粘稠、易挑取；菌体呈短杆状，存在内生孢子。所述硝化细菌为兼性营养型，具有兼性营养型的硝化细菌较少，且多为革兰氏阴性菌，但本专利技术提供的为革兰氏阳性菌；其在异养条件下生长迅速，在自养环境中硝化能力较强。另外，试验发现：所述硝化细菌的硝化途径与传统的NH4+→NO2→NO2-的分步硝化不同；这一硝化细菌具有两条独立的硝化途径，分别是：NH4+→NO2-和NH4+→NO3-，其中，前者为主要代谢途径。同时，将CNOx进行分子生物学鉴定，发现其与Rhodococcuszopfii相似度最高，但相似度仅有96.3％，＜97％。综合判断，本专利技术提供的硝化细菌CNOx为一个新的种。本专利技术还提供了所述硝化细菌CNOx在处理高氨氮废水中的应用。可根据本领域的常规技术，将所述硝化细菌接种到待处理的废水中进行处理。一种实施方式为：将所述硝化细菌CNOx的菌液(活菌浓度≥108CFU/mL)按20％～50％的体积比接种到装有待处理废水的好氧池中。另一种实施方式为：将所述硝化细菌CNOx的菌液(活菌浓度≥108CFU/mL)按10％～30％的体积比接种到SBR反应器中；菌种接入后的富集驯化程序如下：前1～2天不进出液，使接入的硝化菌种适应于土著微生物群落，接下来的1～2天低负荷进水(进水含20％的废水和80％的自来水)，此后逐渐提高进水负荷，直至进水满负荷运行。驯化完成后，可根据额定进水负荷进行后续污水处理。下面将结合本专利技术实施例中的附图，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一株红球菌，其特征在于：于2020年12月17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，菌种名称：红球菌(Rhodococcus sp.)CNOx，保藏号为CGMCC No.21393。/n

【技术特征摘要】
1.一株红球菌，其特征在于：于2020年12月17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，菌种名称：红球菌(Rhodococcussp.)CNOx，保藏号为CGMCCNo.21393。


2.一株红球菌，其特征在于：其16SrDNA序列如SEQIDNO：1所示。


3.一株红球菌，其特征在于：所述红球菌为硝化细菌，革兰氏阳性菌，兼性营养型，菌落呈乳白色，表面凸起有光泽，边缘呈花瓣状近似圆形。


4.权利要求1～3任意一项所述红球菌在污水处理和/或垃圾处理中的应用。


5.根据权利要求3所述应用，其特征在于：所述红球菌在生物脱氮中的应用。


6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东，曹沁，陈意超，赖生平，聂明建，杨洪伟，廖杰，高雪莉，
申请(专利权)人：中国科学院成都生物研究所，重庆德润环境有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51