本发明专利技术涉及一株高盐兼具异养硝化-好氧反硝化与除磷功能的小短杆菌（Brachybacterium）及其在废水处理中的应用。该菌株对高盐环境耐受能力强，在高盐条件生长良好，并且可以利用有机碳为唯一碳源，氨氮为唯一氮源进行新陈代谢，通过异养硝化-好氧反硝化作用把氨氮直接转为气体产物，实现脱氮；该菌株也能以硝酸盐氮为唯一氮源，通过好氧反硝化作用将硝酸盐氮转化为气体产物；还能在好氧条件下将无机磷摄入体内转化为自身组分进而去除污水中磷元素。将该菌株应用于高盐废水的处理，可实现单一好氧条件下氮磷的同步去除，有助于有效解决高盐条件下生物除碳除磷脱氮的的难题，应用前景广阔。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一株小短杆菌(Brachybacterium)及其在高盐废水处理中的应用。该菌株具有异养硝化-好氧反硝化的功能，可以在高盐条件下实现同步硝化反硝化脱氮的过程，同时完成污水中含磷污染物的去除。
技术介绍
高盐废水是指总含盐量(以NaCl含量计)至少为1%的废水，这些废水除含有大量高浓度的有机物外，还含有大量的无机盐，如Cr、Na+、Ca2+、S042_等。随着海水直接利用以及高含盐工业废水的大量排放，对高盐废水处理提出了新的要求，高盐废水中的高浓度有机物或营养物，如C0D、N、P等，对水体环境造成巨大压力，可能加剧江河湖泊富营养化的进程；高盐废水渗入土壤系统后也会造成土壤生物、植物因脱水而死亡，进而破坏土壤生态系统。传统的生物脱氮是在微生物的作用下将污水中的有机氮和氨态氮转化为N2的过程，包括硝化和反硝化两个反应过程。另一方面，生物除磷工艺则通过释/吸磷过程，最终通过将被细菌过量摄取的磷随剩余污泥排出系统而达到除磷目的。生物脱氮除磷机制的差异使得这两个过程本身就难以统一，产生矛盾的根本原因是不同功能的微生物所需要的最佳生长条件不同。硝化需要长泥 龄的硝化细菌和好氧条件，反硝化需要短泥龄的反硝化菌和缺氧条件，释磷需要短泥龄的聚磷菌和厌氧条件，而吸磷则需要好氧条件。此外，反硝化菌和聚磷菌之间还存在着因生活污水中碳源不足而产生的竞争关系。生物脱氮除磷工艺的发展也主要是围绕着在同一污水处理系统中实现脱氮与除磷的矛盾展开的。但是，因高盐度对常规生物处理系统中微生物的正常代谢会产生不利的影响，主要包括:渗透压偏高，微生物细胞质壁分离，使生长受到阻碍甚至死亡；微生物代谢酶活性受阻；水体密度增加，影响污泥沉降效果等。因此，在高盐条件下除磷脱氮效率都会大大降低，生物脱氮与除磷过程中存在的问题也变得更加复杂，围绕高盐条件下脱氮除磷新工艺的探索也一直广受重视。非高盐条件下的生物脱氮除磷研究近年来已有较大进展，出现了 SHARON、CANON、OLAND和ΑΝΝΑΜ0Χ等新型脱氮工艺，但这些工艺仍未摆脱好氧厌氧结合的两段式生物脱氮的限制；在生物除磷方面，发现了特殊的反硝化聚磷菌(DPB)，可在缺氧/厌氧交替的环境下实现硝酸盐氮和磷的同步去除。随着研究的深入，研究者也发现了特殊的异养硝化-好氧反硝化细菌，这类细菌能够在好氧条件下实现氨氮和总氮的同步去除，解决了硝化和反硝化的矛盾。筛选并发现具有特殊脱氮除磷功能的微生物一直是生物脱氮除磷研究领域的热点和趋势。筛选耐盐的闻效菌种也是解决闻盐条件下废水处理的有效途径和研究者关注的焦点。近些年来，有研究者通过培养驯化出耐高盐的菌种，以及从自然界高盐环境中分离出耐盐菌和嗜盐菌，并将其应用于高盐废水处理取得了较好的效果，如Woolard等从大盐湖的土壤中筛选的嗜盐菌在SBR反应器中能够有效处理高盐含酚废水。然而，国内外对高盐废水的报导大多数关注点在于有机物和氮素的去除，目前几乎没有对高盐条件下具有除磷能力菌种的报道，在高盐度条件下实现废水的同步脱氮除磷更是一项具有挑战性的课题。本专利技术分离出一株小短杆菌(Brachybacterium),发现其具有耐高盐兼具异养硝化-好氧反硝化的能力；进一步发现这种细菌在单一好氧条件下兼有同步除磷的能力。利用这类具有特殊性质的细菌的生理特性和代谢机理，基于硝化过程可以是异养细菌的生理行为，而反硝化和除磷过程可以在好氧条件下进行，使得可以在高盐条件的同一好氧环境下完成脱氮除磷，能够较好的克服上述提到的传统生物处理中存在的矛盾问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种高盐兼具异养硝化-好氧反硝化和好氧摄磷能力的菌株及其在废水处理中的应用。本专利技术提供的小短杆菌(Brachybacterium)菌株已于2012年3月29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(简称CGMCC)，保藏号为CGMCC N0.5947。本专利技术所提·供的菌株，具有以下表型特征:在25_35°C下，营养琼脂培养基上培养16-32h后，菌落表面光滑，浅黄色；通过革兰氏染色后在显微镜下呈阳性，菌体呈短杆状，大小为(0.6-1.2) μ mX (1.5-6.0) μ m,菌落较小,扁平。该菌株的16S rRNA基因序列特征:其16S rRNA具有如序列表中序列I所示的核苷酸序列，序列长度为1409bp。根据其形态特征和生理生化特征及其16S rRNA基因序列在Genbank中的检索结果，鉴定该菌株为小短杆菌(Brachybacterium)。根据该菌株耐盐性能实验结果,小短杆菌(Brachybacterium)耐盐范围(以 NaCl 计)为 1_13%。本专利技术所提供的小短杆菌(Brachybacterium)能够在高盐条件下，以有机物为电子受体，NH4+为电子供体，将NH4+氧化为NOf或NO3-;能够在好氧的条件下，以有机物为电子供体，N02_或N03_为电子受体，将其还原为氮气；还能够在好氧条件下，将无机磷摄入体内转化为自身组分进而实现去除污水中磷元素的目的。本专利技术所提供的小短杆菌(Brachybacterium)可用于同步脱氮除磷,在实际应用中，可将菌株置于高盐废水中实现氮磷同步去除的目的。所述废水的碳氮比可为3.7-12，优选为9-12。所述废水的温度可为20_40°C，优选为25_30°C。所述废水的pH可为6.5-8.0，优选为6.5-7.5。本专利技术的小短杆菌(Brachybacterium)及其应用与现有技术相比较有如下有益效果:(I)本专利技术的小短杆菌(Brachybacterium)菌株对高盐的耐受力强,能够在高盐、好氧条件下实现好氧条件下氮磷的同步去除，解决了高盐对传统生物处理过程的限制以及传统废水处理中生物脱氮除磷需要采取厌氧释磷、缺氧反硝化、好氧硝化吸磷分段处理的瓶颈问题；(2)硝化和反硝化偶联进行，反硝化过程中产生的碱度可以很好的弥补硝化过程中产生的酸度，整个过程无需加碱调节pH ;相比自养硝化细菌，异养硝化细菌的生长速率快、细胞产率高，可以有效解决自养硝化细菌增值缓慢、系统水力停留时间长的问题；(3)脱氮和除磷同步进行，解决了反硝化菌和聚磷菌对碳源的竞争问题；(4)采用本专利技术，在传统活性污泥法的二级生化处理系统，可以完成碳氮磷的同步去除，无须构建新的反应器，最大限度的简化了工艺流程，节省了设备和投资的成本，因此，具有较好的经济效益和环保效益；(5)本专利技术适用于高含盐废水的脱氮除磷处理，应用前景广阔，具有很好的社会效.、/■Mo以下结合具体实施方式对本专利技术进行详细描述。实施例仅为举例说明，本专利技术的范围并不以具体实施方法为限，而是由权利要求的范围加以限定。附图说明附图1小短杆菌(Brachybacterium)在盐度为3%时对氮素和磷酸盐的降解曲线附图2小短杆菌(Brachybacterium)在不同盐度下对氨氮的降解曲线附图3小短杆菌(Brachybacterium)在不同盐度下对磷酸盐的降解曲线附图4小短杆菌(Brachybacterium)在不同pH条件下的脱氮曲线附图5小短杆菌(Brachybacterium)在不同pH条件下的除磷曲线附图6小短杆菌(Brachybacterium)在不同温度条件下的脱氮曲线附图7小短杆菌(Brac本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高盐兼具异养硝化?好氧反硝化和除磷功能的小短杆菌Brachybacteriumi菌株，其特征是所述小短杆菌Brachybacteriumi可用于含盐废水处理，能够在单一好氧条件下实现同步脱氮和除磷。
【技术特征摘要】
1.一种高盐兼具异养硝化-好氧反硝化和除磷功能的小短杆菌Brachybacteriumi菌株，其特征是所述小短杆菌Brachybacteriumi可用于含盐废水处理,能够在单一好氧条件下实现同步脱氮和除磷。2.根据权利要求1所述的小短杆菌Brachybacterium,其特征在于:该小短杆菌菌株的16SrRNA基因如序列表SEQ ID N0.1所示的核苷酸序列，序列长度为1409bp，菌株保藏号为CGMCC N0.5947。3.根据权利要求1所述的小短杆菌Brachybacterium,其特征在于:在30_40°C下,营养琼脂培养基上培养16_32h后，菌落表面光滑，浅黄色；通过革兰氏染色后在显微镜下呈阳性，菌体呈短杆状，大小为(0.6-1.2) μπιΧ (1.5-6.0) μ m，菌落较小，扁平。4.权利要求1所述的小短杆菌Brachybacterium在废水处理中的应用，其特征在于:能够以有机物为电子受体，NH4+为电子供体，将NH4+氧化为NO...
【专利技术属性】
技术研发人员：倪晋仁，邓若男，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：
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