[发明专利]一株反硝化细菌及其在水体中与湿地植物协同脱氮的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一株反硝化细菌及其在水体中与湿地植物协同脱氮的应用，属于环境微生物领域。

背景技术

随着水体富营养化的日益严重，氮素尤其是氨氮和亚硝酸氮的存在对许多水产动物有一定的毒害作用，去除水中氮素污染已经成为当今水污染防治领域的一个热点问题。人工湿地技术由于其具有易于建立、易于管理、造价低、能耗低、有利于生态恢复等优点，在污水处理中得到广泛应用。研究表明，湿地中植物的吸收作用十分有限，其贡献率一般不超过TN去除率的10％，人工湿地对氮的去除主要依靠微生物的氨化、硝化和反硝化作用。然而湿地微生物的反硝化作用在自然条件下生物作用难以得到充分发挥，使得人工湿地对氮的去除率相对较低且不稳定，一般在40％-60％左右。如何提高微生物的作用，增加氮的处理效果是当今人工湿地研究的一个核心问题。

生物脱氮是从废水中去除氮素污染的最经济也是对环境最有宜的方法。近年来，反硝化细菌的研究成为污水处理的热点，它作为污水脱氮的一种生物方式，对于控制水体富营养化、处理污水等环境问题有很广阔的应用前景。目前，反硝化脱氮技术主要集中在发展生物脱氮技术的新工艺和新概念、污水处理系统中微生物群落结构、菌株选育等方面，而反硝化细菌在实际应用中的功能稳定性，能否适应环境的变化等内容相关研究甚少。

香蒲作为湿地中的主要大型水生维管束植物之一，是自然及人工湿地的重要组成部分，在湿地脱氮及去除其他污染物的过程中起着重要作用。孙瑞莲等发现香蒲处理较低浓度铵态氮和总氮污染水体时效果显著；钱鸣飞等发现香蒲人工湿地系统对总氮的平均去除率为58.53％。从南四湖人工湿地植物香蒲根际土壤中筛选出一株脱氮效率高的反硝化细菌，可以为今后利用微生物强化治理南四湖氮素污染的工程应用提供基础资料和菌种来源。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的之一是提供一株反硝化细菌，该细菌具有高效脱除水中氮素的能力。本发明的另一个目的是提供一种培养条件，使该细菌表现出更强的异样脱氮能力。本发明的另一个目的是提供新的细菌在水体中与湿地植物协同进行生物脱氮，单独使用该细菌便可有效去除水体中的氮素。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一株反硝化细菌，该菌株命名为Paenibacillus sp.XP1，属于类芽孢杆菌属的类芽孢杆菌，已于2011年4月10日保藏于中国典型培养物保藏中心，其保藏编号为：CCTCC NO：M2011120。其菌学特征为：细胞呈短杆状，直径约为(0.25-0.3)×(0.6-0.8)μm；菌落乳白色，奶油状、圆形、边缘整齐、致密、半透明、光滑；革兰氏染色为阴性；最适碳源为柠檬酸钠；在碳源为柠檬酸钠，氮源为硝酸钾时，最佳C/N为7；最佳初始氮浓度为30mg/L；pH在7.0～9.0之间时，有良好的脱氮能力，最适pH为8.0。

该菌株能够有效脱除水体中的总氮浓度，适用于较高浓度亚硝酸盐或硝酸盐废水的处理，具有更加广泛的适应性。其脱氮条件包括：本发明菌株在氮素含量较高的水体中作用显著，具有广泛的适应性，可利用的碳源丰富，pH 7.0～9.0。其最佳脱氮条件为：最适碳源为柠檬酸钠，在碳源为柠檬酸钠，氮源为硝酸钾时，最佳C/N为7，最佳初始氮浓度为30mg/L，该最适pH值8.0。

具体应用时，使用方法为：

(1)使用前用反硝化培养基活化菌株：将保藏培养基斜面上保存的类芽孢杆菌菌株XP1用接种环刮取1环菌苔，接种入装有200mL保藏培养基或反硝化培养基的250mL锥形瓶中，30℃恒温培养箱静置培养12h，即可获得菌株。

(2)将活化后的菌液接种于待处理的含氮废水中，投加量为受处理废水体积的10％，pH值范围在7.0～9.0之间，定时取样检测TN去除情况。

(3)检测方法

TN：过硫酸钾氧化-紫外分光光度法；

参照中国环境科学出版社出版的《水和废水检测分析方法》(第四版)。

OD值：采用UV-2450紫外分光光度计(Shimadzu)，在波长600nm下测定培养液的OD值。