[发明专利]一株高盐生物脱氮的小短杆菌菌株及在废水处理中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物脱氮领域，特别涉及一种用于高盐生物脱氮的小短杆菌菌株（Brachybacterium）及其应用。

背景技术

随着社会的进步和经济的发展，我国各类水体富营养化污染日益严重，蓝藻赤潮问题频发，对水体安全和人体健康造成了巨大的损害。氮、磷等营养物质过剩是引发水体富营养化的根本原因，一般认为当水体中N浓度>0.2mg/l、P浓度>0.02mg/l时就可能出现富营养化现象。生活污水是氮、磷等营养物质的最大排放源；为此，我国一直致力于开发各种各样的生活污水脱氮除磷工艺以从根本上防止富营养化问题的发生。

生物脱氮技术是目前应用最广的污水脱氮技术，基本原理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。其中包括硝化和反硝化两个反应过程。硝化反应是由一群自养好氧微生物完成的，它分为两个阶段，分别由亚硝酸菌和硝酸菌两种菌完成。第一步是由亚硝酸菌将NH₄⁺氧化为NO₂^-，第二步是由硝酸菌将NO₂^-进一步氧化为NO₃^-。反硝化反应是由一群异养型兼性厌氧微生物完成的，是指在无氧或低氧条件下，反硝化细菌将NO₂^-和NO₃^-还原为氮气的过程。由上述基本原理可以看出，生物脱氮过程本身就存在着矛盾：硝化反应需要较长的污泥龄和好氧条件，大量有机物存在时会造成硝化细菌的流失；而反硝化细菌则需要较短的污泥龄和缺氧条件，高度依赖有机物为其脱氮过程提供电子供体。因硝化细菌和反硝化细菌生理机制的差异导致了基于该理论的污水脱氮技术工艺冗长，能耗大，占地面积大，且对环境变化非常敏感，尤其在高盐条件下脱氮效率不佳。

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。这些原因会导致微生物对污染物的去除率明显降低，出水难以达标。

近些年来，有研究者通过选择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，将其应用于高盐废水处理，取得了一定处理效果。但就现有研究来看，高盐废水中的生物脱氮效果并不十分理想。

本申请的发明人分离出一株小短杆菌（Brachybacterium），发现其能够耐高盐并且兼具异养硝化-好氧反硝化的能力；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，而反硝化过程可以在好氧条件下进行，使得可在高盐条件的同一好氧环境下完成脱氮过程，能够较好克服传统生物处理过程中存在的矛盾。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高盐生物脱氮的小短杆菌菌株及其在高盐废水处理中的应用。

本发明提供的小短杆菌（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 No.5947。

本发明所提供的菌株，具有以下表型特征：在25-35℃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）μm×（1.5-6.0）μm，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1所示的核苷酸序列，序列长度为1360bp。

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%。