[发明专利]一株兼具异养硝化-好氧反硝化与除磷功能的喹啉降解菌QL2及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一株兼具异养硝化-好氧反硝化与除磷功能的喹啉降解菌QL2及其应用。该喹啉降解菌QL2属于红球菌(Rhodococcus sp.)，具有降解喹啉的功能，同时还兼有异养硝化-好氧反硝化的功能，并可以在同步硝化反硝化脱氮的过程中完成污水中含磷污染物的去除，从而达到污水中难降解有机物的去除和同步生物脱氮除磷的目的。 

背景技术

喹啉及其衍生物是典型的多环芳香含氮杂环化合物，用途十分广泛，可用于医药、农药、染料、催化等诸多化工领域，因此在环境中的分布比较广，且由于良好的水溶性和扩散性，已成为土壤、地表水及地下水中常见的污染物。喹啉具有毒性，对生物体有致癌、致畸、致突变性。如果这类污染物不妥善处理而排放到环境中，则会对环境和生态系统产生严重影响。因此，寻找有效去除喹啉的方法具有十分重要的意义。 

与物理和化学方法相比，生物处理法具有处理量大、成本较低、条件温和及不产生二次污染等特点，更符合构建环境友好型及资源节约型社会的要求。近年来，生物强化技术在不改变现有处理设施的基础上，通过特定功能微生物的添加，提高原有生物处理系统对目标污染物的去除效果，大大提高了污水处理能力，因而越来越引起人们的重视。 

从20世纪70年代以来，国外研究者就开始分离降解喹啉的微生物，其中以假单胞菌属（Pseudomonas sp.）最多，其他菌属的较少。但到目前为止，对于此类化合物的生物降解研究仍相当有限。喹啉降解菌的其他功能的研究更是少之又少。 

水体富营养化污染的日益严重，使得人们越开越重视污水中的脱氮问题。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。其中包括好氧自养硝化和厌氧异养反硝化两个反应过程。但是，生物脱氮过程中硝化细菌和反硝化细菌生理机制的差异导致了基于硝化反硝化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，脱氮效率不佳。 

生物除磷工艺被认为是目前较为经济的除磷方法，其基本原理是聚磷菌（Poly-phosphate-Accumulatuing Organisms，PAOs）的好氧吸磷-厌氧释磷过程：通过排泥的方式将被细菌过量摄取的磷随剩余污泥排出系统即可实现除磷的目的。 

传统生物脱氮除磷一般要涉及脱氮的硝化和反硝化过程，除磷的释磷和吸磷等过程， 而其发生机制的差异使得这两个过程本身就是一个矛盾统一体。各个阶段的目的不同，直接导致其微生物组成、基质类型及对环境条件的要求也各不相同，因而在同一处理系统中同时完成脱氮除磷就不可避免地会产生一系列矛盾。硝化菌作为硝化过程的主体菌需要长的泥龄和好氧环境，而作为反硝化过程主体菌的反硝化菌则需要短泥龄和缺氧环境，除磷过程中聚磷菌需要的是短泥龄和厌氧环境，而吸磷过程则需要在好氧环境下才能发生。除此之外，释磷过程和反硝化作用之间还存在着碳源不足的情况下会发生竞争关系，而硝化过程又存在着对碳源的排斥作用，因此在整个处理系统中形成了碳源供需不平衡的矛盾关系。因此，目前生物脱氮除磷工艺的发展前景主要是致力于解决在同一污水处理系统中实现脱氮除磷的矛盾。传统脱氮除磷工艺中这些矛盾的存在，直接造成我国大多数污水处理厂出现运行成本高、能耗大、脱氮除磷效果不稳定、出水氮磷难以同时达标且达标率较低等多种亟待解决的问题。开发高效节能且环境友好型的污水处理工艺已经迫在眉睫。 

本发明是从某钢铁厂焦化废水生物处理系统中的曝气池回流污泥中取样，经驯化、分离及纯化得到的一株红球菌Rhodococcus sp.QL2，发现其具有降解喹啉的能力；进一步研究发现菌株QL2具有异养硝化-好氧反硝化的能力且在单一好氧条件下兼有除磷的能力。 

发明内容

本发明的目的是提供一株可有效解决有机污染物喹啉并用于环境污染治理的新菌株——红球菌Rhodococcus sp.QL2。本发明提供的菌株QL2具备快速降解喹啉的同时还能同步去除废水中氮磷的特性，为废水中难降解有机物和氮磷的同步去除提供了新的思路。 

本发明所提供的喹啉降解菌QL2取自某钢铁厂焦化废水生物处理系统中的曝气池回流污泥。在含有喹啉的富集培养基中驯化培养，再在以喹啉为唯一碳源、氮源和能源的无机盐培养基中进行驯化培养，并通过平板划线分离纯化得到。