[发明专利]一株高盐异养硝化-好氧反硝化除磷的小短杆菌及其在废水处理中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一株小短杆菌（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。

背景技术

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Cl^-、Na⁺、Ca²⁺、SO₄^2-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COD、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ANNAMOX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。

筛选耐盐的高效菌种也是解决高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。

本发明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。

发明内容

本发明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1409bp。