[发明专利]一种耐盐并具有低温生物脱氮功能的施氏假单胞菌

说明书

技术领域

本发明涉及微生物领域，具体涉及一种具有低温脱硝生物学活性的细菌，培养该细菌的方法，以该菌为主要组成成分的生物脱硝剂的制备，及其在水体氮素降解中的应用。

背景技术

近年来，随着氮肥的使用及高密度水产养殖的发展，带来巨大经济效益，但同时也造成了严重的环境问题。因氮磷元素含量过高而造成的富营养化情况在水产养殖中频繁出现，导致水质恶化及生物平衡遭到破坏外，其中的氨氮和亚硝态氮对养殖动物还具有较强毒性，特别是亚硝态氮，其在养殖条件下转化速率过低使得水体中的亚硝酸盐积累量过高，尤其是大雨过后，亚硝酸盐含量极其容易超标，由此造成的水产养殖动物病害甚至死亡现象已多见报道。如在对虾养殖中，亚硝酸盐含量超过0.1ppm达到0.3ppm以上时，很容易造成对虾中毒，且不易抢救。传统上采用活性污泥直接投入，后又采用固定化光合细菌进行脱氮处理。人们曾利用硝化菌群除氮，但是硝化作用的最终产物是硝酸盐，会破坏生物圈氮素的平衡且该产物能诱发人类的高铁血红蛋白症。由于在鱼虾养殖过程中必须充氧来保证水中的溶解氧量，那么厌氧反硝化细菌的脱氮作用也不能得到充分发挥。因此，人们将注意力转移到好氧反硝化细菌，因为其可以在有氧条件下进行反硝化将硝酸盐和亚硝酸盐转化成气态氮，与传统的生物脱氮工艺相比，好氧反硝化细菌的出现可以使生物脱氮在同一反应器中完成，实现真正意义上的同步硝化反硝化。目前关于利用好氧反硝化细菌实现的生物脱氮已经有成功应用的报道。利用好氧反硝化细菌发展好氧脱氮技术具有以下几个优点：第一﹑使硝化-反硝化反应在同一个反应器中进行，可以大大减少占地面积和建设资金；第二﹑使用好氧反硝化细菌可以减少处理过程中加入调节系统pH的化学物质，降低成本；第三﹑在处理过程中好氧反硝化细菌更容易控制。

目前已报道的好氧反硝化细菌大多存在亚硝态氮的脱除能力不强，温度对脱除效率影响大（25℃以下脱除效率不高），缺乏对高浓度的亚硝酸盐的耐受性，菌株在高盐度水体中脱氮活性低，处理时间过长，效率不高等问题。

发明内容

本发明公开了一株具有低温脱氮生物活性细菌，该细菌具有较高的反硝化活性和单株亚硝态氮脱除能力。这类菌株是好氧反硝化细菌，在低温条件下即能有效地将NO₂^--N直接转化成菌体的自身组成物质，也能将NO₂^--N通过反硝化作用转化为各种氮元素的气体形式如NO，N₂O和N₂等逸出。更具体地，这类细菌是施氏假单胞菌DN-3，分类命名：施氏假单胞菌，拉丁名：Pseudomonas stutzeri。其在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的保藏号为CGMCC No.8291，保藏时间：2013年10月08日，保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所。

本发明以现有的常温脱硝菌施氏假单胞菌DN-2（保藏号：CGMCC No.2917）为原始菌，经长期反复低温驯化﹑活性检验，获得了具有低温脱硝活性的菌株DN-3。具体地，对常温脱硝菌在18℃的温度下进行低温驯化，每一阶段驯化后的细菌都进行脱亚硝态氮活性的测定。

本发明的施氏假单胞菌DN-3可以在15～30℃、90～150r/min的摇瓶转速、pH7.0～10.0的条件下，在每升含0.5～4.0g NaNO₂，2～10g CH₃COONa，0.01～0.05g MgSO₄，0.01～0.05gMnSO₄，0.01～0.05g FeSO₄，0.5～1.0g K₂HPO₄，0.1～0.5g NaH₂PO₄的培养基中培养。

更优选的培养条件是：施氏假单胞菌DN-3在30℃、120r/min的摇瓶转速、pH8.5条件下，在每升含0.5g NaNO₂，5g CH₃COONa，0.03g MgSO₄，0.01g MnSO₄，0.01g FeSO₄，0.75g K₂HPO₄，0.25g NaH₂PO₄的培养基中培养。