[发明专利]用于在高溶解氧水平下脱氮的微生物组合物和方法

说明书

本发明提供用于脱氮的组合物和方法。

相关申请

本申请要求2015年5月5日提交的美国临时申请号62/157,327的优先权和权益，其内容以其整体通过引用并入本文。

序列表的通过引用并入

在2016年4月29日创建且大小为14.5 KB的命名为“BIOW-014-001WO-SequenceListing.txt”的文本文件的内容以其整体通过引用并入本文。

发明领域

本发明涉及含有微生物的水处理组合物和使用所述组合物以去除水中的硝酸盐水平的方法。

发明背景

从水系统实施生物去除无机含氮化合物诸如铵(NH₄⁺)和硝酸盐(NO₃^-)长期是废水工程师和其他水处理专业人员感兴趣的话题。这些化合物促成富营养化，并且对许多水生生物有毒；因此，它们在经处理的废水和清洁水系统(诸如池塘、湖泊和水库)中的存在是不希望的(Shannon等人，2008)。在过去，自养硝化和脱氮细菌(将NH₄⁺转化为N₂，以NO₃^-作为中间体)的组合被认为是实现此类补救的唯一方法。然而，20世纪后半叶期间几种细菌分类群中新型代谢途径的发现迫使重新评估该范式(Schmidt等人，1987)。

硝化和脱氮细菌是行星的氮循环的组成部分。三种主要类型的细菌催化以上所示转化。氨氧化细菌(AOB)是属于变形菌门的需氧化学自养型，其含有菌种诸如亚硝化单胞菌（Nitrosomonas）、亚硝化球菌 （Nitrosococcus）和硝化螺菌（Nitrospira）(Koops和Pommererening-Röser, 2001)。这些通过氨单加氧酶的作用将氨(NH₄⁺)转化为羟胺(NH₂OH)(反应式1)。然后羟胺通过羟胺氧化还原酶转化为亚硝酸盐(NO₂^-)(反应式2)。这些生物体的倍增时间范围为8-24小时，这取决于营养物可用性(Hommes等人，2003)。

NH₃ + O₂ + 2H⁺ + 2e⁻ → NH₂OH + H₂O (1)

NH₂OH + H₂O → NO₂^- + 5H⁺ + 4e⁻ (2)

然后，第二组变形菌门，称为亚硝酸盐氧化细菌(NOB)，用酶亚硝酸盐氧化还原酶将亚硝酸盐转化为硝酸盐(反应式3)(Prosser，1989)。这些也是需氧化学自养型，最常见的是硝化细菌属的成员。这些生物体具有20小时的最大倍增时间(Tramper和Grootjen,1986)。

NO₂^- + H₂O → NO₃^- + 2H⁺ + 2e⁻ (3)