[发明专利]一种混合菌剂及其在去除甲烷和硝酸盐中的应用

说明书

本发明公开了一种混合菌剂及其在去除甲烷和硝酸盐中的应用，该混合菌剂含有甲基孢囊菌(Methylocystis sp.)菌株M9和生丝微菌(Hyphomicrobium sp.)菌株L1；所述混合菌剂中，甲基孢囊菌菌株M9和生丝微菌菌株L1的活菌含量分别至少达到1.0×10⁸CFU/mL，甲基孢囊菌菌株M9与生丝微菌菌株L1的活菌含量比为1:3～1:15。本发明首次将甲基孢囊菌属和生丝微菌属结合用于缺/厌氧环境下甲烷及硝酸盐污染控制及修复，混合菌剂比Methylocystis sp.单菌剂的甲烷和硝酸盐去除效果更好，更具有工程应用价值。

技术领域

本发明属于微生物领域，具体涉及一种混合菌剂及其在去除甲烷和/或硝酸盐中的应用。

背景技术

甲烷是仅次于二氧化碳的第二大温室气体，但其温室效应约为二氧化碳的25-28倍。甲烷是由厌氧环境下的产甲烷菌作用于有机物发酵而产生，并释放到大气中，因此生物技术是削减甲烷排放最为经济、有效的方法。尤其是甲烷在释放的过程中要经历大范围的厌/缺氧区域，因此，开发能在缺氧环境中去除甲烷的微生物菌剂至关重要。

此外，氮素污染一直是困扰水环境的污染问题。氮污染在严重破坏水生生态系统的同时，也威胁着人类健康和生态平衡。氮氧化物与雨水结合产生酸雨，进入水体导致酸化；工业和生活废水的排放和氮肥的流失导致过量的氮元素排入环境水体，会造成水体的富营养化，同时会使水体沉积物释放更多的甲烷。因此，控制废水中的氮排放是必须解决的重要问题。

硝酸盐是废水中最常见的氮源之一。传统利用反硝化细菌利用有机物作为碳源进行反硝化去除硝酸盐氮的方法会造成碳源浪费，增加废水处理运营成本，而利用甲烷作为碳源，在去除硝酸盐的同时削减了温室气体排放，以废治废，能大大提升经济效益和环境效益。

缺/厌氧环境下硝酸盐还原耦合甲烷氧化的发现为同步削减温室气体排放和氮素污染提供了新的技术途径。然而，目前普遍研究的硝酸盐还原耦合厌氧甲烷氧化的功能微生物生长极其缓慢，倍增时间达到2周甚至1个月以上，对目标污染物的去除效率较低，限制了该方法在实际工程领域的应用。因此，制备出能同步去除甲烷和硝酸盐的高效混合菌剂是解决硝酸盐还原耦合甲烷氧化工程化应用的关键瓶颈问题，对其实际应用具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以在缺/厌氧环境下高效同步去除甲烷和/或硝酸盐的混合菌剂，减少甲烷排放量，削减温室效应，同时有效去除水体中的硝酸盐，减轻水体富营养化，为同步削减甲烷和硝酸盐排放提供新的工程技术应用途径。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种混合菌剂，含有甲基孢囊菌菌株M9和生丝微菌菌株L1；

所述的甲基孢囊菌(Methylocystis sp.)菌株M9是从甲烷厌氧氧化反应器中分离得到，其菌落呈圆形，白色，微隆起，不透明，表面光滑，较湿润，菌落边缘整齐；革兰氏染色为阴性；所述菌株的生理生化鉴定实验结果如下：柠檬酸盐(阳性)、明胶液化(阴性)、H₂S产生(阳性)、甲基红试验(阴性)、淀粉水解(阳性)、吲哚实验(阴性)、接触酶(阳性)、硝酸盐还原(阳性)。

菌株M9的16S rDNA序列如SEQ ID NO.1所示，通过进化树分析，其分类位置与甲基孢囊菌(Methylocystis sp.)最为接近；

综合以上可鉴定菌株M9为甲基孢囊菌(Methylocystis sp.)。

所述的生丝微菌(Hyphomicrobium sp.)菌株L1是从甲烷厌氧氧化反应器中分离得到，其菌落是褐色，杆状细菌，尖端呈椭圆形，出芽繁殖；革兰氏染色为阴性；所述菌株的生理生化鉴定实验结果如下：柠檬酸盐(阳性)、明胶液化(阴性)、H₂S产生(阴性)、甲基红试验(阴性)、淀粉水解(阳性)、吲哚实验(阴性)、接触酶(阳性)、硝酸盐还原(阳性)。