[发明专利]一种好氧反硝化组合菌剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种好氧反硝化组合菌剂及其制备方法和应用，属于废水处理技术领域。本发明提供了一种门多萨假单胞菌IHB602、甲基杆菌DC‑1和施氏假单胞菌IHB618，所述的菌可用于废水处理，显著提高废水中无机氮的去除效率，共聚集能力强，且其制备方法及应用工艺简单，可显著降低能耗及成本，对于废水处理具有重要的意义。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种好氧反硝化组合菌剂及其制备方法和应用。

背景技术

废水处理是指利用物理、化学和生物的方法对废水进行处理，使废水净化，减少污染，以至达到废水回收、复用，充分利用水资源。其主要包括生活污水、工业废水等。废水处理方法包括物理处理法(如重力分离法、离心分离法、筛滤截留法和活性炭吸附法)、化学处理法及生物处理法。生物处理法主要是通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机污染物，转化为稳定、无害的物质的废水处理法，根据作用微生物的不同，生物处理法又可分为需氧生物处理和厌氧生物处理两种类型。

氮的去除效率是废水处理中最重要的问题之一。由于常规的生物脱氮涉及好氧硝化和厌氧反硝化两个过程，两类菌群对溶氧和有机碳的需求不同，这两个过程始终在不同的反应器中或在一个具有不同时间顺序的反应器中分别运行，从而导致工艺操作复杂，运行能耗和成本高。好氧反硝化技术提供了一种克服以上常规反硝化技术缺点的方法，在好氧条件下将硝酸盐转化为氮气。好氧反硝化菌剂强化应用虽然在短期内就可以有效增加污水处理系统的脱氮效能(Duan et al.,2015；Chen et al.,2019)，然而仍存在强化菌群流失严重，无法长期稳定地维持在系统中(Chen et al.,2015)。如在悬浮污泥的中试规模SBR中添加好氧反硝化菌株LAD9、GAD3和GAD4进行生物强化，长期运行后无法检测到这些菌株，暗示功能菌流失(Chen et al.,2015)。研究表明，生物膜显示出良好的微生物保留能力和生物质的高度维持优势(De et al.,2018)。因此，利用好氧反硝化细菌在生物膜系统中的强化应用，为解决上述问题提供了新的路径(Yang et al.,2018)。采用好氧反硝化细菌-生物膜系统的前提是能够让降解污染物的菌群与促进生物膜形成菌群组合起来应用，目前仍然存在一定问题，例如促进生物膜形成的细菌可能无法耐受污水中高浓度的污染物，降解污染物的细菌因难以完全固定在生物膜中而流失。此外，促进生物膜形成的细菌和降解污染物细菌共存时，菌群的生长可能会受到相互抑制(Li et al.,2008)。这些问题都可能会降低污水处理效率，达不到理想的去污效果。解决上述问题的理想方案之一是进一步通过筛选获得既能够促进生物膜形成又能高效去除高浓度污染物的菌株。

微生物聚集是生物膜发育和活性污泥絮凝的重要一步。微生物在同一物种中的粘附能力称为自聚集，不同种的微生物相互粘附的能力称为共聚集。自聚集和共聚集都是生物膜形成的重要基础(Arzmi et al.,2015)。研究表明，具有大量细胞外聚合物形成能力的自聚集菌株通过桥接介导非聚集菌株之间的共聚集，促进多物种淡水生物膜的发展(Simoes et al.,2008)。共聚集有助于将微生物物种整合到生物膜中，促进基因和代谢物的交换，并支持微生物在各种环境条件下的生存(Katharios-Lanwermeyer et al.,2014)。

目前，兼具自聚集好氧反硝化能力的菌株报道较少(Wang et al.,2018；Hong etal.,2019)，且未见对其共聚集能力的评价，未获得共聚集最优组合菌剂，进而没有对共聚集菌剂强化应用的潜能开展评估。因此，开发共聚集能力更好的组合菌剂，并将其应用于废水处理中，对于废水处理具有重要的意义。

发明内容