CN104711211B - 一种食异源鞘氨醇菌lh‑n22及其微生物菌剂与用途 - Google Patents

一种食异源鞘氨醇菌lh‑n22及其微生物菌剂与用途 Download PDF

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Abstract

本发明是一种食异源鞘氨醇菌（Sphingobium xenophagum）LH‑N22，其保藏号为 CGMCC No.6973。本发明还公开了一种食异源鞘氨醇菌的微生物菌剂，该微生物菌剂包含前述食异源鞘氨醇菌LH‑N22。本发明食异源鞘氨醇菌菌株及其微生物菌剂可以在废水处理中应用。该菌株对高盐度和氨氮浓度的耐受能力强，具备同步硝化反硝化的能力，在盐度（以NaCl 计）≤10%，氨氮浓度≤1000mg/L，B/C≥0.3的条件下生物脱氮效果好，有效地解决了高盐条件下生物脱氮难题，具有良好的应用前景。

Description

一种食异源鞘氨醇菌LH-N22及其微生物菌剂与用途
技术领域
本发明涉及一种菌株，以及该菌株的微生物菌剂，本发明还公开了该菌株在含氨氮废水处理中的应用。
背景技术
高含盐废水一般指总含盐量（以NaCl含量计）至少为1%的废水，广泛存在于化工、制药、制革、食品、采油、海产品加工等行业。一些工业产品过程排放的有机废水盐度甚至超过20%，与其他废水混合后，盐浓度也往往超过3%。由于高盐工业废水普遍含有高浓度的氨氮（1000~5000mg/L左右），如果不能达标排放，则不符合标准的高盐废水会污染地表、土壤、沿海和河口等，引发诸如富营养化等各种环境问题和生态问题。
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。因此普通生化处理对高盐含氨氮废水难以稳定运行，一直是污水处理的瓶颈。而很多企业利用清水稀释至0.8%以下进行处理，这样不仅造成水资源的浪费，同时也增加处理设施及排污总量。因此，如何有效、经济地实现高含盐废水生物脱氮处理成为亟待解决的科学和工程难点问题。
嗜盐微生物的存在为高含盐废水生物脱氮处理提供新的思路，它是一类生活在高盐环境内的极端微生物，广泛存在于盐场、盐湖、土壤等高盐环境内。根据盐度生存范围（1~30%），嗜盐微生物分为耐盐菌、轻度嗜盐菌、中度嗜盐菌和极端嗜盐菌。这些嗜盐微生物在长期的进化过程中形成独特的高渗环境中生存的能力，具有极为特殊的生理结构和代谢机制。嗜盐微生物的细胞膜、细胞壁结构性成分和功能性成分的稳定性、反应动力学、酶系的性质、代谢途径及信息传递、蛋白质核酸成分及构象等方面为适应高盐环境而具有特异性。这些耐盐机制保证了嗜盐微生物在高盐环境内进行新陈代谢和生长。
近年来，耐盐脱氮废水治理逐渐成为专家学者研究的热点领域，筛选出不同种属的微生物菌株，并取得了一定的成果。如中国公开专利文献CN 102703350 B公开一株高盐兼具异养硝化-好氧反硝化与除磷功能的高地芽孢杆菌（Bacillus alitudinis），可以利用有机碳为唯一碳源，氨氮为唯一氮源进行新陈代谢，通过异养硝化-好氧反硝化作用把氨氮直接转为气体产物，达到脱氮的目的。中国公开专利文献CN 102747014 A、中国公开专利文献CN 102703349 A分别公开了能够在高盐条件下进行生物脱氮的盐水弧菌菌株、小短杆菌菌株及其应用，两株菌均能在溶解氧为2-6mg/L 的含氮废水中即可生物脱氮。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种新的食异源鞘氨醇菌株LH-N22，该菌株具有生物同步硝化反硝化的功能，可以实现高盐条件下生物脱氮的目标。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供了含有前述食异源鞘氨醇菌株LH-N22的微生物菌剂。
本发明所要解决的再一个技术问题是提供前述食异源鞘氨醇菌株LH-N22及其菌剂在（高盐）含氨氮废水处理中的用途。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种食异源鞘氨醇菌（Sphingobium xenophagum）LH-N22，其特点是，其保藏号为CGMCC No.6973。已于2012年12月10日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心CGMCC，保藏编号为CGMCC No. 6973；保藏单位地址：北京市朝阳区大屯路中国科学院微生物研究所，电话：010-64807355。
本发明食异源鞘氨醇菌菌株的16S rRNA基因序列长度为1408bp，根据其形态特征和生理生化特征及其16S rRNA 基因序列在Genbank 中的检索结果，鉴定为食异源鞘氨醇菌（Sphingobium xenophagum）LH-N22，序列表如下所示：
gctgcctata catgcaagtc gaacgagacc ttcgggtcta gtggcgcacg ggtgcgtaac 60
gcgtgggaat ctgcccttgg gttcggaata acttcgggaa actgaagcta ataccggatg 120
atgacgaaag tccaaagatt tatcgcccag ggatgagccc gcgtaggatt agctagttgg 180
tggggtaaag gctcaccaag gcaacgatcc ttagctggtc tgagaggatg atcagccaca 240
ctgggactga gacacggccc agactcctac gggaggcagc agtagggaat attggacaat 300
gggcgaaagc ctgatccagc aatgccgcgt gagtgatgaa ggccttaggg ttgtaaagct 360
cttttacccg agatgataat gacagtatcg ggagaataag ctccggctaa ctccgtgcca 420
gcagccgcgg taatacggag ggagctagcg ttgttcggaa ttactgggcg taaagcgcac 480
gtaggcggcg atttaagtca gaggtgaaag cccggggctc aaccccggaa ctgcctttga 540
gactggattg ctagaatctt ggagaggcga gtggaattcc gagtgtagag gtgaaattcg 600
tagatattcg gaagaacacc agtggcgaag gcggctcgct ggacaagtat tgacgctgag 660
gtgcgaaagc gtggggagca aacaggatta gataccctgg tagtccacgc cgtaaacgat 720
gataactagc tgccggggca catggtgttt cggtggcgca gctaacgcat taagttatcc 780
gcctggggag tacggtcgca agattaaaac tcaaaggaat tgacgggggc ctgcacaagc 840
ggtggagcat gtggtttaat tcgaagcaac gcgcagaacc ttaccagcgt ttgacatcct 900
catcgcggat ttcagagatg atttccttca gttcggctgg atgagtgaca ggtgctgcat 960
ggctgtcgtc agctcgtgtc gtgagatgtt gggttaagtc ccgcaacgag cgcaaccctc 1020
gcctttagtt gccagcattt agttgggtac tctaaaggaa ccgccggtga taagccggag 1080
gaaggtgggg atgacgtcaa gtcctcatgg cccttacgcg ctgggctaca cacgtgctac 1140
aatggcgact acagtgggct gcaaccgtgc gagcggtagc taatctccaa aagtcgtctc 1200
agttcggatt gttctctgca actcgagagc atgaaggcgg aatcgctagt aatcgcggat 1260
cagcatgccg cggtgaatac gttcccaggc cttgtacaca ccgcccgtca caccatggga 1320
tttggattca cccgaaggca ctgcgttaac ccgcaaggga gacaggtgac cacggtgggt 1380
ttagagactg gggtgaagtc gtaacaag 1408
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。本发明还公开了一种食异源鞘氨醇菌的微生物菌剂，其特点是，该微生物菌剂包含以上技术方案所述的食异源鞘氨醇菌（Sphingobium xenophagum）LH-N22。本发明所述的食异源鞘氨醇菌（Sphingobium xenophagum）LH-N22或者一种食异源鞘氨醇菌的微生物菌剂可以用来处理含氨氮废水。其中：所述的含氨氮废水优选为高盐含氨氮废水。所述的高盐含氨氮废水的盐度质量分数优选以NaCl 计≤20%，进一步优选以NaCl 计≤10%；所述的含氨氮废水的氨氮浓度优选≤1000mg/L，进一步优选≤500mg/L；所述的含氨氮废水的B/C优选≥0.3。
选用食异源鞘氨醇菌（Sphingobium xenophagum）LH-N22对（高盐）含氨氮废水进行处理，实现生物同步硝化反硝化过程，实现在高盐条件下生物脱氮的目标。利用食异源鞘氨醇菌株LH-N22（Sphingobium xenophagum）和/或以其为主要成份制备的微生物菌剂或制剂，可用于食品加工、生物酿造、农药、皮革等高盐含氨氮废水的生物处理。
本发明所公开的食异源鞘氨醇菌（Sphingobium xenophagum）LH-N22对高盐的耐受力强，具有较强的氨氮负荷冲击能力，可以实现生物同步硝化反硝化过程，解决了高盐条件下传统生物脱氮处理过程的瓶颈问题。另外采用本发明的菌株或者微生物制剂，可以构建高盐含氨氮废水生物处理系统，最大程度地节省设备和投资的成本，应用前景广阔，具有很好的社会效益和经济效益。
具体实施方式
结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于一下实施例。
实施例1，一种食异源鞘氨醇菌（Sphingobium xenophagum）LH-N22，其保藏号为CGMCC No.6973。可以用来处理含氨氮废水。
实施例2，一种食异源鞘氨醇菌的微生物菌剂，该微生物菌剂包含实施例1所述的食异源鞘氨醇菌（Sphingobium xenophagum）LH-N22。可以用来处理含氨氮废水。微生物菌剂的制备方法可以采用现有技术常规的微生物菌剂的制备方法进行制备。所述的食异源鞘氨醇菌（Sphingobium xenophagum）LH-N22或者权利要求2所述的一种食异源鞘氨醇菌的微生物菌剂在处理含氨氮废水中的用途。实施例1或2中，使用食异源鞘氨醇菌LH-N22菌株或者微生物菌剂进行含氨氮废水处理时，所述的含氨氮废水为高盐含氨氮废水，所述的高盐含氨氮废水的盐度质量分数以NaCl 计最好≤20%，或者≤10%；所述的含氨氮废水的氨氮浓度最好≤1000mg/L，或者≤500mg/L。所述的含氨氮废水的B/C最好≥0.3。
下述实施例3－5中，如无特殊说明，均为常规方法。
实施例3，食异源鞘氨醇菌株（Sphingobium xenophagum）LH-N22的筛选及鉴定方法：
（1）取某盐场污泥样品1g，置于90ml液体培养基（蛋白胨：10g、牛肉膏：5g、NaCl(≤10%)、pH：7.0~8.0、蒸馏水1L）的250mL锥形瓶中，30℃ 170rpm摇床培养72h，富集菌体；
（2）采用平板稀释法进行菌株的初筛。首先将富集的菌体进行等比例稀释，分别稀释成10-1、10-2、10-3、…. 10-7的菌悬液。然后取10-5、10-6、10-7的菌悬液各0.1mL，均匀涂布在预先制备好的高盐固体培养基（蛋白胨：10g、牛肉膏：5g、氯化铵：0.5g、NaCl(≤10%)、琼脂：15~20g、pH：7.0~8.0、蒸馏水1L）上。
（3）菌株复筛。将上述高盐固体培养基长出的单菌落反复进行平板划线，直到确保平板上的单菌落形态一致，取单菌落接种于高盐固体培养基上进行斜面上保藏。
（4）菌株鉴定：委托华大基因、上海生工等专业的生物测序公司，进行菌株16SrRNA基因序列测定，最后将测序结果提交到Genbank数据库进行检索，结合菌株的形态特征和生理生化特征，鉴定为食异源鞘氨醇菌株（Sphingobium xenophagum）。
实施例4，在氨氮浓度为50~150mg/L时，食异源鞘氨醇菌LH-N22菌株在不同盐度的脱氮实验：
将保藏在高盐固体斜面的纯菌株接种至实施例1中的液体培养基中进行活化，离心制备菌悬液，放于4℃冰箱保存待用。
以葡萄糖为碳源，氯化铵为氮源，磷酸盐为磷源，在1000mL锥形瓶中配制五组300mL液体培养基，其中COD在500~1000mg/L左右，氨氮浓度在100mg/L左右，加入不同质量的NaCl使其盐度分别为1%、3%、5%、7%、9%。最后加入混匀的菌悬液，与对照普通活性污泥（无盐分）一起放置于30℃ 170rpm摇床培养72h后，测定上清液中的氨氮浓度，结果如表1.所示：
表1. 进、出水氨氮浓度及氨氮去除率
从表1可以看出，从盐度1%提高至9%时，本发明专利的食异源鞘氨醇菌株LH-N22仍具有较高的氨氮去除效率，技术效果优于现有的技术水平。
实施例5，在盐分为3%时，食异源鞘氨醇菌LH-N22菌株在不同氨氮浓度的脱氮实验：
将保藏在高盐固体斜面的纯菌株接种至实施例1中的液体培养基中进行活化，离心制备菌悬液，放于4℃冰箱保存待用。
在盐分为3%时，以葡萄糖为碳源，氯化铵为氮源，磷酸盐为磷源，在1000mL锥形瓶中配制五组300mL液体培养基，其中COD在500~2000左右，分别配制氨氮浓度为50mg/L左右、100mg/L左右、150mg/L左右、200mg/L左右、250mg/L左右。最后加入混匀的菌悬液，与对照普通活性污泥（无盐分）一起放置于30℃ 170rpm摇床培养72h后，测定上清液中的氨氮浓度，结果如表2.所示：
表2. 进、出水氨氮浓度及氨氮去除率
从表2.可以看出，在盐度为3%时，氨氮浓度从58.80mg/L提高至240.68mg/L时，本发明专利的食异源鞘氨醇菌株LH-N22仍具有较高的氨氮去除效率，技术效果优于现有的技术水平。
SEQUENCE LISTING
<110> 中蓝连海设计研究院
<120> 一种食异源鞘氨醇菌LH-N22及其微生物菌剂与用途
<160> 1
<170> PatentIn version 3.3
〈210〉1
〈211〉1408
〈212〉DNA
〈213〉食异源鞘氨醇菌（Sphingobium xenophagum）LH-N22
〈400〉1
gctgcctata catgcaagtc gaacgagacc ttcgggtcta gtggcgcacg ggtgcgtaac 60
gcgtgggaat ctgcccttgg gttcggaata acttcgggaa actgaagcta ataccggatg 120
atgacgaaag tccaaagatt tatcgcccag ggatgagccc gcgtaggatt agctagttgg 180
tggggtaaag gctcaccaag gcaacgatcc ttagctggtc tgagaggatg atcagccaca 240
ctgggactga gacacggccc agactcctac gggaggcagc agtagggaat attggacaat 300
gggcgaaagc ctgatccagc aatgccgcgt gagtgatgaa ggccttaggg ttgtaaagct 360
cttttacccg agatgataat gacagtatcg ggagaataag ctccggctaa ctccgtgcca 420
gcagccgcgg taatacggag ggagctagcg ttgttcggaa ttactgggcg taaagcgcac 480
gtaggcggcg atttaagtca gaggtgaaag cccggggctc aaccccggaa ctgcctttga 540
gactggattg ctagaatctt ggagaggcga gtggaattcc gagtgtagag gtgaaattcg 600
tagatattcg gaagaacacc agtggcgaag gcggctcgct ggacaagtat tgacgctgag 660
gtgcgaaagc gtggggagca aacaggatta gataccctgg tagtccacgc cgtaaacgat 720
gataactagc tgccggggca catggtgttt cggtggcgca gctaacgcat taagttatcc 780
gcctggggag tacggtcgca agattaaaac tcaaaggaat tgacgggggc ctgcacaagc 840
ggtggagcat gtggtttaat tcgaagcaac gcgcagaacc ttaccagcgt ttgacatcct 900
catcgcggat ttcagagatg atttccttca gttcggctgg atgagtgaca ggtgctgcat 960
ggctgtcgtc agctcgtgtc gtgagatgtt gggttaagtc ccgcaacgag cgcaaccctc 1020
gcctttagtt gccagcattt agttgggtac tctaaaggaa ccgccggtga taagccggag 1080
gaaggtgggg atgacgtcaa gtcctcatgg cccttacgcg ctgggctaca cacgtgctac 1140
aatggcgact acagtgggct gcaaccgtgc gagcggtagc taatctccaa aagtcgtctc 1200
agttcggatt gttctctgca actcgagagc atgaaggcgg aatcgctagt aatcgcggat 1260
cagcatgccg cggtgaatac gttcccaggc cttgtacaca ccgcccgtca caccatggga 1320
tttggattca cccgaaggca ctgcgttaac ccgcaaggga gacaggtgac cacggtgggt 1380
ttagagactg gggtgaagtc gtaacaag 1408

Claims (9)

1.一种食异源鞘氨醇菌（Sphingobium xenophagum）LH-N22，其特征在于，其保藏号为CGMCC No.6973。
2.一种食异源鞘氨醇菌的微生物菌剂，其特征在于，该微生物菌剂包含权利要求1所述的食异源鞘氨醇菌（Sphingobium xenophagum）LH-N22。
3.权利要求1所述的食异源鞘氨醇菌（Sphingobium xenophagum）LH-N22或者权利要求2所述的一种食异源鞘氨醇菌的微生物菌剂在处理含氨氮废水中的用途。
4.根据权利要求3所述的用途，其特征在于：所述的含氨氮废水为高盐含氨氮废水。
5.根据权利要求4所述的用途，其特征在于：所述的高盐含氨氮废水的盐度质量分数以NaCl 计≤20%。
6.根据权利要求4所述的用途，其特征在于：所述的高盐含氨氮废水的盐度质量分数以NaCl 计≤10%。
7.根据权利要求3或4或5或6所述的用途，其特征在于：所述的含氨氮废水的氨氮浓度≤1000mg/L。
8.根据权利要求7所述的用途，其特征在于：所述的含氨氮废水的氨氮浓度≤500mg/L。
9.根据权利要求3或4或5或6所述的用途，其特征在于：所述的含氨氮废水的B/C≥0.3。
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