CN107236687B - 一株兼具六价铬去除和好氧反硝化性能的施氏假单胞菌及其应用 - Google Patents

一株兼具六价铬去除和好氧反硝化性能的施氏假单胞菌及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN107236687B
CN107236687B CN201710474781.1A CN201710474781A CN107236687B CN 107236687 B CN107236687 B CN 107236687B CN 201710474781 A CN201710474781 A CN 201710474781A CN 107236687 B CN107236687 B CN 107236687B
Authority
CN
China
Prior art keywords
hexavalent chromium
nitrate nitrogen
pseudomonas stutzeri
sewage
denitrification
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710474781.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107236687A (zh
Inventor
倪晋仁
桂梦瑶
郑茂盛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Peking University
Original Assignee
Peking University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peking University filed Critical Peking University
Priority to CN201710474781.1A priority Critical patent/CN107236687B/zh
Publication of CN107236687A publication Critical patent/CN107236687A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107236687B publication Critical patent/CN107236687B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/01—Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
    • C12R2001/38—Pseudomonas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
    • C12N1/205—Bacterial isolates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C02F2101/22—Chromium or chromium compounds, e.g. chromates

Abstract

本发明涉及一株兼具六价铬去除和好氧反硝化性能的施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)及其在污水处理中的应用。该施氏假单胞菌保藏号为CGMCC No.14062，其不但具有去除六价铬的能力，同时具有在好氧条件下的反硝化能力。当污水中六价铬浓度在0～10mg/L范围内，该菌株能够以硝酸盐氮为唯一氮源，在好氧条件下硝酸盐氮的去除率可达100％，六价铬的去除率可达80％甚至90％以上。本发明具有操作便捷，脱氮效率高等优点，对优化污水生物处理系统和减弱六价铬对污水脱氮系统的影响具有重要意义。

Description

一株兼具六价铬去除和好氧反硝化性能的施氏假单胞菌及其 应用
技术领域
本发明属于污水生物处理领域，具体涉及一种在好氧环境下即可将水体中的硝酸盐 氮和六价铬同步去除的施氏假单胞菌及其在污水处理中的应用。
背景技术
随着我国城市化、工业化的加速，工业生产的不断发展，大量的工业废水产生，对人类生活和健康产生了极大的威胁。由于我国的工业废水处理能力尚不能跟上工业用水的规模，导致仍然有部分工业废水未经处理直接排入城镇污水管网。六价铬作为一种重 要的工业材料，被广泛应用于电镀、染料制造、皮革和冶金行业，这些行业会产生大量 的含铬废水，这些废水也不可避免的进入城镇污水处理厂。研究表明，六价铬会影响大 部分微生物的生长，甚至造成微生物的大量死亡，而城镇污水处理厂通常不具备处理六 价铬的能力，所以六价铬的进入会严重影响城镇污水处理系统的正常运行。
由于六价铬的的毒性是三价铬的100倍，所以通常处理六价铬污染的方法是将六价 铬转化成三价铬。常见的处理六价铬废水的方法有吸附法、化学还原沉降、电化学法、离子交换法和光催化法等，但是近年来微生物处理含铬废水以投资小、运行费用低、无 二次污染等优点引起越来越多的重视。
好氧反硝化作用是上世纪80年代提出的一种新型生物脱氮技术，该技术基于好氧反硝化菌可以同时进行氧气和硝酸盐呼吸的特性，为实现在单一好氧反应器中达到脱氮目的提供了理论基础。自从第一株好氧反硝化菌T.pantotropha被成功分离后，近年来 更多的高效好氧反硝化菌株得到分离，并被应用于实际污水处理系统中。好氧反硝化作 用作为一种新型生物脱氮技术，因其工艺简单、脱氮效果好、不需补加酸碱等优势近年 来得到了快速发展。
针对含六价铬废水进入生活污水，六价铬和硝酸盐氮共存的问题，如何有效的同时 去除这两种污染物成为人们关注的焦点。因此，发掘兼具六价铬去除能力和好氧反硝化性能的细菌，并将其应用于污水处理中，将会有效削减六价铬对污水生物脱氮过程的潜 在风险，为保障城镇污水处理系统的正常运行具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种兼具六价铬去除和好氧反硝化能力的施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)，通过该菌株强化污水处理系统的生物脱氮效果，以削减六价 铬的存在对污水处理生物脱氮过程的影响。
本发明所提供的施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)是一株具有在单一好氧环境 中实现硝酸盐氮和六价铬同步去除能力的好氧反硝化细菌。
本发明通过下述技术方案予以实现：
本发明提供的兼具六价铬去除和好氧反硝化能力的施氏假单胞菌(Pseudomonasstutzeri)，于2017年4月24日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心 (简称CGMCC)，地址为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，， 其保藏号为CGMCC No.14062。
如以上所述的施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)，其特征在于：该菌株能以硝酸 盐氮为氮源，以有机物为碳源进行好氧反硝化作用，同时能将六价铬还原为三价铬，从 而在好氧条件下将硝酸盐氮和六价铬去除。
如以上所述的施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)在污水处理中的应用，其特征 在于：在含硝酸盐氮和六价铬的污水中加入施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)，并且 添加适量的碳源进行曝气，即可实现污水中硝酸盐氮和六价铬的同步去除。
以上所述的方法，其特征在于：控制所述含硝酸盐氮和六价铬的污水中的温度为30℃，pH值为7.5，溶解氧为6mg/L，初始C/N比为4。
以上所述的方法，其特征在于：污水中六价铬浓度在0～5mg/L范围时，该菌株能够以硝酸盐氮为唯一氮源，在好氧环境下硝酸盐氮的去除率可达100％，六价铬的去除 率可达90％以上。
以上所述的方法，其特征在于：污水中六价铬浓度在5～10mg/L范围时，该菌株能够以硝酸盐氮为唯一氮源，在好氧环境下硝酸盐氮的去除率可达100％，六价铬的去除 率可达80％以上。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)能以硝酸盐氮为氮源，以有机 物为碳源进行好氧反硝化作用，同时能将六价铬还原为三价铬，只需通过好氧阶段即可实现六价铬和硝酸盐氮的同步去除；解决了传统废水处理中生物脱氮需要采取缺氧反硝化、好氧硝化分段处理的问题；另外，简化了工艺流程，节省了设备和投资的成本，因 此，具有巨大的经济效益和环保效益；
(2)将该菌株接种到含有六价铬和硝酸盐氮的污水中，在0～20mg/L Cr(VI)存在条 件下，优选的，在0～10mg/L Cr(VI)存在条件下硝酸盐氮的去除率达到100％，六价铬的去除率为80～98％，说明菌株具有高效去除六价铬和好氧反硝化能力。这种特性使得该 菌在城镇污水处理系统的实用性增强。
附图说明
图1为施氏假单胞菌在2mg/L Cr(VI)存在条件下的同步除铬脱氮特性。
图2为施氏假单胞菌在5mg/L Cr(VI)存在条件下的同步除铬脱氮特性。
图3为施氏假单胞菌在10mg/L Cr(VI)存在条件下的同步除铬脱氮特性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
下述实施例中，如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中，所述百分含量如无特殊说明，均为质量百分含量。
实施例1.施氏假单胞菌在2mg/L Cr(VI)存在条件下的同步除铬脱氮特性
反硝化性能测试培养基(BM)配方为每升水中：8.45g CH3COONa,0.63g NH4Cl,0.61g NaNO3,1.76g K2HPO4·3H2O,0.20g MgSO4·7H2O,0.02g CaCl2,0.005g FeSO4·7H2O,0.1mL微量元素溶液。将培养基pH值调至7.5，在121℃灭菌30min。
将施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)接种于含有2mg/L Cr(VI)的BM培养基中， 在30℃和150rpm条件下进行震荡培养，每隔5h用具阀进样针分别抽取100μL顶空 气体用于测定N2O，用无菌注射器抽取2mL气体注入到2L纯氦气袋中用于测定NO。 与此同时，用无菌注射器抽取2mL菌悬液，菌液在4℃下8000rpm离心5min，取上 清液用于分析氨氮，硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和Cr(VI)浓度。
结果如图1所示，100mg/L硝酸盐氮在接种后立即被菌株利用，并在10h内被完 全消耗，硝酸盐氮的平均去除速率为10.0mg/L/h。随着硝酸盐氮的还原，亚硝酸盐氮快 速积累，并在5h达到最高值44.0mg/L，然后在10h被还原。反硝化过程的中间产物 NO和N2O积累量的最高值为4.9μg/L和0.46mg/L，只占硝酸盐氮去除量的0.0049％ 和0.46％；同时，Cr(VI)的去除率高达98％，说明该施氏假单胞菌具有高效去除六价铬 和好氧反硝化的能力。
实施例2.施氏假单胞菌在5mg/L Cr(VI)存在条件下的同步除铬脱氮特性
将施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)接种于含有5mg/L Cr(VI)的BM培养基中， 测试其好氧反硝化性能。结果如图2所示，100mg/L硝酸盐氮在接种后立即被菌株利用，并在15h内被完全消耗，硝酸盐氮的平均去除速率为6.67mg/L/h。随着硝酸盐氮的还 原，亚硝酸盐氮逐渐积累，并在10h达到最高值49.2mg/L，然后在20h被还原。N2O 也逐渐积累，在20h达到最高值4.8mg/L，然后在35h被全部还原。必须指出，此时 反硝化过程的中间产物NO积累量的最高值为5.3μg/L，只占硝酸盐氮去除量的 0.0053％。同时，Cr(VI)的去除率依然可以达到90％。由此可以看出，该施氏假单胞菌 在5mg/L Cr(VI)存在条件下依然能够实现对六价铬和硝酸盐氮的高效去除。
实施例3.施氏假单胞菌在10mg/L Cr(VI)存在条件下的同步除铬脱氮特性
将施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)接种于含有10mg/L Cr(VI)的BM培养基中测试其好氧反硝化性能。结果如图3所示，100mg/L硝酸盐氮在接种后立即被菌株利 用，并在20h内被完全消耗，硝酸盐氮的平均去除速率为5.0mg/L/h。随着硝酸盐氮的 还原，亚硝酸盐氮逐渐积累，并在15h达到最高值54.2mg/L，然后在25h被还原。同 时，N2O也逐渐积累，在25h达到最高值12.3mg/L，然后在40h被全部还原。必须指 出，此时反硝化过程的中间产物NO积累量的最高值为9.3μg/L，只占硝酸盐氮去除量 的0.0093％。与此同时，Cr(VI)的去除率达到80％。由此可以看出，该施氏假单胞菌在 10mg/L Cr(VI)存在条件下依然具有去除六价铬和好氧反硝化的能力(见表1)。
表1 施氏假单胞菌在不同浓度Cr(VI)存在条件下的除铬脱氮特性
Cr(VI)(mg/L) 40h硝酸盐氮去除率 40h总氮去除率 40h Cr(VI)去除率
2 100％ 100％ 98％
5 100％ 100％ 90％
10 100％ 100％ 80％
实施例4.施氏假单胞菌在20mg/L Cr(VI)存在条件下的同步除铬脱氮特性
将施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)接种于含有20mg/L Cr(VI)的BM培养基中测试其好氧反硝化性能。菌株的生长受到明显的抑制，且硝酸盐氮几乎不被去除，由 此可以看出，20mg/L Cr(VI)是该菌株的上限浓度，菌株在该条件下不具备好氧反硝化 的能力。
实施例5.施氏假单胞菌在含铬废水中的应用
将施氏假单胞菌投加入活性污泥系统处理含铬废水，续曝气保持体系溶解氧为6mg/L，废水水质如下：pH为7.5，硝酸盐氮含量100mg/L，Cr(VI)5mg/L。结果如表 2所示，在普通活性污泥系统内，脱氮效果在Cr(VI)存在条件下受到了较大的影 响。然而，经施氏假单胞菌强化后的系统，36h的硝酸盐氮去除率为97.4％，总 氮去除率为96.8％，Cr(VI)去除率为85.6％(见表2)。
表2 施氏假单胞菌应用于活性污泥体系中的除铬脱氮结果
Figure BDA0001327970870000051
应当说明的是，以上实施例只是为了对本发明作进一步详细的描述，不是用来对本 发明进行限定的，在不脱离本发明的构思和精神的范围内，本领域普通技术人员，可以进行各种改进或变化，仍然属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一株兼具六价铬去除能力和好氧反硝化性能的施氏假单胞菌(Pseudomonasstutzeri)在污水处理中的应用，其特征在于：所述施氏假单胞菌的保藏号为CGMCCNo.14062，能以硝酸盐氮为氮源，以有机物为碳源进行好氧反硝化作用，同时能将六价铬还原为三价铬，从而在好氧条件下将硝酸盐氮和六价铬去除其应用为：在含硝酸盐氮和六价铬的污水中加入施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)，并且添加适量碳源进行曝气，即可实现污水中硝酸盐氮和六价铬的同步去除；控制所述含硝酸盐氮和六价铬污水中的温度为30℃；控制所述含硝酸盐氮和六价铬污水中的pH值为7.5；控制所述含硝酸盐氮和六价铬污水中的溶解氧为6mg/L；控制所述含硝酸盐氮和六价铬污水中的初始C/N比为4；污水中六价铬浓度在0～5mg/L范围时，该菌株能够以硝酸盐氮为唯一氮源，在好氧环境下硝酸盐氮的去除率可达100％，六价铬的去除率可达90％以上；污水中六价铬浓度在5～10mg/L范围时，该菌株能够以硝酸盐氮为唯一氮源，在好氧环境下硝酸盐氮的去除率可达100％，六价铬的去除率可达80％以上。
CN201710474781.1A 2017-06-21 2017-06-21 一株兼具六价铬去除和好氧反硝化性能的施氏假单胞菌及其应用 Active CN107236687B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710474781.1A CN107236687B (zh) 2017-06-21 2017-06-21 一株兼具六价铬去除和好氧反硝化性能的施氏假单胞菌及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710474781.1A CN107236687B (zh) 2017-06-21 2017-06-21 一株兼具六价铬去除和好氧反硝化性能的施氏假单胞菌及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107236687A CN107236687A (zh) 2017-10-10
CN107236687B true CN107236687B (zh) 2020-09-29

Family

ID=59986672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710474781.1A Active CN107236687B (zh) 2017-06-21 2017-06-21 一株兼具六价铬去除和好氧反硝化性能的施氏假单胞菌及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107236687B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111333180B (zh) * 2020-03-19 2023-02-28 天津大学 一种基于生物膜反硝化系统的金属铬回收方法
CN112158961B (zh) * 2020-08-17 2021-08-20 四川大学 一种耐铬假单胞菌及其在高浓度铬污染黑臭水体治理中的应用
CN114107136B (zh) * 2021-12-06 2023-10-13 华北电力大学 一株具有好氧反硝化及温室气体减排功能的施氏假单胞菌
CN114703093B (zh) * 2022-03-18 2023-08-22 曲阜师范大学 一株兼性厌氧完全反硝化产气菌y23及其应用
CN115651855B (zh) * 2022-06-08 2023-05-26 安徽师范大学 施氏假单胞菌及其产品和用途

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Bioreduction of hexavalent chromium by Pseudomonas stutzeri L1 and Acinetobacter baumannii L2;Kuppusamy Sathishkumar等;《Ann. Microbiol.》;20161118;第67卷;91-98 *
Maosheng Zheng等.Reducing NO and N2O emission during aerobic denitrification by newly isolated Pseudomonas stutzeri PCN-1.《Bioresource Technology》.2014,第162卷80–88. *
Reducing NO and N2O emission during aerobic denitrification by newly isolated Pseudomonas stutzeri PCN-1;Maosheng Zheng等;《Bioresource Technology》;20140401;第162卷;80–88 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107236687A (zh) 2017-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107236687B (zh) 一株兼具六价铬去除和好氧反硝化性能的施氏假单胞菌及其应用
CN106635858B (zh) 一种副球菌及其培养应用
CN106746159A (zh) 一种抗生素生产废水的处理方法
CN107201328B (zh) 一株耐受磺胺类抗生素毒性的无色杆菌及其应用
CN106635861B (zh) 一种耐盐的脱cod脱氮微生物菌剂及其制备方法
CN107699513B (zh) 一种黑臭水体降解菌及其应用
CN107164276B (zh) 一株耐受锌离子毒性的铜绿假单胞菌及其应用
CN114292793A (zh) 一株耐盐的盐单胞菌菌株及其在水净化领域的应用
CN102776140B (zh) 一株耐冷假单胞菌Den-05及其筛选方法和应用
CN110218682B (zh) 一株假真菌样芽孢杆菌及其在污泥减量中的应用
CN104611279B (zh) 一种红城红球菌lh‑n13及其微生物菌剂与用途
CN107201329B (zh) 一株兼具六价铬去除和好氧反硝化性能的无色杆菌及其应用
CN105062912A (zh) 一种苯酚废水处理菌剂及其制备方法与应用
CN109706096B (zh) 一株具有脱氮和高效絮凝能力的耐寒短杆菌及其应用
CN108823117B (zh) 一株具有硫铁共基质自养反硝化功能的脱氮副球菌菌株、培养方法及其应用
CN113249273B (zh) 一株耐盐枯草芽孢杆菌及其在高盐氨氮废水处理中的应用
CN102676423A (zh) 还原铬离子苏云金芽孢杆菌yb-03及其培养方法与应用
CN111139198B (zh) 一株帕氏乳杆菌gbw-hb1903及其应用
CN112920967A (zh) 降低含苯胺印染废水色度的微生物菌剂、制备方法、降低含苯胺印染废水色度的方法和应用
CN112266885A (zh) 一种异养硝化好氧反硝化菌y16及其应用
CN111286478A (zh) 油脂降解复合菌剂及其制备方法和应用
CN107487868B (zh) 一种纳米氧化铜与细菌协同去除水中六价铬的方法
CN114250173B (zh) 一种肇东假单胞菌株及其应用
CN110283744B (zh) 一株耐受锌离子毒性的无色杆菌及其应用
CN117143755A (zh) 一株施氏假单胞菌株及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant