CN108300675B - 一株同步脱碳、氮、磷及表面活性剂的鹤羽田代尔夫特菌及其在污水处理中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一株同步脱碳、氮、磷及表面活性剂的鹤羽田代尔夫特菌及其在污水处理中的应用，属于微生物处理污水领域。本发明菌株为保藏编号为CCTCC NO：M 2017664的鹤羽田代尔夫特菌KHN‑HT01，该菌株在好氧条件下，能够同步去除污水中的氨氮、总氮、总磷、有机物及表面活性剂(SDS)，其可用于垃圾渗沥液、皮革废水等污水处理中。本发明的菌株能够在一种条件下实现同步去除氨氮、总氮、有机物、总磷及表面活性剂，大大简化了污水处理的程序，具有很高的商业应用价值。

Description

一株同步脱碳、氮、磷及表面活性剂的鹤羽田代尔夫特菌及其 在污水处理中的应用
技术领域
本发明涉及微生物处理污水领域，具体涉及一株同步脱碳、氮、磷及表面活性剂的鹤羽田代尔夫特菌及其在污水处理中的应用。
背景技术
污水中常见的污染物包括氨氮、有机物、磷酸盐及表面活性剂等，污水处理排放标准和地表水水质标准中均对这些污染物的浓度限值作出了明确规定。
常规的污水处理工艺处理这些污水时，需要通过复杂的处理系统调控多种类型的微生物来进行处理。如，如果需要彻底去除水体中氨，需要先用异养细菌在好氧条件下去除有机物，再用氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌在好氧和缺乏有机物的条件下将氨氮逐步氧化生成亚硝酸氮和硝氮，最后，再利用异养反硝化菌在缺氧和存在有机物的条件下将硝氮和亚硝氮还原生成气态氮(脱离水体)。以上仅实现了脱氨和脱总氮，如需再实现脱磷和脱表面活性剂，则工艺更加复杂，显然，如此复杂的工艺大大增加了污水处理管理控制的难度和成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点与不足，提供一株新型的同步脱碳、氮、磷及表面活性剂的鹤羽田代尔夫特菌，以及提供该菌在污水处理中的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一株同步脱碳、氮、磷及表面活性剂的鹤羽田代尔夫特菌，为鹤羽田代尔夫特菌KHN-HT01。该菌株于2017年11月06日保藏于中国典型培养物保藏中心(地址：中国.武汉.武汉大学)，其分类命名为Delftia tsuruhatensis KHN-HT01，保藏编号为CCTCC NO：M2017664。
上述鹤羽田代尔夫特菌在好氧条件下，能够同步去除污水中的氨氮、总氮、总磷、有机物及表面活性剂，因此，其可用于污水处理中。所述的表面活性剂包括阴离子表面活性剂SDS(十二烷基硫酸钠)，SDS具有良好的乳化、发泡、渗透、去污和分散性能，常用于洗涤剂和纺织工业，具体包括牙膏、香波、洗发水、洗衣粉、液洗、化妆品和塑料脱模，润滑以及制药、造纸、建材、化工等行业，是具有代表性的阴离子表面活性剂。所述的污水包括垃圾渗沥液、皮革废水等污水。
本发明相对于现有技术具有如下优点和有益效果：传统的污水处理中，采用交替好氧、缺氧的工艺，并组合使用自养菌与异养菌可达到同等的效果，但代价是工艺程序复杂，调控难度大。现有技术还没有任何一株异养氨氧化菌同时具有氨氧化、脱总氮、脱有机物、脱总磷、脱SDS的能力。本发明的菌株能够在一种条件下实现同步去除氨氮、总氮、有机物、总磷及表面活性剂，大大简化了污水处理的程序，具有很高的商业应用价值。
附图说明
图1是实施例2中鹤羽田代尔夫特菌KHN-HT01在HNM培养基中培养期间菌的生长、氨氮、总氮、总有机碳等指标的测定结果图；图中总有机碳×5表示总有机碳的实际浓度为图中读数结果的5倍。
图2是实施例2中鹤羽田代尔夫特菌KHN-HT01在HNM培养基中培养期间亚硝氮的测定结果图。
图3是实施例3中鹤羽田代尔夫特菌KHN-HT01在PUM培养基中培养期间菌的生长、可溶性总磷、总有机碳等指标的测定结果图；图中总有机碳×50表示总有机碳的实际浓度为图中读数结果的50倍。
图4是实施例4中鹤羽田代尔夫特菌KHN-HT01在SDS培养基中的生长曲线图。
图5是实施例4中鹤羽田代尔夫特菌KHN-HT01在SDS培养基中生长至120小时时氨氮和TOC的去除情况图。
图6是实施例5中鹤羽田代尔夫特菌KHN-HT01接种至1吨皮革废水中曝气3天后氨氮、总氮及总有机物的去除情况图。
具体实施方式
以下实施例用于进一步说明本发明，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
下述实施例中所用到的培养基的配制如下：
BM培养基，向每1L蒸馏水中加入以下成分：0.5g MgSO4·7H2O，1.00g K2HPO4，2.00gNaCl，0.40g FeSO4·7H2O，1.50g NaHCO3，0.50g CaCl2·2H2O及1.00mL微量元素溶液，pH 7.5。
微量元素溶液，向每1L蒸馏水中加入以下成分：0.075g CuSO4·5H2O，0.3gZnSO4·7H2O，0.375g CoCl2·6H2O，0.300g MnCl2·2H2O，0.500g EDTA，0.220g NaMoO4·2H2O，0.014g H3BO4。
HNM培养基，向每1L BM培养基中加入2.0g醋酸钠及0.40g NH4Cl。
PUM培养基，向每1L蒸馏水中加入以下成分：0.2g MgSO4·7H2O，0.15g K2HPO4，2.00g NaCl，0.10g FeSO4·7H2O，0.50g CaCl2·2H2O，0.40g NH4Cl，2g醋酸钠及1.00mL微量元素溶液，pH 7.5。
SDS培养基，向每1L BM培养基中加入：2.0g SDS及0.40g NH4Cl。
实施例1
将200μL取自湖南省会同县垃圾填埋场垃圾渗沥液处理系统SBR池出水口的垃圾渗沥液置于5mL HNM培养基中，于27℃、190rpm摇床富集培养7天，再通过3轮平板划线在HNM固体培养基(琼脂含量为1.5％)上获得单菌落。
采用Genomic Rapid Bacterial Genomic DNA Isolation Kit(上海生工)提取所分离菌株的基因组DNA，通过PCR扩增16S rDNA并测序进行分子生物学鉴定。PCR扩增所用上游引物、下游引物分别为：
上游引物27F：5’-AGA-GTTTGATCATGGCTCAG-3’，
下游引物1492R：5’-TAC-GGTTACCTTGTTACGACTT-3’。
PCR产物的纯化和测序均有上海生工完成，测序结果如SEQ ID NO.3所示。16SrDNA测序结果显示所分离菌株为鹤羽田代尔夫特菌(Delftia tsuruhatensis)，将其命名为鹤羽田代尔夫特菌KHN-HT01。该菌株于2017年11月06日保藏于中国典型培养物保藏中心(地址：中国.武汉.武汉大学)，其分类命名为Delftia tsuruhatensis KHN-HT01，保藏编号为CCTCC NO：M 2017664。
实施例2
采用接种环挑取2～3环鹤羽田代尔夫特菌KHN-HT01单菌落至50mL液体HNM培养基中，27℃、190rpm摇床培养72小时后即得菌种悬液。下述实施例中的菌种悬液均通过该条件得到。
将6mL鹤羽田代尔夫特菌KHN-HT01菌种悬液接种到120mL HNM培养基中，27℃、190rpm摇床培养24小时后，取5mL菌液6000g离心15分钟后用BM培养基洗涤3次，并定容至120mL HNM培养基中，再于27℃、190rpm摇床培养，期间取样测定菌的生长、氨氮、总氮、总有机碳、亚硝氮等指标。对照组为不加菌的相应培养基。
结果显示，将KHN-HT01菌株接种到以氯化铵为唯一氮源、以醋酸钠为唯一碳源的培养基中，菌的对数生长至18小时结束，氨氮、总氮、总有机碳的平均去除率分别为58％、30％和77％(图1)；培养至18小时，亚硝氮显著增加，说明有亚硝酸盐积累，即该菌株可以将氨氧化生成亚硝酸盐(图2)。图1、2结果表明KHN-HT01菌株具有氨氧化能力，能够脱氨、脱总氮及脱有机物。
实施例3
将6mL鹤羽田代尔夫特菌KHN-HT01菌种悬液接种到120mL HNM培养基中，27℃、190rpm摇床培养24小时后，取5mL菌液6000g离心15分钟后用BM培养基洗涤3次，并定容至120mL PUM培养基中，再于27℃、190rpm摇床培养，期间取样测定菌的生长、可溶性总磷、总有机碳(TOC)等指标。对照组为不加菌的相应培养基。经测量，可溶性总磷和TOC的初始浓度分别为10mg/L和498mg/L。
结果(图3)显示，将KHN-HT01菌株接种到以醋酸钠为唯一碳源、以10mg/L可溶性正磷酸盐为唯一磷源的培养基中，菌的对数生长至24小时结束，此时，可溶性正磷酸盐和总有机碳的平均去除率分别为96％和36％。
实施例4
将6mL鹤羽田代尔夫特菌KHN-HT01菌种悬液接种到120mL HNM培养基中，27℃、190rpm摇床培养24小时后，取5mL菌液6000g离心15分钟后用BM培养基洗涤3次，并定容至120mL SDS培养基中，再于27℃、190rpm摇床培养，期间取样测定菌的生长、氨氮、总有机碳(TOC)等指标。对照组为不加菌的相应培养基。
结果显示，将KHN-HT01菌株接种到以SDS为碳源的培养基中仍可生长(图4)，说明该菌株能够利用SDS作为碳源进行生长；KHN-HT01菌株生长至120小时，测定培养物中氨氮和总有机碳的去除率均超过85％(图5)，表明该菌株能够同步去除氨与SDS。
实施例5
将12mL鹤羽田代尔夫特菌KHN-HT01菌种悬液接种到250mL HNM培养基中，27℃、190rpm摇床培养24小时后，再按5％的体积比接种至5L HNM培养基中，于27℃、190rpm摇床培养24小时后得到KHN-HT01接种液。将接种液按3‰的体积比接种至1吨皮革废水中，对照组不接种KHN-HT01菌，以相同的曝气功率密度曝气(采用微孔曝气，曝气功率密度为1.5W/L)，曝气3天后，测定氨氮、总氮及总有机物的去除情况。
结果见图6，曝气3天后试验组氨氮、总氮及总有机物的去除率分别达到了29％、36％和36％，均显著高于对照组的去除率，说明投加KHN-HT01菌可明显提高污水中污染物的去除率。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Figure RE-IDA0001651917470000011
Figure RE-IDA0001651917470000021

Claims (5)

1.一株同步脱碳、氮、磷及表面活性剂的鹤羽田代尔夫特菌(Delftia tsuruhatensis)KHN-HT01，其特征在于：保藏编号为CCTCC NO：M 2017664。
2.权利要求1所述的鹤羽田代尔夫特菌在污水处理中的应用。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述的鹤羽田代尔夫特菌用于同步去除污水中的氨氮、总氮、总磷、有机物及表面活性剂。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述的表面活性剂包括SDS。
5.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述的污水包括垃圾渗沥液、皮革废水。
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