CN110745966B - 一种强化低温条件下生物膜脱氮的群体感应-好氧反硝化菌的二元系、构建方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种强化低温条件下生物膜脱氮的群体感应‑好氧反硝化菌的二元系、构建方法及应用，属于污水处理领域，二元系包括好氧反硝化菌，好氧反硝化菌为门多萨假单胞菌Pseudomonas mendocina ADBF，保藏号为CCTCC M 2019703 ADBF，还包括具有强信号分子生产活性的群体感应菌。应用包括如下过程：首先，从低温稳定运行的好氧生物膜反应器中分离出具有高群感应能力、高脱氮能力的好氧反硝化菌；其次，优化出其与强信号分子生产活性的群体感应菌组成的最优二元系；最后，将二元系固定于载体后投加到生物膜反应器中强化低温脱氮。本发明中筛选方法方便快捷，制备的二元系的应用能够有效提升现有冬季污水处理厂反硝化脱氮效率，对于冬季污水厂的提标改造具有很高的实际效益。

Description

一种强化低温条件下生物膜脱氮的群体感应-好氧反硝化菌 的二元系、构建方法及应用

技术领域

本发明属于污水处理领域，更具体地说，涉及一种强化低温条件下生物膜脱氮的群体感应-好氧反硝化菌的二元系、构建方法及应用。

背景技术

中国北方地区冬季气候寒冷，易影响污水处理厂生物脱氮效果，使其出水水质达不到一级A标准。因此，如何找到有效的强化手段提升低温条件下脱氮效果是目前面临的难题之一，其研究结果对于提高冬季污水处理效果具重要意义。

生物膜法由于具有生物量大、微生物停留时间长，能够栖息增殖速度慢、世代时间长的硝化菌和反硝化菌等特点，使其成为有效促进生物脱氮的手段，但如何在现有基础上，进一步提升生物膜处理系统在冬季城市污水处理厂的脱氮效率，依赖于其脱氮群落结构的优化调控。目前，已有的低温强化生物膜脱氮的方法有：优化工艺参数(载体、水力停留时间等)、添加化学物质(Fe²⁺、鼠李糖脂等)、投加脱氮菌(好氧反硝化菌、Acinetobacter sp.等)等。

在现有的研究中，好氧反硝化菌生物强化污水处理的应用已有较多的相关报道(如专利申请公开号或专利授权公告号为：CN109880762A，CN108147535A，CN205974177U，CN106495314A，CN107176678A，CN107176700A，CN102826647A的现有技术)。但现有技术中主要关注好氧反硝化菌的分离和脱氮效果，其应用中存在强化效果不稳定或总氮去除率提高不多等问题。例如，中国专利申请公开号为CN106495314A，公开日为2017年03月15日的现有技术，公开了一种好氧耐盐反硝化内循环挂膜方法与反硝化反应器，采用内循环式反硝化器实现好氧耐盐反硝化菌的快速挂膜，解决生物脱氮系统后端出水硝酸和亚硝酸盐高、总氮不达标的问题。但该方法驯化时间长，需要接种的菌剂多，达到稳定去除效果的时间需进一步缩短。

由于脱氮菌种类复杂，按照是否产生或降解信号分子(AHLs)的能力，可将脱氮菌分为4类：群体感应菌(只产生AHLs)、群体猝灭菌(只降解AHLs)、既是群体感应又是群体猝灭菌(既产生又降解AHLs)、既非群感菌也非猝灭菌(既不产生又不降解AHLs)。群体感应(Quorum sensing,QS)是指细菌通过产生和接受信号分子，以细胞密度依赖的方式调整菌群的基因表达和行为表型。基于QS理论，信号分子对脱氮菌的反硝化过程也具有调控作用，对反硝化酶基因的表达、反硝化酶转录以及反硝化酶活等均有影响。

当前，群体感应原理强化生物膜脱氮的专利文献报道主要为两个方面：投加群体感应菌(非脱氮菌)和投加外源信号分子；但筛选优化低温群体感应-反硝化菌并组建二元系强化脱氮仍鲜见报道。

如中国专利申请公开号为CN106430560A，公开日为2017年02月22日的现有技术公开了一种采用群体感应菌(Sphingomonas rubra)加快废水快速挂膜装置及方法。即通过向MBBR中加入带有固定化红色鞘氨醇单胞菌的填料，可以快速对废水生物膜进行挂膜，得到细胞密度高、传质好的生物膜。以及中国专利申请公开号为CN107381796A，公开日为2017年11月24日的现有技术，公开了一种低温条件下加速废水生物膜挂膜的方法，通过将红色鞘氨醇单胞菌经低温驯化后制备成固体凝胶小球投加到MBBR中，增加了反应器中细菌的胞外聚合物浓度，加快低温条件下废水生物膜挂膜，强化了废水处理效果。

外源添加AHLs信号分子调控反硝化菌强化脱氮的报道如：中国专利申请公开号为CN107265658A，公开日为2017年10月20日的现有技术，公开了利用群体感应调控铜绿假单胞菌好氧反硝化去除废水中硝酸盐的方法，该发明结果表明外加信号分子C4-HSL或3OC12-HSL显著改变了铜绿假单胞菌对硝酸盐的去除能力、硝酸盐和亚硝酸还原酶的活性，表明运用群体感应调控机制能够提高反硝化菌的脱氮能力。但投加信号分子成本高昂，易被微生物降解，投加量不能精确调整，难以工程化应用。

因此，能否构建多元系生物膜强化脱氮菌群，优选出高于单一群体感应菌强化脱氮能力的菌株，强化生物膜挂膜和脱氮，成为有效强化生物膜脱氮领域亟待解决的问题。

发明内容

1.要解决的问题

针对单独投加现有好氧反硝化菌强化效果提升有限、投加信号分子成本高昂且易被微生物降解的技术问题，本发明提供一种强化低温条件下生物膜脱氮的群体感应-好氧反硝化菌的二元系、构建方法及应用，通过筛选具有高群感能力的好氧反硝化菌与群体感应菌构成二元系，不仅可以通过利用群体感应菌分泌的信号分子提高好氧反硝化菌的脱氮效果，还可以实现好氧反硝化菌与群体感应菌协同脱氮，有效提升低温下含氮废水的处理效果，具有很强的经济效益和实用价值。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种强化低温条件下生物膜脱氮的群体感应-好氧反硝化菌的二元系，二元系包括好氧反硝化菌，所述好氧反硝化菌为门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina ADBF)，保藏号为CCTCC M 2019703ADBF，还包括具有强信号分子(AHLs)生产活性的群体感应菌。

优选地，所述群体感应信号分子为N-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)。

优选地，所述强AHLs生产活性的群体感应菌包括红色鞘氨醇单胞菌、铜绿假单胞菌或申氏杆菌。

优选地，所述强AHLs生产活性的群体感应菌为红色鞘氨醇单胞菌(Sphingomonasrubra BH3^T)，保藏号为CGMCC No.1.9113，购买自中国普通微生物菌种保藏管理中心。

优选地，所述二元系中门多萨假单胞菌与红色鞘氨醇单胞菌的菌株比例为1：(0.5-1.5)。

优选地，所述门多萨假单胞菌的筛选方法包括以下步骤：

(1)以低温稳定运行的好氧生物膜反应器的载体生物膜为对象，纯化分离好氧反硝化菌过程中，分析菌株群体感应N-酰基高丝氨酸内酯信号分子的产生浓度和种类、胞外聚合物(EPS)浓度和组成、生长量和反硝化速率，选出具有高群体感应能力的菌株；

(2)针对(1)得到的菌株，依据皮尔森相关性分析，优化出信号分子与成膜能力、反硝化速率或生长量呈显著正相关的群体感应-好氧反硝化菌；

(3)测试(2)得到的菌株降解不同碳链长度(C4-C12)的AHLs特性，分析其群感猝灭能力，将仅具有猝灭能力的脱氮菌去除，获得高群感效应、高脱氮能力的好氧反硝化菌。

优选地，所述步骤(1)菌株的群体感应能力通过测定其对数生长期末期的N-酰基高丝氨酸内酯类物质(AHLs)的分泌种类和浓度来进行比较。

优选地，所述步骤(3)中菌株的群感猝灭能力，通过测定扣除AHLs的自身水解和细菌胞外聚合物对AHLs的吸附作用情况下菌株1h内对短、中、长链AHLs的生物降解来进行判断。

一种强化低温条件下生物膜脱氮的二元系的构建方法，包括将前述好氧反硝化菌与群体感应菌红色鞘氨醇单胞菌按一定比例组成群体感应-好氧反硝化二元系，与单一菌株S.rubra或单一群体感应-好氧反硝化菌比较，筛选出比单一菌株低温生长速度快、成膜和脱氮效率更高的二元系((门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina ADBF)，保藏号为CCTCC M 2019703ADBF)：红色鞘氨醇单胞菌)。

优选地，通过检测菌株胞外聚合物(EPS)中的蛋白(PN)和多糖(PS)含量，以及计算PS/PN的比值来比较细菌成膜能力，判断外加门多萨假单胞菌和红色鞘氨醇单胞菌构成的二元系后是否具有加速生物膜形成的潜力。

前述强化低温条件下生物膜脱氮的二元系在污水处理中的应用，包括以下步骤：

S1二元系强化菌组强化性能的反应器测试：将二元系纯培养挂膜固定到填料载体；

S2将固定有二元系菌株的载体按一定比例，于生物膜反应器挂膜初期即活性污泥排泥法结束的同时投入反应器中；

S3于低温8±2℃、溶解氧>4mg/L、pH＝6.0-8.0、间歇流进水和水力停留时间12-24h条件下，以不同C/N比和碳源、生物膜PS/PN比例为考察参数，进行反应器强化生物脱氮效能测试。

优选地，所述步骤S1中二元系固定化时间为24-36h，接种量体积比为1-10％；和/或

所述步骤S2中活性污泥浓度为3000-4000mg/L，接种时间与二元系固定化时间相同，固定二元系的生物载体体积占生物膜反应器中载体总体积的10-30％，载体总体积为反应器有效容积的35％；和/或

所述步骤S3中pH的实时调节方法为，每3-6h根据实测的pH值添加1M的碳酸钠溶液，调节pH>7.6；和/或

所述步骤S3中反应器启动时的水力停留时间为24h，当去除率稳定后可缩短为12h。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina ADBF)，保藏号为CCTCCM2019703ADBF，与具有强信号分子生产活性的群体感应菌形成的二元系，相比于单独的门多萨假单胞菌、单独的群体感应菌，其挂膜速度具有较大提高，其反硝化效率明显提高，群体感应对本发明的好氧脱氮菌反硝化过程具有较大的促进作用；

(2)本发明群体感应菌进一步优选为红色鞘氨醇单胞菌形成的二元系，在利用群感效应调控好氧反硝化菌脱氮效果的同时，还可对生境中其他具有群体感应能力的细菌产生协同调控，对生物处理装置的整体运行效果有提升作用，从而达到提高低温下生物膜脱氮效率的目的，使出水水质能够满足更高的标准；

(3)本发明基于群体感应理论筛选好氧反硝化菌，目的性明确，提高了筛选效率，确保了强化菌的脱氮效果；通过在筛选时将仅具有猝灭能力的脱氮菌去除，在生物膜强化过程中，能够有效进入生物膜中，利用产生的多种信号分子促进生物膜的挂膜，获得长期稳定的高效脱氮效果；

(4)本发明通过在生物膜反应器挂膜初期即投加二元系载体，使其位于生物膜内层，更有利于生物膜长期稳定的高效脱氮。

附图说明

图1是好氧反硝化菌的生长量变化图；

图2是好氧反硝化菌对NO₃ ^--N的代谢特性图；

图3是好氧反硝化菌分泌的信号分子种类和浓度图；

图4是好氧反硝化菌群体感应与成膜、反硝化速率和生长量的皮尔森相关性分析图；

图5是好氧反硝化菌培养24h时的SEM图；

图6是群体感应-好氧反硝化菌二元系培养24h时的SEM图；

图7是群体感应-好氧反硝化菌二元系培养24h时的信号分子种类和浓度图；

图8是三组反应器运行34d时对COD的去除效果图；

图9是三组反应器运行34d时对TN的去除效果图；

图10是三组反应器运行34d时生物膜中PN浓度差异图；

图11是三组反应器运行34d时生物膜中PS浓度差异图；

图12是三组反应器运行35d时AHLs的种类和浓度图。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

群体感应-好氧反硝化菌二元系的构建

(1)从南京大学水处理与水环境修复生物技术团队实验室在8℃下稳定运行的好氧生物膜反应器中取出填料，分离获得生物膜，置于反硝化培养基中富集好氧反硝化菌，经过多次分离、纯化后，测试得到的好氧反硝化菌的群体感应N-酰基高丝氨酸内酯信号分子(AHLs)的产生浓度和种类、胞外聚合物(EPS)浓度和组成、生长量和反硝化速率，随后根据菌株对信号分子(AHLs)的产生或降解特性，挑选出具有高群体感应能力的菌株；依据皮尔森相关性分析，优化出信号分子与成膜能力、反硝化速率或生长量呈显著正相关的群体感应-好氧反硝化菌；同时，测试菌株降解不同碳链长度(C4-C12)的AHLs特性，分析其群感猝灭能力，将仅具有猝灭能力的脱氮菌去除。最后，综合分析获得高群感效应、高脱氮能力的好氧反硝化菌作为二元系备选菌株。

具体地，反硝化培养基组成为：柠檬酸钠4.7g、KNO₃ 1.5g、Na₂HPO₄·7H₂O 7.9g、KH₂PO₄ 1.5g、MgSO₄·7H₂O 0.1g，1％的四溴苯酚磺酞酒精溶液，微量元素溶液2mL溶于1000mL蒸馏水中，调节pH7.2；微量元素溶液组成：EDTA 5g/L、ZnSO₄ 0.44g/L、CaCl₂ 5.5g/L、MnCl₂·4H₂O 5.0g/L、FeSO₄·7H₂O 5g/L、(NH₄)₆Mo₇O₂·4H₂O 1.1g/L、CuSO₄·5H₂O 1.57g/L、CoCl₂·6H₂O 1.61g/L，pH7.2。分离培养基由反硝化培养基添加琼脂18g制成。培养条件为8℃，130rpm/min。

具体地，菌株的群体感应能力，可依据群体感应的密度依赖性理论，通过HPLC-MS测定菌株对数生长期末期分泌的N-酰基高丝氨酸内酯类物质(AHLs)的种类和浓度来对比；菌株的群感猝灭能力，可通过测定好氧反硝化菌在25℃，130rpm/min培养条件下1h内对短、中、长链AHLs(5μΜ/L的C6-HSL、C10-HSL、C14-HSL等)的生物降解来进行判断。向摇瓶中加入菌液和终浓度5μΜ/L的AHLs溶液，考察细菌对信号分子的猝灭活性。在纯水中加入AHLs作为空白对照，以考察AHLs水解。将菌液煮沸灭活后，加入AHLs作为无活性细菌对照，以考察细菌对信号分子的吸附。当扣除AHLs因自身水解和细菌胞外聚合物对AHLs的吸附作用造成的AHLs损失以后，AHLs浓度仍然降低，则说明细菌具有群感猝灭活性，降解信号分子的能力。好氧反硝化菌的成膜能力，主要通过检测菌株胞外聚合物(EPS)中的蛋白(PN)和多糖(PS)含量，以及通过PS/PN的比值来进行比较。选择标准主要为单位时间内能分泌更多EPS及PS/PN>0.55以上的菌株。

上述液体和固体培养基均在121℃下灭菌30min后使用，细菌的转移和保存需在无菌操作台中进行，避免外源细菌的引入。通过以上方法共获得16株好氧反硝化菌。

(2)将步骤(1)中筛选出的好氧反硝化菌与群体感应菌Sphingomonas rubra BH3^T按一定比例组成群体感应-好氧反硝化二元系，与单一菌株S.rubra或单一群体感应-好氧反硝化菌比较，筛选出比单一菌株低温生长速度快、成膜和脱氮效率更高的二元系。

经过步骤(1)和(2)，筛选出一株高群体感应能力的好氧反硝化菌为门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina ADBF)，保藏号为CCTCC M 2019703ADBF。将其纯培养48h后，生长量变化和对NO₃ ^--N的代谢特性见图1和图2。由图1和图2可知，P.mendocina ADBF的生长量高，稳定期OD600为0.3左右；硝酸盐氮代谢速度快，48h可将110mg/L的硝氮去除54.5％左右，9h左右生长速度最快，此时对硝酸盐氮的去除速率最高。好氧反硝化菌的AHLs分泌种类和浓度见图3，其群体感应能力与成膜、反硝化速率和生长量的皮尔森相关性分析见图4。由图3可知优化筛选出的群体感应-好氧反硝化菌的信号分子分泌种类有6种，其中C6-HSL和3OC12-HSL的浓度较高，分别为100ng/L和150ng/L。图4具体描述了好氧反硝化菌分泌的多种信号分子与其EPS含量，与有机物、总氮、硝酸盐的去除效率和细菌生长量之间相关性，颜色越深正相关性越高，黑色代表显著正相关，白色为显著负相关。由图4可知，该群体感应-好氧反硝化菌产生的3OC6-HSL和3OC8-HSL信号分子与菌株的成膜、反硝化速率和生长量具有正相关性，表明其具有的高群感能力，可调控自身的成膜、反硝化速率，可促进菌群的生长。

实施例2

好氧反硝化菌鉴定及群体感应-好氧反硝化菌二元系特性

(1)提取实施例1中符合所有筛选步骤获得的好氧反硝化菌的DNA，用细菌通用引物通过PCR扩增并测序。将测序所得结果利用NCBI的BLAST工具与GenBank数据库中的16SrDNA基因序列进行同源性比对检索。结果表明，优化筛选出的好氧反硝化菌与门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina)同源性为99.14％，所以将其命名为PseudomonasmendocinaABDF。将其纯培养24h后所拍电镜图如图5所示，显示出细菌的形态均一，呈杆状且无杂菌污染。

(2)群体感应-好氧反硝化菌二元系特性检测

取好氧反硝化菌(门多萨假单胞菌，保藏号为CCTCC M 2019703ADBF)和红色鞘氨醇单胞菌菌悬液各取0.5mL转移到灭菌的100mL反硝化培养基中(初始NO₃ ^--N浓度为220mg/L)，于8℃、转速为130r/min的摇床中培养36h，每隔12h取样检测培养液中细菌光密度(OD₆₀₀)、NO₃ ^--N浓度，EPS含量，AHLs浓度。二元系的光密度(OD₆₀₀)变化、NO₃ ^--N去除效果，EPS分泌的结果如表1所示，24h时二元系的形态见图6，AHLs种类和浓度见图7。

表1二元系培养36h的生长密度、NO₃ ^--N去除和EPS产量

由表1、图6和图7可知，群体感应-好氧反硝化二元系相比好氧反硝化菌一元系，细菌生长速度提高，EPS产量更高，在24h的AHLs分泌浓度升高的同时(C4-HSL和C6-HSL的浓度分别是单菌的1.7和1.9倍)，反硝化效率明显提高，二元系对生物膜脱氮的强化效果优于一元系。

实施例3

一种在低温条件下强化生物膜法处理含氮废水的方法，包括以下过程：

取实施例2中的二元系接种到装有生物载体的LB培养基中培养24h进行细菌的固定。二元系的接种量为1％(v/v)，该群体感应-好氧反硝化菌与群体感应菌S.rubra之间的比例为体积比1:1。固定了二元系的载体按一定比例投加到由活性污泥接种的生物膜反应器中，同时将LB中离心后得到游离菌体也一并投入到反应器中。固定二元系的生物载体占生物膜反应器中载体总数的10％(v/v)，载体总体积为反应器有效容积的35％(v/v)。反应器放置于保持在8℃的恒温生化培养箱中，在反应器的底部设置曝气器，保持溶解氧在4mg/L以上，并且实时调节pH在6.0-8.0之间，控制水力停留时间12h-24h进行脱氮。

具体地，pH的实时调节方法为，每过3-6h根据实测的pH值添加1M的碳酸钠溶液，调节pH在7.6以上；反应器启动时的水力停留时间为24h，当去除率稳定后可缩短为12h。

设置三组反应器，分别命名为空白组、一元系S.rubra对照组和二元系P.mendocina+S.rubra强化组，三组反应器进水水质设置为COD 1000mg/L，TN 55mg/L，NO₃ ^--N 30mg/L，在8℃条件下恒温运行35d，HRT分为两个阶段，I阶段0-22d为24h，II阶段23-35d为12h。三组反应器对COD、TN的去除效果见图8和图9，生物膜中EPS浓度的差异见图10和图11，AHLs的种类和浓度比较见图12。

通过以上指标，由图8到图12可知，在I阶段，HRT为24h时，三组反应器COD去除效果相近，但二元系强化组对TN的去除速率提高最快，第20d时，二元系对TN的去除率为94.6％，高于对一元系对照组的89.8％和空白组的45.3％；三组反应器的PN和PS增长趋势相同，二元系的含量处于较高水平。II阶段，HRT缩短为12h，负荷提高后一元系对照组和二元系强化组水质波动较大。第34d时，二元系强化组的COD去除率为93.9％，TN去除为97.8％，均明显高于对照组和空白组；在这一阶段，二元系强化组的PN和PS含量增长快速，分别从1.95mg/L和3.53mg/L成倍增长到4.30mg/L和9.59mg/L，生物膜厚度明显提高。分析其原因，二元系强化组的C6-HSL浓度最高，在243.4ng/L左右，是空白组和一元系强化组浓度的1.33倍和1.85倍，明显促进了二元系强化组反应器的成膜速度和污染去除速率。通过以上结论，表明群体感应-好氧反硝化二元系成功强化了生物膜反应器的脱氮效果，对生物膜形成起着促进作用。面对负荷大幅提高的情况下，在能保持较高去除率的同时，能更快的适应水质波动，恢复处理效果。

对比例A

将菌株比例为1:1的市售好氧脱氮菌((嗜冷假单胞菌，Pseudomonaspsychrophile，保藏号为CGMCC No.18930，购买自中国普通微生物菌种保藏中心))与前述的红色鞘氨醇单胞菌采用与实施例3中相同的条件，接种到装有生物载体的LB培养基中培养24h进行细菌的固定(其它条件均相同，仅好氧脱氮菌非实施例3中的经筛选得到的好氧脱氮菌，而是直接购买的好氧脱氮菌)。随后投加到移动床生物膜反应器中进行强化低温生物膜脱氮验证实验。设置三组反应器，分别为一元系P.psychrophile对照组，一元系S.rubra对照组和二元系P.psychrophile+S.rubra强化组。反应器进水水质为COD 500mg/L，TN 28mg/L，在8℃条件下恒温运行35d，HRT为12h。

实验结果为：与一元系相比，在35d运行结束时，嗜冷假单胞菌和红色鞘氨醇单胞菌构建的二元系COD去除率为96.5％，其处理效率在两组一元系之间；该二元系TN的去除率为63.9％，比两组一元系低2.3-4.5％；EPS中PS含量三组相似，二元系的PN含量为2.67mg/carrier，是两组一元系的50.6-61.8％，同时二元系的生物膜厚度也较薄，占一元系的64.5％左右。

结果表明：直接使用未经群体感应能力筛选和优化的市售好氧脱氮菌形成的二元系组合(即市售好氧脱氮菌与红色鞘氨醇单胞菌构建出的二元系)，无法有效提升低温生物膜脱氮效果，其促进效果低于相应的一元系。

值得注意的是，上述实例只为说明本发明的技术方案，其目的在于让本领域技术人员了解本发明的原理并据此实施，上述实例不以任何形式限制本发明，采用本发明精神实质所做的等效变换或修饰，均属于本发明保护范围，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种强化低温条件下生物膜脱氮的群体感应-好氧反硝化菌的二元系，其特征在于，二元系包括好氧反硝化菌，所述好氧反硝化菌为门多萨假单胞菌Pseudomonas mendocina ADBF，保藏号为CCTCC M 2019703 ADBF，还包括具有强信号分子生产活性的群体感应菌，所述强信号分子生产活性的群体感应菌为红色鞘氨醇单胞菌Sphingomonas rubra BH3^T，保藏号为CGMCC No.1.9113。

2.权利要求1所述的强化低温条件下生物膜脱氮的群体感应-好氧反硝化菌的二元系在污水处理中的应用，其特征在于，包括以下步骤：

S1二元系强化菌组强化性能的反应器测试：将二元系纯培养挂膜固定到填料载体；

S2将固定有二元系菌株的载体按一定比例，于生物膜反应器挂膜初期即活性污泥排泥法结束的同时投入反应器中；

S3于低温8±2℃、溶解氧>4mg/L、pH=6.0-8.0、间歇流进水和水力停留时间12-24h条件下，以不同C/N比和碳源、生物膜PS/PN比例为考察参数，进行反应器强化生物脱氮效能测试；所述PS为菌株胞外聚合物中的多糖含量，所述PN为菌株胞外聚合物中的蛋白含量。

3.根据权利要求2所述的强化低温条件下生物膜脱氮的群体感应-好氧反硝化菌的二元系在污水处理中的应用，其特征在于：

所述步骤S1中二元系固定化时间为24-36h，接种量体积比为1-10%；和/或

所述步骤S2中活性污泥浓度为3000-4000mg/L，接种时间与二元系固定化时间相同，固定二元系的生物载体体积占生物膜反应器中载体总体积的10-30%，载体总体积为反应器有效容积的35%；和/或

所述步骤S3中pH的实时调节方法为，每3-6h根据实测的pH值添加1M的碳酸钠溶液，调节pH>7.6；和/或

所述步骤S3中反应器启动时的水力停留时间为24h，当去除率稳定后可缩短为12h。

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