CN112625940B - 一株耐高温亚硝化单胞菌及其在污水处理中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微生物处理污水领域，具体涉及一株耐高温亚硝化单胞菌及其在污水处理中的应用。该菌株于2020年10月6日保藏于中国典型培养物保藏中心，其分类命名为Nitrosomonas nitrosa strain WH‑1，保藏编号为CCTCC NO：M 2020526。上述亚硝化单胞菌在好氧条件下，能够在40℃条件下快速生长和脱氨，适用于垃圾渗沥液、印染废水、黑臭河水、黑臭湖水、淡水养殖水等。

Description

一株耐高温亚硝化单胞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，具体涉及一株耐高温亚硝化单胞菌及其在污水处理中的应用。
背景技术
氨氮是污水和污染地表水中的常见污染物，而氨氧化作用（微生物将氨氮氧化为亚硝氮的过程）是最高效、最常用的脱氨机制，而目前污水生化处理系统中，主要是氨氧化细菌中的亚硝化单胞菌承担氨氧化的职责。但是，亚硝化单胞菌对高温较敏感，多数亚硝化单胞菌的适宜温度不高于35℃，迄今为止，对耐热AOB纯菌种的报道仅有2例，但这两个菌种均只能在高温条件下具有一定的氨氧化活性，但不能快速生长，即高温会限制这两个菌种的繁殖和种群的扩张。因此开发一种在高温条件下既具有较高氨氧化活性，又能快速生长的亚硝化单胞菌，对于高温环境下的稳定脱氨及相应菌剂的生产，具有重要意义。
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，提供一株新型的适应高温污水（或污染地表水）的亚硝化单胞菌，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：
一株耐高温的亚硝化单胞菌，为亚硝化单胞菌WH-1。该菌株于2020年9月21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Nitrosomonas nitrosa strain WH-1，保藏编号为CCTCC NO：M 2020526。
上述亚硝化单胞菌在好氧条件下，能够在40℃条件下快速生长和脱氨，适用于垃圾渗沥液、印染废水、黑臭河水、黑臭湖水、淡水养殖水等。
本发明相对于现有技术具有如下优点和有益效果：已报道的亚硝化单胞菌纯菌种在35℃以上的条件下，虽具有一定脱氨活性，但生长及其缓慢（甚至不能生长），而本发明所涉及的亚硝化单胞在40℃时仍能快速生长并高效脱氨。
附图说明
图1是对WH-1菌在培养基中的亚硝氮积累情况。
图2是WH-1菌处理生活污水时的亚硝氮积累情况。
图3是WH-1菌处理垃圾渗滤液时的亚硝氮积累情况。
图4是WH-1和CZ-4在不同温度下脱氨效率的比较。
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：
HNM培养基，向每1L蒸馏水中加入以下成分：0.5g MgSO4·7H2O，1.00g K2HPO4，2.00g NaCl，0.40g FeSO4·7H2O，1.50g NaHCO3，0.50g CaCl2·2H2O，2.4g NH4Cl及1.00mL微量元素溶液，pH 8.0。
LNM培养基，向每1L蒸馏水中加入以下成分：0.5g MgSO4·7H2O，1.00g K2HPO4，2.00g NaCl，0.40g FeSO4·7H2O，1.50g NaHCO3，0.50g CaCl2·2H2O，0.2g NH4Cl及1.00mL微量元素溶液，pH 8.0。
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。
实施例1
将200μL取自湖北省武汉市某生活污水处理系统好氧池出水口的污水置于5mLHNM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’，（SEQ ID NO.1）
下游引物1492R：5’-TAC-GGTTACCTTGTTACGACTT-3’。（SEQ ID NO.2）
PCR产物的纯化和测序均由上海生工完成，测序结果如SEQ ID NO.3所示。16SrDNA测序结果显示所分离菌株为亚硝化单胞菌（Nitrosomonas eutropha），将其命名为亚硝化单胞菌WH-1。该菌株于2020年10月6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Nitrosomonas nitrosa strain WH-1，保藏编号为CCTCC NO：M 2020526。
实施例2
采用接种环挑取2～3环亚硝化单胞菌WH-1单菌落至50mL液体HNM培养基中，39℃、160rpm摇床培养7天后即得菌种悬液（此悬液定义为WH-1接种液）。再将50mL亚硝化单胞菌WH-1菌种悬液接种到1L HNM培养基中，39℃、160rpm摇床培养72小时后得到接种液。下述实施例中的接种液均通过该条件得到。
图1的实施方法是：事先制备好的WH-1菌接种液按5%的体积比接种至2000 mL HNM培养基中后，再将其分装至250 mL锥形瓶中(每瓶100 mL)，分别在32℃、36℃、39℃、42℃和45℃条件下，160 r·min-1摇床培养40h，期间测定亚硝氮浓度(D，mg·L-1)，并据此计算比生长速度(μ，h-1)和代时(T，h):μ=(lnVn-lnVn-1)/24，其中Vn为亚硝氮积累速度(mg·L-1·h-1)，其计算方法为Vn=(Dt -Dt-1)/24；T = ln2/μ。
根据图1：计算得到39℃时的亚硝氮积累速度最大（达到9.3 mg·L-1·h-1），说明该菌氨氧化活性的最适温度约为39℃；计算得到32℃、36℃、39℃、42℃和45℃条件下的最短代时分别为12.0h、11.2h、7.7h、8.4h和10.1h，说明该菌的最适生长温度为39℃，且在45℃条件下仍能快速生长。综上所述，该菌在36℃以上的条件下既具有明显的氨氧化活性（即能够脱氨），也能够快速生长，说明该菌属于耐高温亚硝化单胞菌。
实施例3
图2的实施方法是：事先制备好的WH-1菌接种液按2.5%的体积比接种至1000 mL生活污水中，再将其分装至250 mL锥形瓶中(每瓶100 mL)，分别在40℃和45℃条件下，160r·min-1摇床培养96h，对照组不加菌剂，期间测定亚硝氮浓度(D，mg·L-1)，并据此计算比生长速度(μ，h-1)和代时(T，h):μ=(lnVn-lnVn-1)/24，其中Vn为亚硝氮积累速度(mg·L-1·h-1)，其计算方法为Vn=(Dt -Dt-1)/24；T = ln2/μ。
根据图2：可见40℃~45℃区间，投加WH-1菌后，均有明显的氨氧化效应（亚硝氮积累速度最大可达2.0 mg·L-1·h-1），其中40℃时的最短代为11.9h，在45℃时的最短代时也可以达到13.6h，说明该菌在高温生活污水中能快速生长并脱氨。
实施例4
图3的实施方法是：事先制备好的WH-1菌接种液按2.5%的体积比接种至1000 mL垃圾渗滤液中，再将其分装至250 mL锥形瓶中(每瓶100 mL)，分别在40℃和45℃条件下，160 r·min-1摇床培养96h，对照组不加菌剂，期间测定亚硝氮浓度(D，mg·L-1)，并据此计算比生长速度(μ，h-1)和代时(T，h):μ=(lnVn-lnVn-1)/24，其中Vn为亚硝氮积累速度(mg·L-1·h-1)，其计算方法为Vn=(Dt -Dt-1)/24；T = ln2/μ。
根据图3：可见40℃时，投加WH-1菌后，有明显的氨氧化效应（亚硝氮积累速度最大可达0.8 mg·L-1·h-1），最短代为11.4h，说明该菌在40℃的垃圾渗滤液中能快速生长并脱氨。
实施例5
图4的实施方法是：事先制备好的WH-1菌接种液按0.1%的体积比接种至LNM培养基中，再将其分装至250 mL锥形瓶中(每瓶100 mL)，分别在34℃，37℃，40℃和43℃条件下，160 r·min-1摇床培养60h；另设一组采用同样的方法接种不耐高温的亚硝化单胞菌CZ-4（菌种保藏编号为CCTCC NO：M 2018813），分别在28℃，31℃，34℃和37℃条件下，160 r·min-1摇床培养60h；上述两组在培养期间，每12h测定氨氮浓度，并计算氨氮去除率。
根据图4： WH-1菌在37℃~40℃区间具有最高的氨氮去除率，而CZ-4则在31℃具有最高的氨氮去除率，且在37℃时完全没有脱氨能力（氨氮去除率为0）。
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。
序列表
<110> 湖北工业大学
<120> 一株耐高温亚硝化单胞菌及其在污水处理中的应用
<141> 2020-11-25
<160> 3
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 4
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 4
agagtttgat catggctcag 20
<210> 5
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 5
tacggttacc ttgttacgac tt 22
<210> 3
<211> 1347
<212> DNA
<213> Nitrosomonas eutropha
<400> 3
aatacatcgg aacgtgtctt aaagaggggg ataacgcatc gaaagatgtg ctaataccgc 60
atattctcta cggaggaaag caggggatcg caagaccttg cgctttttga gcggccgatg 120
cctgattagc tagttggtaa ggtaatggct taccaaggca acgatcagta gctggtctga 180
gaggacgacc agccacactg ggactgagac acggcccaga ctcctacggg aggcagcagt 240
ggggaatttt ggacaatggg cgaaagcctg atccagccat gccgcgtgag tgaagaaggc 300
cttcgggttg taaagctctt tcggtcggga agaaatagtt gtggctaata tccacaatga 360
atgacggtac cgacataaga agcaccggct aactacgtgc cagcagccgc ggtaatacgt 420
agggtgcaag cgttaatcgg aattattggg cgtaaagggt gcgcaggcgg ttgtataagt 480
cagatgtgaa atccctgggc ttaacctagg aattgcgttt gaaactatat gactagagtg 540
tgacagaggg gagtggaatt ccatgtgtag cagtgaaatg cgtagagatg tggaagaaca 600
ccgatggcga aggcagctcc ctgggttaac actgacgctc atgcacgaaa gcgtggggag 660
caaacaggat tagataccct ggtagtccac gccctaaacg atgtcaacta gttgtcggat 720
ctatataaag attaggtaac gtagctaacg cgtgaagttg accgcctggg aagtacggtc 780
gcaagattaa aactcaaagg aattgacggg gacccgcaca agcggtggat tatgtggatt 840
aattcgatgc aacgcgaaaa accttaccta cccttgacat gctcgaaatt tcgcagagat 900
gcgaaagtgc ccgaaaggga atcgagacac aggtgctgca tggctgtcgt cagctcgtgt 960
cgtgagatgt tgggttaagt cccgcaacga gcgcaaccct tgtcactaat tgccatcatt 1020
tagttgggca ctttagtgag actgccggtg acaaaccgga ggaaggtggg gatgacgtca 1080
agtcctcatg gcccttatgg gtagggcttc acacgtaata caatggcgcg tacagagggt 1140
tgccaacctg cgaaggggag ctaatctcat aaagcgcgtc gtagtccgga tcggagtctg 1200
caactcgact ccgtgaagtc ggaatcgcta gtaatcgcgg atcagcatgt cgcggtgaat 1260
acgttcccgg gtcttgtaca caccgcccgt cacaccatgg gagtaatttt caccagaagc 1320
aaatagtcta accgcaagga gggcgtt 1347

Claims (4)

1.一株耐高温的亚硝化单胞菌，其分类命名为Nitrosomonas nitrosa strain WH-1，保藏编号为CCTCC NO：M 2020526。
2.权利要求1所述的亚硝化单胞菌在污水脱氨中的应用。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述污水为不超过45℃的污水。
4.根据权利要求2或3所述的应用，其特征在于，所述的污水为垃圾渗滤液或生活废水。
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一种耐热亚硝化单胞菌富集培养物的特性及其在污水中的脱氨效果;许慧 等;《华中师范大学学报（自然科学版）》;20210430;第55卷(第2期);250-257 *

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