CN113249273A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

本发明属于环保技术领域，具体涉及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。对于处理高盐氨氮废水中的微生物高盐耐受性较差的问题，本发明提供一株耐盐枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis strain)，保藏于广东微生物菌种保藏中心，保藏编号为GDMCC No:61392。本发明还提供上述耐盐枯草芽孢杆菌在高盐氨氮废水处理中的应用，在MBBR反应器中，进水NH4‑N浓度50mg/L，进水氯化钠从30g/L升至50g/L，出水在48‑72h内氨氮均被降解完全，具有良好的硝化作用。利用本发明培养的菌株可以解决高盐氨氮废水难以生化处理及处理成本较高的问题，具有良好的经济效益和环境效益。

Description

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
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及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。
背景技术
高盐度氨氮废水是指总合盐质量分数大于1％的废水。由于废水中高盐份的存在，微生物的细胞膜和菌体内的酶会被破坏，微生物的生长也会被抑制，从而增加了氨氮废水生物处理的难度。某些企业采用稀释后生化处理该类废水的方法，该方法会增加处理规模、基建投资及运行费用。如何筛选适应高盐度氨氮废水的硝化菌群成为一个技术难题。
目前对于高盐度氨氮废水采用的处理方法有：电解法、膜分离法、焚烧法或深井灌注法、生物处理法，除了生物处理法的其他方法因处理费用高而难于在实际中推广。而生物处理法是目前废水处理最常用的方法之一，也是一种成熟有效的废水处理技术，主要是利用微生物的新陈代谢功能,通过微生物的吸附、降解废水中的有机污染物，将废水中呈溶解、胶体以及微细悬浮状态的有机物、有毒物等污染物质，转化为稳定、无害的物质的废水处理方法，具有较高的经济优势、无二次污染的特点。
但是普通的微生物不具有耐盐特点，难以适合采油废水等类似高盐度废水的处理。因此筛选出适应于高盐度氨氮废水的硝化菌群成为关键。
随着耐盐高效降解菌的分离筛选和生物处理工艺的改进完善，生物法处理废水显示出相当高的竞争优势和应用潜力，具有处理成本低、适应性强且运行较为稳定等优点。
公开号CN102703350A的申请：一株耐盐脱氮除磷高地芽孢杆菌其在水处理中的应用，公开了一株耐盐脱氮除磷高地芽孢杆菌应用于含盐废水的方法，该菌株在氨氮起始浓度为40mg/L，盐含量为3％时氨氮去除效果最好，48h达91.18％，但随着盐含量的增加，其脱氨氮性能迅速下降，其起始氨氮浓度较低且对氨氮去除不完全。
公开号CN109486699A的申请：一株耐盐好氧反硝化菌及应用，公开了一株分离自制革废水的耐盐假单胞菌Pseudomonas sp.DN-23，该菌株能在氯化钠3-6％的培养基中发生好氧反硝化，好氧反硝化性能良好。
显然，上述菌株对高盐的耐受性较差，在高盐环境下的酶功能受限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是处理高盐氨氮废水中的微生物高盐耐受性较差的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一株耐盐枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis strain)，所述枯草芽孢杆菌保藏编号为GDMCC No:61392。保藏于广东微生物菌种保藏中心，保藏日期2020年12月29日，地址：广东省广州市越秀区先烈中路100号大院实验大楼5楼。
其中，上述枯草芽孢杆菌具有如SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列。
SEQ ID NO：1枯草芽孢杆菌核苷酸序列：
Figure BDA0003141986760000021
其中，上述枯草芽孢杆菌在光学显微镜下的个体形态为：革兰氏染色呈阳性、杆状、长3-11um、宽1.5-2.5um。
其中，上述枯草芽孢杆菌耐受的高盐(以NaCl质量计)范围为30-150g/L。
进一步的，上述枯草芽孢杆菌耐受的高盐范围为30-50g/L。
本发明还提供上述一株耐盐枯草芽孢杆菌在高盐氨氮废水处理中的应用。
本发明的有益效果是：本发明耐盐枯草芽孢杆菌菌株的Biolog代谢指纹图谱完善，可利用50多种碳源为底物，易于培养，便于应用；培养的菌株菌群浓度高，活性好，能够在开放的体系中迅速成为优势菌，并能够发挥菌株特定功能；耐高盐特性达15wt％NaCl，具有很强的生活活性和耐受性，可在高盐氨氮废水中发挥生化处理功能，适用于各种氨氮工业废水处理；处理时不需外加有机碳源，能够在COD为100mg/L条件下生长，大大节省了投资，从而降低了废水处理成本。利用本发明培养的菌株可以解决高盐氨氮废水难以生化处理及处理成本较高的问题，具有良好的经济效益和环境效益。
本发明提供的耐盐枯草芽孢杆菌于2020年12月29日保藏于广东微生物菌种保藏中心GDMCC，保藏编号为GDMCC No:61392，生物学分类命名为枯草芽孢杆菌Bacillussubtilis strain。
附图说明
图1为本发明耐盐枯草芽孢杆菌菌株菌落形态特征图。
图2为本发明耐盐枯草芽孢杆菌菌株个体形态特征图。
图3为本发明耐盐枯草芽孢杆菌菌株在不同盐浓度下的生长情况图。
图4为本发明耐盐枯草芽孢杆菌菌株在盐浓度为30g/L对氨氮的去除效果图。
图5为本发明耐盐枯草芽孢杆菌菌株在盐浓度为40g/L对氨氮的去除效果图。
图6为本发明耐盐枯草芽孢杆菌菌株在盐浓度为50g/L对氨氮的去除效果图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明提供了一株耐盐枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis strain)，所述枯草芽孢杆菌保藏编号为GDMCC No:61392。保藏于广东微生物菌种保藏中心，保藏日期2020年12月29日，地址：广东省广州市越秀区先烈中路100号大院实验大楼5楼。
上述枯草芽孢杆菌分离自泸州老窖污水处理厂的活性污泥，在筛选平板上的菌落形态为乳白色，干燥，扁平；在光学显微镜下的个体形态为：革兰氏染色呈阳性、杆状、长3-11um、宽1.5-2.5um；通过16S rDNA和Biolog微生物分类鉴定系统鉴定，确定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis strain)，内部编号为LZLJ-8，16SrDNA序列分析结果和Biolog分类鉴定系统鉴定结果分别见SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列和表1。
表1本发明菌株LZLJ-8的Biolog试验生理生化结果
Figure BDA0003141986760000041
本发明枯草芽孢杆菌耐受的高盐范围为30-150g/L，优选实施盐浓度为30-50g/L。与专利CN 105154349 B中的菌株的耐盐度(以NaCl计)为10-100g/L对比，盐度耐受范围提高了50％。
本发明还提供上述耐盐枯草芽孢杆菌在高盐氨氮废水处理中的应用。在MBBR反应器中，进水NH4-N浓度50mg/L，进水氯化钠从30g/L升至50g/L，出水在48-72h内氨氮均被降解完全。
下面将通过实施例对本发明的具体实施方式做进一步的解释说明，但不表示将本发明的保护范围限制在实施例所述范围内。
实施例1本发明菌株的分离鉴定
(1)样品来源
废水样品：泸州老窖污水处理活性污泥。
(2)培养基：酵母提取物5g，胰化蛋白胨10g，氯化钠10g，NaOH调pH至7.0，121℃、20min高压灭菌。固体为增加15-20％琼脂粉。
(3)实验步骤：取泸州老窖污水处理活性污泥10mL，加入含90mL无菌水的锥形中，30℃、120r/min，振荡30min后，按10倍梯度稀释，分别取稀释倍数为10-1、10-2、10-3的菌悬液0.1mL涂布于LB平板，37℃培养。将平板上长出的菌落重新采用稀释涂布法分离纯化，直至得到纯培养物后，于30％的甘油管，-80℃、保藏。
将分离得到纯菌株分别接种到LB平板上，于25-37℃培养，观察和记录菌落的形态特征。菌株LZLJ-8的菌落形态如图1，菌株LZLJ-8的个体形态如图2。
实施例2菌株耐盐生长测定实验
菌株LZLJ-8的盐度耐受性分析，将菌株LZLJ-8的菌株分别接种于含质量分数为0％、1％、3％、5％、7％、10％、13％、15％、20％NaCl的LB平板和液体中培养，37℃倒置培养，24h观察并记录菌落生长情况如表2。将菌株LZLJ-8在不同盐浓度条件下，液体的初始OD600控制一致，72h后，测定OD600生长情况，判定菌株是否能够耐受且生长，如图3所示。
表2菌株SLY盐度梯度试验结果
序号 盐浓度 LZLJ-8菌落生长观察结果
1 0 ++++
2 1％ ++++
3 3％ ++++
4 5％ ++++
5 7％ +++
6 10％ +++
7 13％ ++
8 15％ ++
9 20％ +
注：“++++”长得好，“+++”长得较好；“++”长得一般，“+”能长，”-'“不能长。
实施例3高盐氨氮废水去除效果实验
(1)芽孢杆菌湿菌体的制备：将菌株LZLJ-8活化培养和发酵培养后得到LZLJ-8菌体发酵培养液。
(2)耐盐脱氮性能的监测：倒入实验室移动床膜生物反应器(Moving Bed BiofilmReactor,MBBR)中，实验室配水进水NH4-N浓度50mg/L，COD浓度100mg/L，氯化钠浓度30-50mg/L，每天检测指标有pH、NH4-N、NO2-N、NO3-N、TP、TN并定期分析枯草芽孢杆菌在MBBR工艺下耐盐脱氮性能。
(3)投加耐盐菌后，枯草芽孢杆菌验证试验持续1个月，进水氯化钠从30g/L升至50g/L，实验室MBBR反应罐出水基本不含有氨氮，进水氨氮被降解完全。
(4)菌株LZLJ-8在高盐废水处理中的应用，进水氯化钠浓度为30g/L，初始NH4-N浓度50mg/L，48h氨氮完全去除，如图4。
(5)菌株LZLJ-8在高盐废水处理中的应用，进水氯化钠浓度为40g/L，初始NH4-N浓度50mg/L，60h氨氮完全去除，如图5。
(6)菌株LZLJ-8在高盐废水处理中的应用，进水氯化钠浓度为50g/L，初始NH4-N浓度50mg/L，72h氨氮完全去除，如图6。
对比例
处理高盐氨氮废水和操作条件与实施例3相同，不同之处在于：在处理过程中投加常规菌剂M(碧沃丰
Figure BDA0003141986760000061
好养除总氮，碧沃丰
Figure BDA0003141986760000062
除氮氮，碧沃丰
Figure BDA0003141986760000063
除硝氨)。由于盐浓度仍为30-50g/L，出水氨氮无变化稍有增高，硝化作用差，考虑常规菌剂M不具备耐盐硝化功能，处理效果不佳，运行失败。
该菌株LZLJ-8与专利CN 106635861 A中的耐盐菌群对比，专利CN 106635861 A中菌群的盐度为2.5wt％，本专利中的菌株LZLJ-8案例实施盐度为3-5wt％，本发明的菌株的盐度试用范围广，且耐受性好，氨氮去除率为100％。
序列表
<110> 泸州老窖股份有限公司
泸州品创科技有限公司
南京高新工大生物技术研究院有限公司
<120> 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
<160> 1
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 1385
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
acagatggga gcttgctccc tgatgttagc ggcggacggg tgagtaacac gtgggtaacc 60
tgcctgtaag actgggataa ctccgggaaa ccggggctaa taccggatgc ttgtttgaac 120
cgcatggttc aaacataaaa ggtggcttcg gctaccactt acagatggac ccgcggcgca 180
ttagctagtt ggtgaggtaa tggctcacca aggcaacgat gcgtagccga cctgagaggg 240
tgatcggcca cactgggact gagacacggc ccagactcct acgggaggca gcagtaggga 300
atcttccgca atggacgaaa gtctgacgga gcaacgccgc gtgagtgatg aaggttttcg 360
gatcgtaaag ctctgttgtt agggaagaac aagtaccgtt cgaatagggc ggtaccttga 420
cggtacctaa ccagaaagcc acggctaact acgtgccagc agccgcggta atacgtaggt 480
ggcaagcgtt gtccggaatt attgggcgta aagggctcgc aggcggtttc ttaagtctga 540
tgtgaaagcc cccggctcaa ccggggaggg tcattggaaa ctggggaact tgagtgcaga 600
agaggagagt ggaattccac gtgtagcggt gaaatgcgta gagatgtgga ggaacaccag 660
tggcgaaggc gactctctgg tctgtaactg acgctgagga gcgaaagcgt ggggagcgaa 720
caggattaga taccctggta gtccacgccg taaacgatga gtgctaagtg ttagggggtt 780
tccgcccctt agtgctgcag ctaacgcatt aagcactccg cctggggagt acggtcgcaa 840
gactgaaact caaaggaatt gacgggggcc cgcacaagcg gtggagcatg tggtttaatt 900
cgaagcaacg cgaagaacct taccaggtct tgacatcctc tgacaatcct agagatagga 960
cgtccccttc gggggcagag tgacaggtgg tgcatggttg tcgtcagctc gtgtcgtgag 1020
atgttgggtt aagtcccgca acgagcgcaa cccttgatct tagttgccag cattcagttg 1080
ggcactctaa ggtgactgcc ggtgacaaac cggaggaagg tggggatgac gtcaaatcat 1140
catgcccctt atgacctggg ctacacacgt gctacaatgg acagaacaaa gggcagcgaa 1200
accgcgaggt taagccaatc ccacaaatct gttctcagtt cggatcgcag tctgcaactc 1260
gactgcgtga agctggaatc gctagtaatc gcggatcagc atgccgcggt gaatacgttc 1320
ccgggccttg tacacaccgc ccgtcacacc acgagagttt gtaacacccg aagtcggtga 1380
ggtaa 1385

Claims (6)

1.一株耐盐枯草芽孢杆菌，其特征在于：所述枯草芽孢杆菌保藏编号为GDMCC No:61392。
2.根据权利要求1所述的一株耐盐枯草芽孢杆菌，其特征在于：所述枯草芽孢杆菌具有如SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列。
3.根据权利要求1所述的一株耐盐枯草芽孢杆菌，其特征在于在光学显微镜下的个体形态为：革兰氏染色呈阳性、杆状、长3-11um、宽1.5-2.5um。
4.根据权利要求1所述的一株耐盐枯草芽孢杆菌，其特征在于：所述枯草芽孢杆菌耐受的高盐范围为30-150g/L。
5.根据权利要求4所述的一株耐盐枯草芽孢杆菌，其特征在于：所述枯草芽孢杆菌耐受的高盐范围为30-50g/L。
6.权利要求1至5中任一项所述的一株耐盐枯草芽孢杆菌在高盐氨氮废水处理中的应用。
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