專利名稱：一種具有好氧反硝化性能的鰲臺球菌及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一株具有好氧反硝化性能的鰲臺球菌(Chelatococcus daeguensis) TADl菌株及其應(yīng)用于中溫?zé)煔饷摮趸锖蛷U水中脫除水中的銨根、硝酸根與亞硝酸根的方法。
背景技術(shù)：
近年來隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大氣中的氮氧化物(NOx)含量急劇增加，給人類的生存環(huán)境造成嚴(yán)重的影響?？諝庵械腘Ox不僅產(chǎn)生酸雨，使得土壤和水源酸化，影響農(nóng)作物的生長，NOx還會破壞臭氧層，引起氣候變化，進(jìn)而影響到整個生態(tài)環(huán)境。由于NOx排放總量不斷增加，對NOx的污染控制原理與技術(shù)的研究已成為目前關(guān)注的熱點(diǎn)之一。尤其是我國，對NOx的控制已經(jīng)迫在眉睫。我國NOx的主要人為來源是燃煤電廠、供熱鍋爐和機(jī)動車等。隨著我國火電裝機(jī)容量的快速增長，如不能有效控制NOx的排放，將帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞。由于燃煤煙氣中NOx中有95%以上是難溶于水的N0，處理難度比其它污染物SO2 和煙塵高。目前，處理NOx的煙氣脫氮技術(shù)主要有氨選擇性催化還原(SCR)及選擇性非催化還原(SNCR)等技術(shù)。但現(xiàn)有的這兩種技術(shù)依然存在著經(jīng)濟(jì)成本高、產(chǎn)生二次污染或處理效率低等缺陷，因此尋求新的煙氣脫氮技術(shù)成為目前研究的熱點(diǎn)。生物脫除煙氣中NOx技術(shù)也因為其投資運(yùn)行成本低、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到重視。生物過濾脫氮法是一種新型脫除煙氣中NOx的方法，它通過形成好氧反硝化微生物群落，可以長期在煙氣環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，并能高效脫除煙氣中的NOx。但是由于目前許多燃煤電廠的煙氣經(jīng)除塵和濕法脫硫后的溫度在50°C左右(中溫環(huán)境)，該溫度下大部分微生物不能存活，或者存活但無好氧反硝化能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之目的是提供一種可以在中溫條件下具有高效好氧反硝化性能的菌株及其用途。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)—種具有好氧反硝化性能的鰲臺球菌，其特征在于，所述鰲臺球菌 (Chelatococcus daeguensis)TADl，由中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心保藏(簡稱CGMCC)，地址北京市朝陽區(qū)北辰西路1號院3號，保藏編號是CGMCC No. 52 ，保藏日期為2011年9月6日。中溫條件下具有高效好氧反硝化性能的菌株是鰲臺球菌(Chelatococcus daegUensis)TADl，該菌株具有以下特征(1)菌落特征菌落為規(guī)則圓形，表面光滑濕潤透明，呈淡黃色；(2)細(xì)胞形態(tài)特征細(xì)胞成短桿狀，大小為(0. 67 0. 89) μ mX (1. 03 1.41) μ m，周生鞭毛，革蘭氏染色陰性；(3)鰲臺球菌(Chelatococcus daeguensis)TADl 的16S rDNA基因序列特征其16S rDNA具有序列表所示的核苷酸序列，片段長度為13^bp，在GenBank中的登錄號為HM000004，與GenBank數(shù)據(jù)庫比對表明，該菌株與鰲臺球菌(Chelatococcus daeguensis)的同源性為99 %，其中與模式菌株Chelatococcus daeguensis strain K106 最相似同源性達(dá) 99%。應(yīng)用 MEGA 軟件采用 Neighbor-Joining 法繪制16SrDNA系統(tǒng)發(fā)育樹，確定其進(jìn)化地位，結(jié)合其形態(tài)特征和生理生化特征，該菌株最有可能是螯臺球菌屬(Chelatococcus sp.),并命名為 Chelatococcus daeguensis strain TAD1。本發(fā)明涉及的鰲臺球菌(Chelatococcus daeguensis)TADl的生長細(xì)胞、細(xì)胞懸浮液能以硝酸鹽為唯一氮源和能源生長，可在好氧條件下氧化銨氮為硝酸鹽和亞硝酸鹽， 并能夠繼續(xù)在好氧條件下還原硝酸鹽和亞硝酸鹽為氮?dú)獾葰怏w產(chǎn)物，使廢水中氮化合物降低，達(dá)到脫氮的目的。可在好氧條件下還原硝酸鹽為亞硝酸鹽，并能夠繼續(xù)在好氧條件下還原亞硝酸鹽為氮?dú)鈿怏w產(chǎn)物，使廢水中氮化合物降低，達(dá)到脫氮的目的。所述鰲臺球菌(Chelatococcus daeguensis)TADl不僅能在硝酸鹽為氮源和電子受體的條件下實現(xiàn)好氧反硝化，并最終將硝酸鹽還原為氣體N2,從而可將其接種于常規(guī)好氧硝化污泥中，從而實現(xiàn)含氮廢水的同步硝化反硝化作用，適用于各種含氮廢水的脫氮處理。更重要的是該菌還能在以NO為氮源和電子受體的條件下實現(xiàn)好氧反硝化，并最終將NO 還原為無污染的N2,從而實現(xiàn)脫除煙氣中NO的目的。本專利涉及的鰲臺球菌(Chelatococcus daeguensis)TADl對溫度耐受程度強(qiáng)，在 70°C溫度條件以下，均具有高效的好氧反硝化能力，從而無需經(jīng)過降溫就可實現(xiàn)中溫?zé)煔獾纳镞^濾脫除N0x，降低運(yùn)行成本。該菌株既可在常溫(5-40°C)下生長，高效進(jìn)行脫氮處理；也可以在中溫條件下G0-70°C )具有高效好氧反硝化能力，可以在低溫和中溫條件 70°C以下高效脫除煙氣和各種廢氣中的氮氧化物，氮氧化物去除效率可在60% -95% ；可以在低溫和中溫條件70°C以下高效脫除廢水中的銨根、硝酸根與亞硝酸根，去除效率可在 80-100%。


圖1是生物過濾塔設(shè)備圖，1質(zhì)量流量計2計量泵3氣體緩沖瓶4恒溫水浴鍋5 蜂窩陶瓷填料6生物滴濾塔7儲液池。圖2是不同NO及&裝載濃度下生物滴濾法脫除NO效率變化。圖3是本發(fā)明鰲臺球菌TADl的電鏡圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此，對于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。菌種的選育1.中溫溫好氧反硝化菌的初篩本研究從上述生物滴濾系統(tǒng)的反應(yīng)器內(nèi)取出一塊長有生物膜的填料至裝有90mL 滅菌的反硝化培養(yǎng)液并裝有玻璃珠的三角瓶中，振蕩至生物膜脫落，取出填料。然后將三角瓶放入空氣振蕩器中把生物膜充分搖勻打碎。打碎后的生物膜在初始溫度為30°C，160r/ min的搖床振蕩培養(yǎng)4 后，將10% (體積比)的菌液接入IOOmL新鮮的滅菌的反硝化培養(yǎng)液中，升溫至35°C，搖床振蕩培養(yǎng)4 后，按10% (體積比)接種菌液至IOOmL新鮮的滅菌的反硝化培養(yǎng)液中，如此按照上述方法篩選在高溫條件下的優(yōu)勢菌種，直至升溫至50°C。 升溫培養(yǎng)期間，每隔24h取培養(yǎng)后的菌液檢測硝態(tài)氮(硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮)濃度。取50°C培養(yǎng)第3d的菌液ImL稀釋涂平板。平板培養(yǎng)基中加入溴百里酚藍(lán)，菌落周圍產(chǎn)生藍(lán)色暈圈，說明培養(yǎng)基中PH值升高，發(fā)生了反硝化作用。24h后挑選有藍(lán)色暈圈的單菌落，在DM培養(yǎng)基經(jīng)3次劃線分離，分離出產(chǎn)生藍(lán)色暈圈的即具有反硝化作用的菌株。初步篩選分離后把純化后的菌株加入密封的培養(yǎng)瓶再篩選分離。2.中溫好氧反硝化菌的復(fù)篩將上述分離純化后得到的純菌種菌落，分別接種于裝有IOOmL DM培養(yǎng)液的三角瓶中，并在每個三角瓶內(nèi)加入幾粒滅菌的玻璃珠(盡量減小厭氧微環(huán)境對實驗結(jié)果的影響)， 用4層紗布包好瓶口，放入振蕩培養(yǎng)箱，具體參數(shù)如下溫度50°C，轉(zhuǎn)速160r/min，培養(yǎng)時間 24h0取培養(yǎng)后的菌液檢測硝態(tài)氮濃度，包括硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮，考察菌株對硝態(tài)氮的去除率。其中，只有一株菌24h脫氮率大于80%，說明此菌為好氧反硝化菌，編號為TADl并保藏。實施例1鰲臺球菌(Chelatococcus daeguensis)TADl用于廢水生物脫氮取5ml滅菌后的含硝酸鹽培養(yǎng)基DM裝入試管中，接入甘油管封存的鰲臺球菌 (Chelatococcus daeguensis) TADl菌株樣品。將試管置于恒溫?fù)u床，恒溫保持50°C，搖床轉(zhuǎn)速160r/min進(jìn)行菌株活化?；罨? 后，以10%的接種量到裝有200ml含硝酸鹽培養(yǎng)基DM的250ml錐形瓶中進(jìn)行反硝化、脫氮性能測定。為保證錐形瓶中空氣與外界氣體的交換，以封口膜封口，同樣在50°C、氣浴恒溫?fù)u床上以160r/min進(jìn)行搖瓶培養(yǎng)。同樣條件下， 以空白含硝酸鹽培養(yǎng)基樣品作為對比基準(zhǔn)實驗。接入鰲臺球菌的DM培養(yǎng)基中硝酸鹽在1 后降解完全，而空白培養(yǎng)基中硝酸鹽幾乎無變化。反硝化培養(yǎng)基DM(g/L) =NH4Cl 0. 3 ；Na2HPO4 · 7H20 7. 9 ；KH2PO4L 5 ；MgSO4 · 7H20 0. 1 ；琥珀酸鈉4. 0 ；KNO3O. 6 ；微量元素溶液2mL ；pH 7. 0 7. 5微量元素溶液成份(g/L)=EDTA 50. 0 ；ZnS042. 2 ；CaCl25. 5 ；MnCl2 · 4Η205· 06 ； FeSO4 · 7Η20 5. 0 ； (NH4)6Mo7A · 4Η20 1. 1 ；CuSO4 · 5Η20 1. 57 ；CoCl2 · 6Η201· 61。實施例2鰲臺球菌(Chelatococcus daeguensis)TADl用于中溫?zé)煔饷摮趸锷镞^濾系統(tǒng)(如圖1)主要包括配氣系統(tǒng)、氣體調(diào)節(jié)器(質(zhì)量流量計1)、氣體緩沖瓶3、恒溫水浴鍋4、蜂窩陶瓷填料5、生物滴濾塔6和儲液池7。主體部分為2. 5L的生物滴濾塔6，由有機(jī)玻璃制成，內(nèi)裝蜂窩陶瓷填料5 (空隙率0. 55，直徑4 6mm)，儲液池7內(nèi)徑80mm、壁厚10mm、總高500mm。儲液池7內(nèi)營養(yǎng)液溫度維持在50°C，用計量泵2將儲液池 7中的營養(yǎng)液抽到生物滴濾塔6，經(jīng)濾塔頂部的液體分布器均勻噴灑在微生物床層上，滲出液回收到儲液池7中。模擬煙氣經(jīng)霧化器增濕后從生物濾塔6底部進(jìn)入，在上升過程中與填料5表面的生物膜接觸，NOx被微生物降解，凈化后的氣體從塔頂排出。在濾塔啟動掛膜前期，儲液池7內(nèi)營養(yǎng)液組成為250mg -L^NO^N, Ig化―1碳源(以 C計)，每天更換一次營養(yǎng)液。掛膜完成后停止加入硝酸鹽，開始向反應(yīng)器內(nèi)連續(xù)通入配制氣體(由67. 0 803. 6mg ·πΓ3的NO及O2和N2組成)，流速為IL ^mirT1,停留時間為Imin。濾塔運(yùn)行初期煙氣成分為NO和N2，其中NO的濃度為67. Omg · πΓ3。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，NO濃度每5d增加67. Omg ·πΓ3，直到濃度為803. 6mg ·πΓ3。為考察O2含量對反硝化的影響，O2含量從0. 2%逐漸遞增。實驗結(jié)果顯示NOx的去除效率能夠保持在84%以上，這說明鰲臺球菌(Chelatococcus daeguensis)TADl在中溫條件具有高效好氧反硝化性能，可以有效地脫除中溫?zé)煔庵械腘Ox，具體實驗數(shù)據(jù)見圖2。 上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有好氧反硝化性能的鰲臺球菌，其特征在于，所述鰲臺球菌(Chelatococcus daegUensis)TADl，由中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心保藏，其簡稱為 CGMCC，其保藏編號是CGMCC No. 5226，保藏日期為2011年9月6日。
2.權(quán)利要求1所述鰲臺球菌的應(yīng)用，其特征在于，該鰲臺球菌用于含氮廢水的脫氮處理。
3.權(quán)利要求1所述鰲臺球菌的應(yīng)用，其特征在于，該鰲臺球菌用于煙氣或廢氣的好氧反硝化脫除氮氧化物處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于，所述鰲臺球菌用于10-70°C煙氣或廢氣的好氧反硝化脫除氮氧化物處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于，所述鰲臺球菌用于40-70°C煙氣或廢氣的好氧反硝化脫除氮氧化物處理。
全文摘要
本發(fā)明公開一種具有好氧反硝化性能的鰲臺球菌(Chelatococcus daeguensis)TAD1，由中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心保藏，其簡稱為CGMCC，其保藏編號是CGMCC No.5226，保藏日期為2011年9月6日。該鰲臺球菌對溫度耐受程度強(qiáng)，在70℃溫度條件以下，均具有高效的好氧反硝化能力，用于含氮廢水的脫氮處理以及煙氣或廢氣的好氧反硝化脫除氮氧化物處理，無需經(jīng)過降溫就可實現(xiàn)中溫?zé)煔獾纳镞^濾脫除NOx，降低運(yùn)行成本，去除效率在60％以上。
文檔編號C02F3/02GK102373169SQ20111033189
公開日2012年3月14日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者許輔乾, 黃少斌 申請人:華南理工大學(xué)