一株兼具六價鉻去除和好氧反硝化性能的施氏假單胞菌及其應用的制作方法

本發明屬于污水生物處理領域，具體涉及一種在好氧環境下即可將水體中的硝酸鹽氮和六價鉻同步去除的施氏假單胞菌及其在污水處理中的應用。
背景技術：
：隨著我國城市化、工業化的加速，工業生產的不斷發展，大量的工業廢水產生，對人類生活和健康產生了極大的威脅。由于我國的工業廢水處理能力尚不能跟上工業用水的規模，導致仍然有部分工業廢水未經處理直接排入城鎮污水管網。六價鉻作為一種重要的工業材料，被廣泛應用于電鍍、染料制造、皮革和冶金行業，這些行業會產生大量的含鉻廢水，這些廢水也不可避免的進入城鎮污水處理廠。研究表明，六價鉻會影響大部分微生物的生長，甚至造成微生物的大量死亡，而城鎮污水處理廠通常不具備處理六價鉻的能力，所以六價鉻的進入會嚴重影響城鎮污水處理系統的正常運行。由于六價鉻的的毒性是三價鉻的100倍，所以通常處理六價鉻污染的方法是將六價鉻轉化成三價鉻。常見的處理六價鉻廢水的方法有吸附法、化學還原沉降、電化學法、離子交換法和光催化法等，但是近年來微生物處理含鉻廢水以投資小、運行費用低、無二次污染等優點引起越來越多的重視。好氧反硝化作用是上世紀80年代提出的一種新型生物脫氮技術，該技術基于好氧反硝化菌可以同時進行氧氣和硝酸鹽呼吸的特性，為實現在單一好氧反應器中達到脫氮目的提供了理論基礎。自從第一株好氧反硝化菌t.pantotropha被成功分離后，近年來更多的高效好氧反硝化菌株得到分離，并被應用于實際污水處理系統中。好氧反硝化作用作為一種新型生物脫氮技術，因其工藝簡單、脫氮效果好、不需補加酸堿等優勢近年來得到了快速發展。針對含六價鉻廢水進入生活污水，六價鉻和硝酸鹽氮共存的問題，如何有效的同時去除這兩種污染物成為人們關注的焦點。因此，發掘兼具六價鉻去除能力和好氧反硝化性能的細菌，并將其應用于污水處理中，將會有效削減六價鉻對污水生物脫氮過程的潛在風險，為保障城鎮污水處理系統的正常運行具有重要意義。技術實現要素：本發明的目的在于提供一種兼具六價鉻去除和好氧反硝化能力的施氏假單胞菌(pseudomonasstutzeri)，通過該菌株強化污水處理系統的生物脫氮效果，以削減六價鉻的存在對污水處理生物脫氮過程的影響。本發明所提供的施氏假單胞菌(pseudomonasstutzeri)是一株具有在單一好氧環境中實現硝酸鹽氮和六價鉻同步去除能力的好氧反硝化細菌。本發明通過下述技術方案予以實現：本發明提供的兼具六價鉻去除和好氧反硝化能力的施氏假單胞菌(pseudomonasstutzeri)，于2017年4月24日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(簡稱cgmcc)，地址為北京市朝陽區北辰西路1號院3號中國科學院微生物研究所，，其保藏號為cgmccno.14062。如以上所述的施氏假單胞菌(pseudomonasstutzeri)，其特征在于：該菌株能以硝酸鹽氮為氮源，以有機物為碳源進行好氧反硝化作用，同時能將六價鉻還原為三價鉻，從而在好氧條件下將硝酸鹽氮和六價鉻去除。如以上所述的施氏假單胞菌(pseudomonasstutzeri)在污水處理中的應用，其特征在于：在含硝酸鹽氮和六價鉻的污水中加入施氏假單胞菌(pseudomonasstutzeri)，并且添加適量的碳源進行曝氣，即可實現污水中硝酸鹽氮和六價鉻的同步去除。以上所述的方法，其特征在于：控制所述含硝酸鹽氮和六價鉻的污水中的溫度為30℃，ph值為7.5，溶解氧為6mg/l，初始c/n比為4。以上所述的方法，其特征在于：污水中六價鉻濃度在0～5mg/l范圍時，該菌株能夠以硝酸鹽氮為唯一氮源，在好氧環境下硝酸鹽氮的去除率可達100％，六價鉻的去除率可達90％以上。以上所述的方法，其特征在于：污水中六價鉻濃度在5～10mg/l范圍時，該菌株能夠以硝酸鹽氮為唯一氮源，在好氧環境下硝酸鹽氮的去除率可達100％，六價鉻的去除率可達80％以上。本發明的有益效果是：(1)本發明的施氏假單胞菌(pseudomonasstutzeri)能以硝酸鹽氮為氮源，以有機物為碳源進行好氧反硝化作用，同時能將六價鉻還原為三價鉻，只需通過好氧階段即可實現六價鉻和硝酸鹽氮的同步去除；解決了傳統廢水處理中生物脫氮需要采取缺氧反硝化、好氧硝化分段處理的問題；另外，簡化了工藝流程，節省了設備和投資的成本，因此，具有巨大的經濟效益和環保效益；(2)將該菌株接種到含有六價鉻和硝酸鹽氮的污水中，在0～20mg/lcr(vi)存在條件下，優選的，在0～10mg/lcr(vi)存在條件下硝酸鹽氮的去除率達到100％，六價鉻的去除率為80～98％，說明菌株具有高效去除六價鉻和好氧反硝化能力。這種特性使得該菌在城鎮污水處理系統的實用性增強。附圖說明圖1為施氏假單胞菌在2mg/lcr(vi)存在條件下的同步除鉻脫氮特性。圖2為施氏假單胞菌在5mg/lcr(vi)存在條件下的同步除鉻脫氮特性。圖3為施氏假單胞菌在10mg/lcr(vi)存在條件下的同步除鉻脫氮特性。具體實施方式下面結合具體實施例對本發明作進一步說明，但本發明并不限于以下實施例。下述實施例中，如無特殊說明，均為常規方法。下述實施例中，所述百分含量如無特殊說明，均為質量百分含量。實施例1.施氏假單胞菌在2mg/lcr(vi)存在條件下的同步除鉻脫氮特性反硝化性能測試培養基(bm)配方為每升水中：8.45gch3coona,0.63gnh4cl,0.61gnano3,1.76gk2hpo4·3h2o,0.20gmgso4·7h2o,0.02gcacl2,0.005gfeso4·7h2o,0.1ml微量元素溶液。將培養基ph值調至7.5，在121℃滅菌30min。將施氏假單胞菌(pseudomonasstutzeri)接種于含有2mg/lcr(vi)的bm培養基中，在30℃和150rpm條件下進行震蕩培養，每隔5h用具閥進樣針分別抽取100μl頂空氣體用于測定n2o，用無菌注射器抽取2ml氣體注入到2l純氦氣袋中用于測定no。與此同時，用無菌注射器抽取2ml菌懸液，菌液在4℃下8000rpm離心5min，取上清液用于分析氨氮，硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和cr(vi)濃度。結果如圖1所示，100mg/l硝酸鹽氮在接種后立即被菌株利用，并在10h內被完全消耗，硝酸鹽氮的平均去除速率為10.0mg/l/h。隨著硝酸鹽氮的還原，亞硝酸鹽氮快速積累，并在5h達到最高值44.0mg/l，然后在10h被還原。反硝化過程的中間產物no和n2o積累量的最高值為4.9μg/l和0.46mg/l，只占硝酸鹽氮去除量的0.0049％和0.46％；同時，cr(vi)的去除率高達98％，說明該施氏假單胞菌具有高效去除六價鉻和好氧反硝化的能力。實施例2.施氏假單胞菌在5mg/lcr(vi)存在條件下的同步除鉻脫氮特性將施氏假單胞菌(pseudomonasstutzeri)接種于含有5mg/lcr(vi)的bm培養基中，測試其好氧反硝化性能。結果如圖2所示，100mg/l硝酸鹽氮在接種后立即被菌株利用，并在15h內被完全消耗，硝酸鹽氮的平均去除速率為6.67mg/l/h。隨著硝酸鹽氮的還原，亞硝酸鹽氮逐漸積累，并在10h達到最高值49.2mg/l，然后在20h被還原。n2o也逐漸積累，在20h達到最高值4.8mg/l，然后在35h被全部還原。必須指出，此時反硝化過程的中間產物no積累量的最高值為5.3μg/l，只占硝酸鹽氮去除量的0.0053％。同時，cr(vi)的去除率依然可以達到90％。由此可以看出，該施氏假單胞菌在5mg/lcr(vi)存在條件下依然能夠實現對六價鉻和硝酸鹽氮的高效去除。實施例3.施氏假單胞菌在10mg/lcr(vi)存在條件下的同步除鉻脫氮特性將施氏假單胞菌(pseudomonasstutzeri)接種于含有10mg/lcr(vi)的bm培養基中測試其好氧反硝化性能。結果如圖3所示，100mg/l硝酸鹽氮在接種后立即被菌株利用，并在20h內被完全消耗，硝酸鹽氮的平均去除速率為5.0mg/l/h。隨著硝酸鹽氮的還原，亞硝酸鹽氮逐漸積累，并在15h達到最高值54.2mg/l，然后在25h被還原。同時，n2o也逐漸積累，在25h達到最高值12.3mg/l，然后在40h被全部還原。必須指出，此時反硝化過程的中間產物no積累量的最高值為9.3μg/l，只占硝酸鹽氮去除量的0.0093％。與此同時，cr(vi)的去除率達到80％。由此可以看出，該施氏假單胞菌在10mg/lcr(vi)存在條件下依然具有去除六價鉻和好氧反硝化的能力(見表1)。表1施氏假單胞菌在不同濃度cr(vi)存在條件下的除鉻脫氮特性cr(vi)(mg/l)40h硝酸鹽氮去除率40h總氮去除率40hcr(vi)去除率2100％100％98％5100％100％90％10100％100％80％實施例4.施氏假單胞菌在20mg/lcr(vi)存在條件下的同步除鉻脫氮特性將施氏假單胞菌(pseudomonasstutzeri)接種于含有20mg/lcr(vi)的bm培養基中測試其好氧反硝化性能。菌株的生長受到明顯的抑制，且硝酸鹽氮幾乎不被去除，由此可以看出，20mg/lcr(vi)是該菌株的上限濃度，菌株在該條件下不具備好氧反硝化的能力。實施例5.施氏假單胞菌在含鉻廢水中的應用將施氏假單胞菌投加入活性污泥系統處理含鉻廢水，續曝氣保持體系溶解氧為6mg/l，廢水水質如下：ph為7.5，硝酸鹽氮含量100mg/l，cr(vi)5mg/l。結果如表2所示，在普通活性污泥系統內，脫氮效果在cr(vi)存在條件下受到了較大的影響。然而，經施氏假單胞菌強化后的系統，36h的硝酸鹽氮去除率為97.4％，總氮去除率為96.8％，cr(vi)去除率為85.6％(見表2)。表2施氏假單胞菌應用于活性污泥體系中的除鉻脫氮結果應當說明的是，以上實施例只是為了對本發明作進一步詳細的描述，不是用來對本發明進行限定的，在不脫離本發明的構思和精神的范圍內，本領域普通技術人員，可以進行各種改進或變化，仍然屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。當前第1頁12