一株兼具六价铬去除和好氧反硝化性能的施氏假单胞菌及其应用的制作方法

本发明属于污水生物处理领域，具体涉及一种在好氧环境下即可将水体中的硝酸盐氮和六价铬同步去除的施氏假单胞菌及其在污水处理中的应用。
背景技术：
：随着我国城市化、工业化的加速，工业生产的不断发展，大量的工业废水产生，对人类生活和健康产生了极大的威胁。由于我国的工业废水处理能力尚不能跟上工业用水的规模，导致仍然有部分工业废水未经处理直接排入城镇污水管网。六价铬作为一种重要的工业材料，被广泛应用于电镀、染料制造、皮革和冶金行业，这些行业会产生大量的含铬废水，这些废水也不可避免的进入城镇污水处理厂。研究表明，六价铬会影响大部分微生物的生长，甚至造成微生物的大量死亡，而城镇污水处理厂通常不具备处理六价铬的能力，所以六价铬的进入会严重影响城镇污水处理系统的正常运行。由于六价铬的的毒性是三价铬的100倍，所以通常处理六价铬污染的方法是将六价铬转化成三价铬。常见的处理六价铬废水的方法有吸附法、化学还原沉降、电化学法、离子交换法和光催化法等，但是近年来微生物处理含铬废水以投资小、运行费用低、无二次污染等优点引起越来越多的重视。好氧反硝化作用是上世纪80年代提出的一种新型生物脱氮技术，该技术基于好氧反硝化菌可以同时进行氧气和硝酸盐呼吸的特性，为实现在单一好氧反应器中达到脱氮目的提供了理论基础。自从第一株好氧反硝化菌t.pantotropha被成功分离后，近年来更多的高效好氧反硝化菌株得到分离，并被应用于实际污水处理系统中。好氧反硝化作用作为一种新型生物脱氮技术，因其工艺简单、脱氮效果好、不需补加酸碱等优势近年来得到了快速发展。针对含六价铬废水进入生活污水，六价铬和硝酸盐氮共存的问题，如何有效的同时去除这两种污染物成为人们关注的焦点。因此，发掘兼具六价铬去除能力和好氧反硝化性能的细菌，并将其应用于污水处理中，将会有效削减六价铬对污水生物脱氮过程的潜在风险，为保障城镇污水处理系统的正常运行具有重要意义。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种兼具六价铬去除和好氧反硝化能力的施氏假单胞菌(pseudomonasstutzeri)，通过该菌株强化污水处理系统的生物脱氮效果，以削减六价铬的存在对污水处理生物脱氮过程的影响。本发明所提供的施氏假单胞菌(pseudomonasstutzeri)是一株具有在单一好氧环境中实现硝酸盐氮和六价铬同步去除能力的好氧反硝化细菌。本发明通过下述技术方案予以实现：本发明提供的兼具六价铬去除和好氧反硝化能力的施氏假单胞菌(pseudomonasstutzeri)，于2017年4月24日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称cgmcc)，地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，，其保藏号为cgmccno.14062。如以上所述的施氏假单胞菌(pseudomonasstutzeri)，其特征在于：该菌株能以硝酸盐氮为氮源，以有机物为碳源进行好氧反硝化作用，同时能将六价铬还原为三价铬，从而在好氧条件下将硝酸盐氮和六价铬去除。如以上所述的施氏假单胞菌(pseudomonasstutzeri)在污水处理中的应用，其特征在于：在含硝酸盐氮和六价铬的污水中加入施氏假单胞菌(pseudomonasstutzeri)，并且添加适量的碳源进行曝气，即可实现污水中硝酸盐氮和六价铬的同步去除。以上所述的方法，其特征在于：控制所述含硝酸盐氮和六价铬的污水中的温度为30℃，ph值为7.5，溶解氧为6mg/l，初始c/n比为4。以上所述的方法，其特征在于：污水中六价铬浓度在0～5mg/l范围时，该菌株能够以硝酸盐氮为唯一氮源，在好氧环境下硝酸盐氮的去除率可达100％，六价铬的去除率可达90％以上。以上所述的方法，其特征在于：污水中六价铬浓度在5～10mg/l范围时，该菌株能够以硝酸盐氮为唯一氮源，在好氧环境下硝酸盐氮的去除率可达100％，六价铬的去除率可达80％以上。本发明的有益效果是：(1)本发明的施氏假单胞菌(pseudomonasstutzeri)能以硝酸盐氮为氮源，以有机物为碳源进行好氧反硝化作用，同时能将六价铬还原为三价铬，只需通过好氧阶段即可实现六价铬和硝酸盐氮的同步去除；解决了传统废水处理中生物脱氮需要采取缺氧反硝化、好氧硝化分段处理的问题；另外，简化了工艺流程，节省了设备和投资的成本，因此，具有巨大的经济效益和环保效益；(2)将该菌株接种到含有六价铬和硝酸盐氮的污水中，在0～20mg/lcr(vi)存在条件下，优选的，在0～10mg/lcr(vi)存在条件下硝酸盐氮的去除率达到100％，六价铬的去除率为80～98％，说明菌株具有高效去除六价铬和好氧反硝化能力。这种特性使得该菌在城镇污水处理系统的实用性增强。附图说明图1为施氏假单胞菌在2mg/lcr(vi)存在条件下的同步除铬脱氮特性。图2为施氏假单胞菌在5mg/lcr(vi)存在条件下的同步除铬脱氮特性。图3为施氏假单胞菌在10mg/lcr(vi)存在条件下的同步除铬脱氮特性。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。下述实施例中，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中，所述百分含量如无特殊说明，均为质量百分含量。实施例1.施氏假单胞菌在2mg/lcr(vi)存在条件下的同步除铬脱氮特性反硝化性能测试培养基(bm)配方为每升水中：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。将培养基ph值调至7.5，在121℃灭菌30min。将施氏假单胞菌(pseudomonasstutzeri)接种于含有2mg/lcr(vi)的bm培养基中，在30℃和150rpm条件下进行震荡培养，每隔5h用具阀进样针分别抽取100μl顶空气体用于测定n2o，用无菌注射器抽取2ml气体注入到2l纯氦气袋中用于测定no。与此同时，用无菌注射器抽取2ml菌悬液，菌液在4℃下8000rpm离心5min，取上清液用于分析氨氮，硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和cr(vi)浓度。结果如图1所示，100mg/l硝酸盐氮在接种后立即被菌株利用，并在10h内被完全消耗，硝酸盐氮的平均去除速率为10.0mg/l/h。随着硝酸盐氮的还原，亚硝酸盐氮快速积累，并在5h达到最高值44.0mg/l，然后在10h被还原。反硝化过程的中间产物no和n2o积累量的最高值为4.9μg/l和0.46mg/l，只占硝酸盐氮去除量的0.0049％和0.46％；同时，cr(vi)的去除率高达98％，说明该施氏假单胞菌具有高效去除六价铬和好氧反硝化的能力。实施例2.施氏假单胞菌在5mg/lcr(vi)存在条件下的同步除铬脱氮特性将施氏假单胞菌(pseudomonasstutzeri)接种于含有5mg/lcr(vi)的bm培养基中，测试其好氧反硝化性能。结果如图2所示，100mg/l硝酸盐氮在接种后立即被菌株利用，并在15h内被完全消耗，硝酸盐氮的平均去除速率为6.67mg/l/h。随着硝酸盐氮的还原，亚硝酸盐氮逐渐积累，并在10h达到最高值49.2mg/l，然后在20h被还原。n2o也逐渐积累，在20h达到最高值4.8mg/l，然后在35h被全部还原。必须指出，此时反硝化过程的中间产物no积累量的最高值为5.3μg/l，只占硝酸盐氮去除量的0.0053％。同时，cr(vi)的去除率依然可以达到90％。由此可以看出，该施氏假单胞菌在5mg/lcr(vi)存在条件下依然能够实现对六价铬和硝酸盐氮的高效去除。实施例3.施氏假单胞菌在10mg/lcr(vi)存在条件下的同步除铬脱氮特性将施氏假单胞菌(pseudomonasstutzeri)接种于含有10mg/lcr(vi)的bm培养基中测试其好氧反硝化性能。结果如图3所示，100mg/l硝酸盐氮在接种后立即被菌株利用，并在20h内被完全消耗，硝酸盐氮的平均去除速率为5.0mg/l/h。随着硝酸盐氮的还原，亚硝酸盐氮逐渐积累，并在15h达到最高值54.2mg/l，然后在25h被还原。同时，n2o也逐渐积累，在25h达到最高值12.3mg/l，然后在40h被全部还原。必须指出，此时反硝化过程的中间产物no积累量的最高值为9.3μg/l，只占硝酸盐氮去除量的0.0093％。与此同时，cr(vi)的去除率达到80％。由此可以看出，该施氏假单胞菌在10mg/lcr(vi)存在条件下依然具有去除六价铬和好氧反硝化的能力(见表1)。表1施氏假单胞菌在不同浓度cr(vi)存在条件下的除铬脱氮特性cr(vi)(mg/l)40h硝酸盐氮去除率40h总氮去除率40hcr(vi)去除率2100％100％98％5100％100％90％10100％100％80％实施例4.施氏假单胞菌在20mg/lcr(vi)存在条件下的同步除铬脱氮特性将施氏假单胞菌(pseudomonasstutzeri)接种于含有20mg/lcr(vi)的bm培养基中测试其好氧反硝化性能。菌株的生长受到明显的抑制，且硝酸盐氮几乎不被去除，由此可以看出，20mg/lcr(vi)是该菌株的上限浓度，菌株在该条件下不具备好氧反硝化的能力。实施例5.施氏假单胞菌在含铬废水中的应用将施氏假单胞菌投加入活性污泥系统处理含铬废水，续曝气保持体系溶解氧为6mg/l，废水水质如下：ph为7.5，硝酸盐氮含量100mg/l，cr(vi)5mg/l。结果如表2所示，在普通活性污泥系统内，脱氮效果在cr(vi)存在条件下受到了较大的影响。然而，经施氏假单胞菌强化后的系统，36h的硝酸盐氮去除率为97.4％，总氮去除率为96.8％，cr(vi)去除率为85.6％(见表2)。表2施氏假单胞菌应用于活性污泥体系中的除铬脱氮结果应当说明的是，以上实施例只是为了对本发明作进一步详细的描述，不是用来对本发明进行限定的，在不脱离本发明的构思和精神的范围内，本领域普通技术人员，可以进行各种改进或变化，仍然属于本发明所附的权利要求的保护范围。当前第1页12