申請日2017.11.03

　　公開(公告)日2018.03.06

　　IPC分類號C12N1/20; C02F3/34; C02F3/02; C12R1/01; C02F103/20; C02F103/32; C02F101/16

　　摘要

　　本發(fā)明屬于生物與環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，目的是提供一株脫氮副球菌及用于高氨氮廢水處理產(chǎn)單細胞蛋白的方法，采取的技術(shù)方案是：提供一株氫氧化細菌‑‑脫氮副球菌(Paracoccus denitrificans)Y5，于2017年05月12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(地址：北京市朝陽區(qū)北辰西路1號院3號，中國科學(xué)院微生物研究所，郵編：100101),保藏編號為：CGMCC No.14118。本發(fā)明提供的脫氮副球菌Y5，能去除高氨氮廢水中COD和氨氮、并固定CO2產(chǎn)單細胞蛋白(SCP)、同時去除廢水惡臭。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一株脫氮副球菌(Paracoccus denitrificans)Y5，于2017年05月12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，保藏編號為：CGMCC No.14118。

　　2.權(quán)利要求1所述脫氮副球菌Y5，其特征在于：生理特征為：細胞為短桿狀、長0.5～1.1μm、革蘭氏陰性、無鞭毛;菌落呈圓形，表面凸起，邊緣光滑整齊，顏色為不透明的乳白色;生長pH為6.0～9.0;生長溫度為25～35℃;該菌為兼性營養(yǎng)型，異養(yǎng)時分別以高氨氮廢水中的有機碳和氨氮為碳源、氮源進行生長，自養(yǎng)時分別以二氧化碳和高氨氮廢水中的氨氮為碳源、氮源進行生長，該菌在異養(yǎng)、自養(yǎng)條件下均能利用廢水中的氨氮生產(chǎn)單細胞蛋白。

　　3.權(quán)利要求1所述脫氮副球菌Y5CGMCC No.14118，的16S rRNA基因序列如SEQ ID No.1所示。

　　4.權(quán)利要求1所述脫氮副球菌Y5CGMCC No.14118處理高氨氮廢水的方法，具體方法包括以下步驟：

　　(1)種子液制備，將菌株接種于種子培養(yǎng)基;

　　(2)高氨氮廢水預(yù)處理，高氨氮廢水經(jīng)紗濾去除大顆粒雜質(zhì);

　　(3)接種，種子液的接種量為高氨氮廢水體積的2-8%;

　　(4)脫氮副球菌Y5異養(yǎng)生長產(chǎn)SCP：在好氧條件下，本發(fā)明菌株脫氮副球菌Y5CGMCCNo.14118利用高氨氮廢水中的有機質(zhì)及氨氮產(chǎn)SCP，控制培養(yǎng)溫度為30℃、攪拌速度為200r/min以上、培養(yǎng)時間為3～8天;

　　(5)脫氮副球菌Y5自養(yǎng)生長：當(dāng)高氨氮廢水中的可溶性有機質(zhì)濃度下降至1000mg/L時，通H2、O2和CO2的混合氣，氣體摩爾比例為7:2:1，保持培養(yǎng)溫度與攪拌速度分別為30℃和200r/min以上，培養(yǎng)時間為3～5天。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述處理高氨氮廢水的方法，其特征在于：將脫氮副球菌Y5經(jīng)異養(yǎng)和自養(yǎng)生長后的菌液固液分離、菌體烘干處理即得到產(chǎn)物單細胞蛋白。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述處理高氨氮廢水的方法，其特征在于：所述的高氨氮廢水為養(yǎng)殖廢水、沼液、制藥廢水、食品加工廢水的一種。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述處理高氨氮廢水的方法，其特征在于：所述的CO2來源為工業(yè)廢氣或沼氣。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述處理高氨氮廢水的方法，其特征在于：所述種子培養(yǎng)基，配方為：蛋白胨10g，牛肉膏5g，NaCl 5g，加蒸餾水至1000mL制成液體培養(yǎng)基或加瓊脂20g制成固體培養(yǎng)。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述處理高氨氮廢水的方法，其特征在于：所述步驟(1)中，菌株在種子培養(yǎng)基上30℃條件下培養(yǎng)15h。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述處理高氨氮廢水的方法，其特征在于：所述步驟(2)中，過濾后的高氨氮廢水pH值調(diào)至6～8。

　　說明書

　　一株脫氮副球菌及用于高氨氮廢水處理產(chǎn)單細胞蛋白的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于生物與環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一株新篩選的脫氮副球菌，以及該菌利用高氨氮廢水生產(chǎn)單細胞蛋白，也涉及廢水除臭的方法。

　　背景技術(shù)

　　化肥、焦化、石化、制藥、食品、垃圾填埋場等行業(yè)會產(chǎn)生大量高氨氮廢水，大量氨氮廢水排入水體不僅引起水體富營養(yǎng)化、造成水體黑臭，給水處理的難度和成本加大，甚至對人群及生物產(chǎn)生毒害作用，目前氨氮廢水的處理工藝主要有有生物法、物化法等各種處理工藝，然而這些工藝均是將氨氮轉(zhuǎn)移出水體到大氣中或轉(zhuǎn)化為氮氣排放到大氣中，沒有很好的實現(xiàn)資源化利用。

　　另外近年來，我國畜禽養(yǎng)殖量不斷擴大，由于養(yǎng)殖規(guī)模大且分散養(yǎng)殖戶多，每年產(chǎn)生的畜禽糞污數(shù)量驚人。沼氣工程作為集約化畜禽養(yǎng)殖糞便資源化利用，減輕環(huán)境污染，發(fā)展生態(tài)養(yǎng)殖業(yè)的重要途徑，近幾年來發(fā)展迅速。然而，伴隨沼氣工程大規(guī)模發(fā)展的是沼液沼渣等的大幅增多，沼渣因其固態(tài)狀，制成有機肥，運輸相對方便。但沼液不僅達標(biāo)排放難度大，處理成本高，而且易造成環(huán)境二次污染。同時，CO2不僅會在厭氧消化過程中大量產(chǎn)生，而且在甲烷燃燒利用后也會生成等量的CO2，加劇了全球變暖。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有高氨氮廢水處理技術(shù)存在的資源浪費、二次污染等問題，提供一株能去除高氨氮廢水中COD和氨氮、并固定CO2產(chǎn)單細胞蛋白(SCP)、同時去除廢水惡臭的氫氧化細菌。

　　為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明首先提供了一株氫氧化細菌—脫氮副球菌 (Paracoccusdenitrificans)Y5，于2017年05月12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(地址：北京市朝陽區(qū)北辰西路1號院3號，中國科學(xué)院微生物研究所，郵編：100101),保藏編號為：CGMCC No.14118。

　　本發(fā)明提供的脫氮副球菌(Paracoccusdenitrificans)Y5CGMCC No.14118從成都市龍泉驛某魚塘水中篩選得到。其生理特征為：細胞為短桿狀、長0.5～1.1μm、革蘭氏陰性、無鞭毛;菌落呈圓形，表面凸起，邊緣光滑整齊，顏色為不透明的乳白色;生長pH為6.0～9.0;生長溫度為25～35℃;該菌為兼性營養(yǎng)型，異養(yǎng)時分別以高氨氮廢水中的有機碳和氨氮為碳源、氮源進行生長，自養(yǎng)時分別以二氧化碳和高氨氮廢水中的氨氮為碳源、氮源進行生長，該菌在異養(yǎng)、自養(yǎng)條件下均能利用廢水中的氨氮生產(chǎn)單細胞蛋白。

　　本發(fā)明提供了上述菌株的16S rRNA鑒定結(jié)果。經(jīng)過BLAST比對，菌株Y5與脫氮副球菌(Paracoccusdenitrificans)的同源性為99%，因此鑒定該菌株為脫氮副球菌。本發(fā)明提供的脫氮副球菌 (Paracoccusdenitrificans)Y5的16S rRNA基因序列如SEQ ID No.1 所示。

　　本發(fā)明的另一目的是提供脫氮副球菌Y5CGMCC No.14118利用高氨氮廢水中COD和氨氮、并固定CO2產(chǎn)單細胞蛋白(SCP)、同時去除廢水惡臭的方法，具體方法包括以下步驟：

　　(1)種子液制備，將菌株接種于種子培養(yǎng)基，30℃條件下培養(yǎng)15h。

　　(2)高氨氮廢水預(yù)處理，高氨氮廢水經(jīng)過濾去除大顆粒雜質(zhì)，將 pH值調(diào)至6～8。

　　(3)接種，種子液的接種量為高氨氮廢水體積的8%。

　　(4)脫氮副球菌Y5異養(yǎng)生長產(chǎn)SCP，在好氧條件下，本發(fā)明菌株脫氮副球菌Y5CGMCCNo.14118利用高氨氮廢水中的有機質(zhì)及氨氮產(chǎn) SCP，控制培養(yǎng)溫度為30℃、攪拌速度為200r/min以上、培養(yǎng)時間為 3～8天。

　　(5)脫氮副球菌Y5自養(yǎng)生長，當(dāng)高氨氮廢水中的可溶性有機質(zhì)濃度下降至1000mg/L(以可溶性化學(xué)需氧量SCOD計)時，通H2、O2和CO2的混合氣(氣體比例為7:2:1)，保持培養(yǎng)溫度與攪拌速度分別為30℃和200r/min以上，培養(yǎng)時間為3～5天。

　　(6)單細胞蛋白的回收，將脫氮副球菌Y5異養(yǎng)和自養(yǎng)生長后的菌液固液分離、菌體烘干處理即得到產(chǎn)物單細胞蛋白(SCP)。

　　所述的高氨氮廢水包括但不局限于養(yǎng)殖廢水、沼液、制藥廢水、食品加工廢水等。

　　所述的CO2來源包括但不局限于工業(yè)廢氣、沼氣等。

　　本發(fā)明的優(yōu)點在于：

　　(1)本發(fā)明涉及的脫氮副球菌具有獨特的代謝功能，其化能異養(yǎng)時可利用高氨氮廢水中的有機碳、氨氮等元素進行生長，從而實現(xiàn)高氨氮廢水COD和氨氮的削減;化能自養(yǎng)時可利用二氧化碳為碳源進行生長，實現(xiàn)CO2的固定和利用。

　　(2)本發(fā)明利用CO2為碳源，同時消耗畜禽糞污沼液中的有機質(zhì)、大量氨氮以及微量元素，則緩解了“溫室效應(yīng)”，并且為沼液提供了一種開拓創(chuàng)新的、有價值的處理方式。

　　(3)本發(fā)明涉及的脫氮副球菌對高氨氮廢水有一定的處理效果，接種培養(yǎng)后COD去除率為64%以上，氨氮去除率為70%以上。

　　(4)本發(fā)明涉及的脫氮副球菌對高氨氮廢水具有除臭作用，而該菌對氨的利用可以去除廢水的臭味。由于高氨氮廢水通常具有刺激性臭味;通過脫氮副球菌(Paracoccusdenitrificans)Y5的異養(yǎng)和自養(yǎng)生長產(chǎn)單細胞蛋白過程對氨氮的利用，降低廢水中氨氮濃度，減少氨的揮發(fā)，從而有效去除廢水的惡臭。

　　(5)本發(fā)明涉及的脫氮副球菌可利用高氨氮廢水生產(chǎn)具有經(jīng)濟價值的單細胞蛋白，其蛋白含量占菌體干重的72%～78%。