申請日2014.01.14

　　公開(公告)日2015.02.11

　　IPC分類號C02F3/34; C12N1/20

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種芽孢桿菌及其在含磷廢水處理中的應(yīng)用，屬于微生物領(lǐng)域。該菌株為芽孢桿菌PWL-L16，其分類命名為芽孢桿菌(Bacillus)，保藏編號為CGMCCNo.8568。本發(fā)明從雞糞與活性污泥混合泥源中篩選分離得到一株具有在厭氧條件下將水中的磷酸鹽還原為磷化氫的細菌，本發(fā)明的菌株可應(yīng)用于不同濃度的含磷廢水處理。該菌株應(yīng)用于廢水的除磷的產(chǎn)物磷化氫溶解度較低易與廢水分離，不需排泥來除磷和考慮系統(tǒng)厭氧釋磷、好氧攝磷協(xié)調(diào)問題，且厭氧微生物的生長速率比好氧微生物小，不會產(chǎn)生大量的剩余污泥;同時，此還原反應(yīng)是厭氧過程，無需耗能充氧，且可在一個簡單反應(yīng)器中進行，占地小、操作簡便，具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種芽孢桿菌PWL-L16，其特征在于：該菌株的分類命名為芽孢桿菌 (Bacillus)，保藏編號為CGMCC No.8568。

　　2.如權(quán)利要求1所述的芽孢桿菌PWL-L16在含磷廢水處理中的應(yīng)用。

　　3.如權(quán)利要求2所述的芽孢桿菌PWL-L16在含磷廢水處理中的應(yīng)用，其特征 在于：所述的含磷廢水的濃度為10mg/L～110mg/L，所述的含磷廢水的溫度為 25℃～50℃，所述的含磷廢水的pH為5～8。

　　4.如權(quán)利要求3所述的芽孢桿菌PWL-L16在含磷廢水處理中的應(yīng)用，其特征 在于：所述的含磷廢水的溫度為27℃～37℃，所述的含磷廢水的pH為6～7。

　　5.如權(quán)利要求4所述的芽孢桿菌PWL-L16在含磷廢水處理中的應(yīng)用，其特征 在于，包括如下步驟：

　　(1)首先活化菌株：將斜面培養(yǎng)基上保存的芽孢桿菌PWL-L16用接種環(huán)刮取 多環(huán)菌苔，接種至裝有富集培養(yǎng)基的錐形瓶中，通入氮氣并密封，在32℃、150r/min 的搖床中震蕩培養(yǎng)24h，獲得菌懸液;

　　(2)將菌懸液以10%的接種量接種于含磷廢水中，通入氮氣以驅(qū)除容器頂空 和水體中氧氣，在150r/min的搖床中震蕩培養(yǎng)，定時取樣檢測水樣中總磷的含量。

　　6.如權(quán)利要求5所述的芽孢桿菌PWL-L16在含磷廢水處理中的應(yīng)用，其特征 在于：采用鉬酸銨分光光度法檢測水樣中總磷的含量。

　　說明書

　　一種芽孢桿菌及其在含磷廢水處理中的應(yīng)用

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種芽孢桿菌PWL-L16及其在含磷廢水處理中的應(yīng)用，是在厭氧條件下將水中的磷酸鹽還原磷化氫，以及該菌株在模擬不同濃度含磷廢水中的除磷效率，屬于微生物領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　水體富營養(yǎng)化日益嚴重，氮磷含量超標，而水體中較低濃度的磷(0.018mg/L)就能刺激藻類大量繁殖，因此磷元素是造成水體富營養(yǎng)化的限制元素，在廢水處理中除磷較脫氮更具有實際意義。常見的廢水除磷方法有吸附法，化學(xué)法和生物法三種。而傳統(tǒng)除磷工藝是將水相中的磷轉(zhuǎn)化為固相中的磷，通過排放富含磷元素的污泥實現(xiàn)除磷的目的，因此面臨著處理處置大量剩余污泥的問題。

　　在厭氧環(huán)境中，某些微生物可將磷酸鹽還原為磷化氫，此反應(yīng)和硝酸鹽生物還原反應(yīng)應(yīng)用于生物脫氮一樣，也可應(yīng)用于生物除磷。由此，將以磷酸鹽還原反應(yīng)為基礎(chǔ)的除磷技術(shù)稱為厭氧生物除磷技術(shù)。磷酸鹽還原反應(yīng)的產(chǎn)物磷化氫溶解度較低易與廢水分離，不需排泥來除磷和考慮系統(tǒng)厭氧釋磷、好氧攝磷協(xié)調(diào)問題，且厭氧微生物的生長速率比好氧微生物小，不會產(chǎn)生大量的剩余污泥。此還原反應(yīng)是厭氧過程，無需耗能充氧，且可在一個簡單反應(yīng)器中進行，占地小、操作簡便。

　　Dévai等人(1988)首次在污水處理廠的揮發(fā)物中檢測到磷化氫的存在。其后，隨著檢測技術(shù)的提高，相繼報道了磷化氫存在于港口沉積物、濕地、垃圾場、污水處理廠、養(yǎng)殖場、沼澤釋放出來的氣體樣品中。Gassmann和Glindemann(1993)在實驗室中利用混合厭氧菌種培養(yǎng)基證實了生物的活動可以產(chǎn)生磷化氫，并提出甲烷的生成與磷酸鹽轉(zhuǎn)化成磷化氫存在一定相關(guān)性。Dévai和Delaune(1995)證明在沼澤地土壤樣品中增加磷酸鹽和溶解性有機物(蛋白胨)可增加磷化氫的含量。Eismann(1997)的研究得出磷化氫的產(chǎn)生是以微生物為媒介的過程。Rutishauser和Bachofen(1999)觀察了污水處理廠污泥濃縮池上部污泥中磷化氫的形成，證明了磷化氫形成動力學(xué)遵循典型微生物生長曲線，磷源和碳源的交替影響促進磷化氫的形成。Jenkins等人(2000)監(jiān)測得出一些厭氧微生物可以產(chǎn)生磷化氫。

　　目前我國對磷化氫的形成也進行了一定的研究，劉季昂等人(1999)檢測了北京郊區(qū)稻田土壤和水庫濕地中結(jié)合態(tài)磷化氫，發(fā)現(xiàn)隨土壤深度的增加，磷化氫的質(zhì)量分數(shù)有降低的趨勢。曹海峰(2000)等人指出磷化氫可作為大氣中磷元素的一種載體， 參與全球的磷循環(huán)，并且在合適厭氧條件下，某些含磷物質(zhì)能被微生物厭氧還原為磷化氫。劉志培等人(2004)測定了不同環(huán)境來源中12個樣品磷化氫的含量，得出不同來源的樣品，其磷化氫的質(zhì)量分數(shù)差別很大，并提出磷化氫的產(chǎn)生對污水除磷處理有一定的作用。周康群等用污泥濃縮池及雞糞種泥分離出厭氧條件下總磷還原為磷化氫的功能菌。劉暉等在厭氧除磷功能菌的富集中得到4種菌，均有能在厭氧條件下產(chǎn)生PH3的功能。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是在于提供一株具有厭氧磷酸鹽還原的細菌，該菌株能夠?qū)⑺�中的磷酸鹽還原為磷化氫，區(qū)別于傳統(tǒng)生物除磷將水中的磷以液態(tài)的形式轉(zhuǎn)化為固態(tài)去除，該菌可以將水中的磷從液態(tài)形式轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，可以作為一種新的除磷途徑。

　　本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

　　一種芽孢桿菌PWL-L16，該菌株的分類命名為芽孢桿菌(Bacillus sp.)，屬于芽孢桿菌PWL-L16，保藏編號為CGMCC No.8568，保藏日為2013年12月11日，保藏單位為中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，地址為北京市朝陽區(qū)北辰西路1號院3號中國科學(xué)院微生物研究所。

　　本發(fā)明分離的梭狀芽孢桿菌PWL-L16的生物學(xué)特征：

　　本發(fā)明分離的梭狀芽孢桿菌PWL-L16，為革蘭氏陰性厭氧菌，細胞形狀為橢圓，在固態(tài)培養(yǎng)皿培養(yǎng)基上菌落呈圓形、淡黃色、不透明、質(zhì)地濕潤、不凸起、表面光滑、邊緣不整齊。本發(fā)明分離的梭狀芽孢桿菌主要生理生化指標見表1。

　　表1PWL-L16菌株的主要生理生化指標

　　本發(fā)明通過從雞糞與活性污泥混合泥源中分離篩選得到一株芽孢桿菌(Bacillus)PWL-L16。該菌株易于生長，能在厭氧條件下將水中的磷酸鹽還原轉(zhuǎn)化 為磷化氫，本發(fā)明的菌株能夠開發(fā)成一種新型應(yīng)用于含磷廢水除磷的微生物菌劑。

　　一種芽孢桿菌PWL-L16在含磷廢水處理中的應(yīng)用，該菌株適于去除高濃度含磷廢水中的磷，所述的含磷廢水的濃度為10mg/L～110mg/L，所述的含磷廢水的溫度為25℃～50℃，優(yōu)選為27℃～37℃，所述的含磷廢水的pH范圍為5～8，優(yōu)選為6～7。

　　芽孢桿菌GWLPWL-L16在廢水除磷處理中的應(yīng)用，包括如下步驟：

　　(1)首先活化菌株：將斜面培養(yǎng)基上保存的芽孢桿菌GWLPWL-L16用接種環(huán)刮取多環(huán)菌苔，接種至裝有富集培養(yǎng)基的錐形瓶中，通入氮氣并密封，在32℃、150r/min的搖床中震蕩培養(yǎng)24h，獲得菌懸液;

　　(2)將菌懸液以10%的接種量接種于含磷廢水中，通入氮氣以驅(qū)除容器頂空和水體中氧氣，在150r/min的搖床中震蕩培養(yǎng)，定時取樣檢測水樣中總磷的含量。

　　采用TP：鉬酸銨分光光度法，檢測水樣中總磷的含量，以得到水樣中總磷的去除情況。

　　其中，所述使用方法步驟(1)中的富集培養(yǎng)基成分為：葡萄糖1g，乙酸鈉0.5g，酵母膏0.25g，CaCl2 0.075g，MgSO4.7H2O 0.2g，(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O 0.04g，NH4Cl 0.0625g，NaNO3 0.0625g，蛋白胨0.0625g，KH2PO4 0.0438g，K2HPO4 0.0563g，水1000mL。

　　上述培養(yǎng)基需要按照常規(guī)方法滅菌(即在121℃下高溫蒸汽滅菌20min)。

　　本發(fā)明提供了一種新型厭氧磷酸鹽還原為磷化氫的芽孢桿菌PWL-L16，該菌株可以去除高濃度含磷廢水，去除效果好，可以在厭氧條件下將水體中液態(tài)磷轉(zhuǎn)化為氣態(tài)磷化氫而達到去除的目的，解決傳統(tǒng)生物除磷后處理含磷污泥的難題。

　　本發(fā)明的菌株應(yīng)用于廢水的除磷基于磷酸鹽還原反應(yīng)，該反應(yīng)的產(chǎn)物磷化氫溶解度較低易與廢水分離，不需排泥來除磷和考慮系統(tǒng)厭氧釋磷、好氧攝磷協(xié)調(diào)問題，且厭氧微生物的生長速率比好氧微生物小，不會產(chǎn)生大量的剩余污泥。此還原反應(yīng)是厭氧過程，無需耗能充氧，且可在一個簡單反應(yīng)器中進行，占地小、操作簡便，具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　保藏信息：

　　芽孢桿菌PWL-L16，該菌株的分類命名為芽孢桿菌(Bacillus)，保藏編號為CGMCC No.8568，保藏日為2013年12月11日，保藏單位為中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，地址為北京市朝陽區(qū)北辰西路1號院3號中國科學(xué)院微生物研究所。