申请日2014.12.31
公开(公告)日2015.05.06
IPC分类号C12N1/20; C02F103/28; C12R1/01; C02F3/34
摘要
本发明提供了一株造纸废水污灌苇田中的兼性好氧典型耐碱细菌——纺锤形赖氨酸芽孢杆菌WTXJ1-4的筛选及其应用。所述纺锤形赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus fusiformis)WTXJ1-4，保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏日期2014年11月25日，保藏编号为CGMCC No.10053。本发明提供的菌株能耐受pH为7.0～8.6的碱度变化，并能表现出优良的CODCr和AOX降解活性和生长活性，在污灌苇田造纸废水的生物净化中具有良好的应用前景。
权利要求书
1.一株能够降解污灌苇田造纸废水的纺锤形赖氨酸芽孢杆菌 (Lysinibacillus fusiformis)WTXJ1-4，其保藏编号为CGMCC No.10053。
2.根据权利要求1所述的纺锤形赖氨酸芽孢杆菌WTXJ1-4在降解污灌 苇田造纸废水中的用途。
3.根据权利要求2所述的用途，其特征在于，所述降解污灌苇田造纸废 水包括，将所述纺锤形赖氨酸芽孢杆菌WTXJ1-4直接接种于污灌苇田造纸 废水中进行培养。
4.根据权利要求2或3所述的用途，其特征在于，所述污灌苇田造纸废 水的CODCr为5.0×102～3.0×103mg/L，优选为5.0×102～2.0×103mg/L，更优选 为8.0×102～1.5×103mg/L，进一步优选1.0×103～1.2×103mg/L;
优选地，所述污灌苇田造纸废水的7.0～8.6，优选为7.5～8.6，进一步优 选8.0。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的用途，其特征在于，所述纺锤形 赖氨酸芽孢杆菌WTXJ1-4的接种量为1.0×107～8.0×107个菌株/ml所述污灌 苇田造纸废水，优选为2.0×107～5.0×107个菌株/ml所述污灌苇田造纸废水， 更优选为3.0×107～4.0×107个菌株/ml所述污灌苇田造纸废水;
优选地，培养条件为30～37℃，120～160r/min;培养液的瓶装量为30～40% (V/V)。
6.一种降解污灌苇田造纸废水的方法，其特征在于，所述方法包括，将 权利要求1所述的纺锤形赖氨酸芽孢杆菌WTXJ1-4接种于污灌苇田造纸废 水中进行培养。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述污灌苇田造纸废水的 CODCr为5.0×102～3.0×103mg/L，优选为5.0×102～2.0×103mg/L，更优选为 8.0×102～1.5×103mg/L，进一步优选1.0×103～1.2×103mg/L;
优选地，所述污灌苇田造纸废水的pH为7.0～8.6，优选为7.5～8.6，进 一步优选8.0。
8.根据权利要求6或7所述的用途，其特征在于，所述纺锤形赖氨酸芽 孢杆菌WTXJ1-4的接种量为1.0×107～8.0×107个菌株/ml所述污灌苇田造纸 废水，优选为2.0×107～5.0×107个菌株/ml所述污灌苇田造纸废水，更优选为 3.0×107～4.0×107个菌株/ml所述污灌苇田造纸废水;
优选地，培养条件为30～37℃，120～160r/min;培养液的瓶装量为30～40% (V/V)。
9.权利要求1所述的纺锤形赖氨酸芽孢杆菌WTXJ1-4在制备用于治理 污灌苇田造纸废水的生物降解剂中的用途。
10.权利要求1所述的纺锤形赖氨酸芽孢杆菌WTXJ1-4在构建用于降解 污灌苇田造纸废水的工程菌中的用途。
说明书
造纸废水污灌苇田中典型细菌——纺锤形赖氨酸芽孢杆菌的筛选及其用途
技术领域
本发明属于微生物应用技术领域，涉及一株造纸废水污灌苇田中的兼性好氧典型耐碱细菌的筛选及其应用。
背景技术
制浆造纸工业废水排放量巨大，仅次于化学工业和钢铁工业。制浆漂白工序产生的各种有机氯化物，包括氯酚类、氯烃类，氯苯类、氯愈创木酚和呋喃类等，此类化合物在废水当中统称可吸附有机卤素(Adsorbable Organic Halides，AOX)。由于AOX毒副作用的严重性，许多国家都对纸浆厂的AOX排放量制定了限值。
目前我国造纸工业废水排放量及COD(Chemical Oxygen Demand)排放量在我国各类工业排放量中所占比例大，造纸工业废水对水环境的污染最为严重，它不但是我国造纸工业污染防治的首要问题，也是全国工业废水进行达标处理的首要问题之一。我国造纸工业的水污染主要来自碱法(包括硫酸盐法)化学浆厂的废水，它包括蒸煮黑液和洗漂废水两部分。我国碱法纸浆产量约占化学制浆产量的90%，碱法制浆产生黑液的污染负荷约占该制浆造纸生产线产生废水总污染负荷的90%左右。
人工湿地在我国造纸废水处理中的应用越来越广泛。国内外学者对多种典型有机氯在人工湿地的去除规律进行了研究，一系列的研究成果表明，人工湿地系统对各种典型的有机氯污染物均有较好的处理效果。造纸废水的排入是芦苇湿地(苇田)生态处理系统污染的重要来源。造纸废水中有毒化学组分复杂，其主要特征是高碱度、高浓度木质素及其衍生物，很容易对苇田生物尤其是微生物的种类和数量带来较大的冲击。微生物群落是湿地生态系统的重要组成部分，对干扰敏感，能够迅速的反映生态系统过程的变化，受干扰系统中微生物多样性的变化模式可作为生态系统的敏感指标，在生态系统保护和恢复中具有重要意义。其中，数量占优势和/或种类上独特的典型微生物更能反映和代表某生态系统受不同废水污灌胁迫的生物响应特征。
座落于江苏省盐城市射阳县黄沙港镇境内的胜达集团江苏双灯纸业有限公司是中国造纸协会全国生活用纸专业委员会常委单位，是全国最大的非木材类生活用纸生产企业，拥有约3.4万亩的造纸废水芦苇湿地(苇田)生态处理系统。胜达集团江苏双灯纸业有限公司位于江苏省盐城市射阳县黄沙港镇境内，在非木材类生活用纸生产企业里规模是全国最大的，拥有约3.4万亩的造纸废水芦苇湿地(苇田)生态处理系统。该系统从2001年起已连续稳定运行12年，至2014年初响应国家生态保护号召，已停止污灌。该系统共有2个氧化塘P1–P2(P1，自2005年起已连续运行9年;P2，自2001年起连续运行9年后废弃使用，处于自然修复状态)、6个苇田F1～F6(F1：污灌12年后停止污灌1年，F2和F3：污灌10年后停止污灌1年;F4：连续污灌9年,F5：连续污灌8年,F6：连续污灌6年)和一个由3条污灌沟渠(D1–D3)和4条蓄排水沟渠(G1–G4)组成的污灌和排污水网。采用连续污灌与间歇污灌相结合的污灌方式和中间污灌扩散淹流实现不同苇田梯度污染生态处理效果。按芦苇生长周期一般每年5-6月份一次性污灌，至次年1-2月份芦苇收割期排水至该生态系统总沟渠，实现零排放。
研究污灌苇田生态系统受不同废水污灌胁迫的生物响应特征的前提是获得纯的典型优势菌株，这是本领域目前有待解决的关键问题。
发明内容
本发明的目的是提供一株造纸废水污灌苇田中的典型并优势降解污灌苇田造纸废水的兼性好氧耐碱细菌及其应用。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。
一方面，本发明提供一株造纸废水污灌苇田中的典型的优势降解污灌苇田造纸废水的纺锤形赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus fusifornis)WTXJ1-4，其已于2014年11月25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)，保藏编号为CGMCC No.10053。
所述纺锤形赖氨酸芽孢杆菌WTXJ1-4由胜达集团江苏双灯纸业有限公司海涂生态系统的苇田土壤中分离得到，具有如下生物学特征：菌落较小，圆形，光滑，隆起，边缘整齐，在培养基正、反面颜色均为乳白色。该菌细胞呈直杆状，直杆两端圆头，细胞大小约为1.4～2.8×0.5～0.8μm，长有数根鞭毛，端生Φ0.3～0.4μm短圆形芽孢。革兰氏阳性，V.P试验阳性，甲基红 试验阳性，吲哚试验阳性，能水解明胶，不能水解淀粉。
所述纺锤形赖氨酸芽孢杆菌WTXJ1-4的16S rDNA序列(SEQ ID NO:1)如下：
SEQ ID NO:1
CGAGGCGTCACTCCATCTATATGCAAGTCGAGCGAACAGAAAAGGAGCTTGCTCCTTTGACGTTAGCGGCGGACGGGTGAGTAACACGTGGGCAACCTACCCTATAGTTTGGGATAACTCCGGGAAACCGGGGCTAATACCGAATAATCTCTTTTGCTTCATGGTGAAAGACTGAAAGACGGTTTCGGCTGTCGCTATAGGATGGGCCCGCGGCGCATTAGCTAGTTGGTGAGGTAACGGCTCACCAAGGCGACGATGCGTAGCCGACCTGAGAGGGTGATCGGCCACACTGGGACTGAGACACGGCCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTAGGGAATCTTCCACAATGGGCGAAAGCCTGATGGAGCAACGCCGCGTGAGTGAAGAAGGTTTTCGGATCGTAAAACTCTGTTGTAAGGGAAGAACAAGTACAGTAGTAACTGGCTGTACCTTGACGGTACCTTATTAGAAAGCCACGGCTAACTACGTGCCAGCAGCCGCGGTAATACGTAGGTGGCAAGCGTTGTCCGGAATTATTGGGCGTAAAGCGCGCGCAGGCGGTCCTTTAAGTCTGATGTGAAAGCCCACGGCTCAACCGTGGAGGGTCATTGGAAACTGGGGGACTTGAGTGCAGAAGAGGAAAGTGGAATTCCAAGTGTAGCGGTGAAATGCGTAGAGATTTGGAGGAACACCAGTGGCGAAAGCGACTTTCTGGTCTGTAACTGACGCTGAGGCGCGAAAGCGTGGGGAGCAAACAGGATTAGATACCCTGGTAGTCCACGCCGTAAACGATGAGTGCTAAGTGTTAGGGGGTTTCCGCCCCTTAGTGCTGCAGCTAACGCATTAAGCACTCCGCCTGGGGAGTACGGTCGCAAGACTGAAACTCAAAGGAATTGACGGGGGCCCGCACAAGCGGTGGAGCATGTGGTTTAATTCGAAGCAACGCGAAGAACCTTACCAGGTCTTGACATCCCGTTGACCACTGTAGAGATATAGTTTCCCCTTCGGGGGCAACGGTGACAGGTGGTGCATGGTTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTGATCTTAGTTGCCATCATTTAGTTGGGCACTCTAAGGTGACTGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAATCATCATGCCCCTTATGACCTGGGCTACACACGTGCTACAATGGACGATACAAACGGTTGCCAACTCGCGAGAGGGAGCTAATCCGATAAAGTCGTTCTCAGTTCGGATTGTAGGCTGCAACTCGCCTACATGAAGCCGGAATCGCTAG TAATCGCGGATCAGCATGCCGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTGTACACACCGCCCGTCACACCACGAGAGTTTGTAACACCCGAAGTCGGTGAGGTAACCTTTTGGAGCCAGCCGCCGAAGGTGGGATAGATGATTGGGGGATGTATAGTTTT
实验证明，所述纺锤形赖氨酸芽孢杆菌WTXJ1-4能优势降解污灌苇田造纸废水中的CODCr和AOX。
因此，另一方面，本发明提供纺锤形赖氨酸芽孢杆菌WTXJ1-4在降解污灌苇田造纸废水中的用途。
其中，所述降解污灌苇田造纸废水包括，将所述纺锤形赖氨酸芽孢杆菌WTXJ1-4直接接种于污灌苇田造纸废水中进行培养。
优选地，所述污灌苇田造纸废水的CODCr为5.0×102～3.0×103mg/L，优选为5.0×102～2.0×103mg/L，更优选为8.0×102～1.5×103mg/L，进一步优选1.0×103～1.2×103mg/L。
所述污灌苇田造纸废水的pH为7.0～8.6，优选为7.5～8.6，进一步优选8.0。
优选地，所述纺锤形赖氨酸芽孢杆菌WTXJ1-4的接种量1.0×107～8.0×107个菌株/ml所述污灌苇田造纸废水，优选为2.0×107～5.0×107个菌株/ml所述污灌苇田造纸废水，更优选为3.0×107～4.0×107个菌株/ml所述污灌苇田造纸废水。
在废水中培养菌株使其发挥作用时，本发明菌株的培养条件为30～37℃，120～160r/min;培养液的瓶装量为30～40%(V/V)。
又一方面，本发明提供一种降解污灌苇田造纸废水的方法，所述方法包括，将所述纺锤形赖氨酸芽孢杆菌WTXJ1-4接种于污灌苇田造纸废水中进行培养。
优选地，所述污灌苇田造纸废水的CODCr为5.0×102～3.0×103mg/L，优选为5.0×102～2.0×103mg/L，更优选为8.0×102～1.5×103mg/L，进一步优选1.0×103～1.2×103mg/L。所述污灌苇田造纸废水的pH为7.0～8.6，优选为7.5～8.6，进一步优选为8.0。
优选地，所述纺锤形赖氨酸芽孢杆菌WTXJ1-4的接种量为1.0×107～8.0×107个菌株/ml所述污灌苇田造纸废水，优选为2.0×107～5.0×107个菌株/ml所述污灌苇田造纸废水，更优选为3.0×107～4.0×107个菌株/ml所述污灌苇田造纸废水;培养条件为30～37℃，120～140r/min，培养液的瓶装 量为30～40%(V/V)。
再一方面，本发明提供所述纺锤形赖氨酸芽孢杆菌WTXJ1-4在制备用于治理污灌苇田造纸废水的生物降解剂中的用途。
还一方面，本发明提供所述纺锤形赖氨酸芽孢杆菌WTXJ1-4在构建降解污灌苇田造纸废水的工程菌中的用途。
本发明获得了一株能在污灌苇田造纸废水中生存并有良好CODCr和AOX降解能力的细菌。对于污灌苇田造纸废水(CODCr为3.0×103mg/L，AOX为11.7mg/L，氨氮含量为27.8mg/L，亚硝酸盐氮含量为0.003mg/L，硝酸盐氮含量为116.2mg/L，固体悬浮物含量为49.1mg/L，pH为8.6)，实验证明，本发明提供的纺锤形赖氨酸芽孢杆菌WTXJ1-4能在未经稀释以及1倍、2倍、3倍和4倍稀释的该废水中生长，并显著降低该废水的CODCr和AOX，由此证明该菌株可以耐受pH为7.0～8.6的碱度变化，并能表现出优良的CODCr和AOX降解活性和生长活性。并且对于该污灌苇田造纸废水的2倍稀释水，其中，纺锤形赖氨酸芽孢杆菌WTXJ1-4在好氧条件下的CODCr和AOX降解率均为最高，分别为71.8%和62.8%;在厌氧条件下，CODCr和AOX降解率分别为67.4%和55%。这说明，在高碱度条件以及厌氧或好氧条件下，纺锤形赖氨酸芽孢杆菌WTXJ1-4均表现出了优良的CODCr和AOX降解活性。因此，作为优势降解污灌苇田造纸废水的兼性好氧耐碱细菌，纺锤形赖氨酸芽孢杆菌WTXJ1-4在污灌苇田造纸废水的生物净化中具有良好的应用前景。
