申请日2014.07.25
公开(公告)日2014.11.26
IPC分类号C02F3/34; C12R1/01; C02F103/16; C12N1/20
摘要
本发明公开了一株螯台球菌在废水处理中的应用，该菌株为螯台球菌(Chelatococcus daeguensis)TAD1，保藏编号为CGMCC NO.5226，螯台球菌CGMCC5226用于同步去除废水中的氮素和六价铬。该菌株对温度的适应具有广谱性，在30-50℃均有较高的去除效率，菌株主要将Cr(VI)还原为毒性较小的Cr(III)、部分氮素还原为N2或N2O，因此该菌株可实现同步脱除氮素、Cr(VI)、碳素，在污染水体修复中具有广阔的应用前景。
权利要求书
1.一株螯台球菌在废水处理中的应用，其特征在于，该菌株为螯台球菌 (Chelatococcus daeguensis)TAD1，保藏编号为CGMCC NO.5226，螯台球菌 CGMCC5226用于同步去除废水中的氮素和六价铬。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述废水中C/N为2～21。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述废水中C/N为12～18。
4.根据权利要求1或2或3所述的应用，其特征在于，所述废水中的碳 源为琥珀酸钠、乙酸钠、柠檬酸钠和废糖蜜中的一种或两种以上，氮源为硝态 氮和/或氨氮。
5.根据权利要求1或2或3所述的应用，其特征在于，所述废水中初始 六价Cr的浓度≤40mg/L。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述废水中初始六价Cr 的浓度为5～15mg/L。
7.根据权利要求1或2或3所述的应用，其特征在于，废水处理的温度 为30～50℃。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，废水处理的温度为45～50 ℃。
9.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述废水中初始六价Cr 的浓度为5～15mg/L，废水处理的温度为45～50℃，pH为7.0～9.0。
10.根据权利要求1或2或3所述的应用，其特征在于，所述废水为垃圾 渗沥液或电镀废水。
说明书
一株螯台球菌在废水处理中的应用
技术领域
本发明涉及一株螯台球菌(Chelatococcus daeguensis)TAD1在废水生物脱 氮除Cr(VI)中的应用。该菌株可在不同条件下发挥好氧反硝化脱氮功能，并在 脱氮的同时完成对Cr(VI)的去除，从而达到废水同步脱氮除六价铬的目的。
背景技术
随着人们对水需求量的增大，及水污染问题的加剧，水资源危机成为世 界性的难题。中国水资源总储量，排名世界第四，人均水资源占有量仅为世界 平均水平的1/4，排名110位，是世界上13个贫水国家之一。工业废气氮氧化 物的沉降、固体废物的迁移下渗、废水的不合理排放、氮肥的过量施用及污水 的回用灌溉等诸多因素，造成水体硝酸盐污染严重。国土资源部统计发现，我 国各地区地下水都有硝酸盐污染情况发生，硝酸盐已成为水污染的普遍因子。 硝酸盐在人体内容易转化成亚硝酸盐，亚硝酸盐能引起人体器官的癌变、畸变， 对人体健康十分有害。六价铬化合物是一种常见工业原料，被广泛应用于电镀、 印染、制革等行业。含铬废水的排放、铬渣的随意堆弃、粉尘的沉降，都造成 环境中的六价铬浓度超出正常范围。六价铬是公认的致癌金属，尤其能引起鼻 部、肺部发生癌变。我国最著名的铬公害事件是，云南曲靖铬污染事件，由于 铬渣的随意倾泄，使得水体六价铬浓度超过正常值242倍，给当地人民造成巨 大的财产损失和健康伤害。
自从上世纪80年代，Robertson Lesley等报道发现了好氧反硝化酶，越 来越多的研究者证实了好氧反硝化现象的存在，并成功分离获得多株好氧反硝 化菌。相比其他脱氮技术，好氧反硝化具有快速、环保、低耗、高效等优点， 是目前脱氮技术的研究热点。上世纪70年代，一株Cr(VI)还原功能菌在厌氧 环境中分离得到，生物还原被认为是最具有潜力的Cr(VI)修复技术。污染水体 中硝酸盐和重金属共存现象普遍存在，获得一种同时去除该两种污染物质的方 法显得十分重要。国内的学者，大多是探讨重金属冲击对好氧反硝化脱氮的干 扰作用，或者利用好氧污泥颗粒吸附去除重金属，对于同时去除两类污染物的 生物治理技术鲜有报道。改性零价铁修复硝酸盐和重金属污染水体，该方法虽 然较成熟，但投入成本较高、而且易造成二次污染。Cr(VI)污染严重的水体， 如制革废水、垃圾渗沥液，人们均发现了好氧反硝化现象的存在，使得利用生 物法同步去除该两种污染物提供了可能。本发明中的菌株能够在不同溶解氧条 件下发挥好氧反硝化脱氮功能，具体发明内容已申请发明专利(申请公开号 CN102373169A);通过对该菌在污水处理过程中的进一步研究发现，该菌在 脱氮的同时表现出较强的Cr(VI)去除能力，在生物脱氮除六价铬的理论和实践 应用上具有重大意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一株可同步脱氮和除Cr(VI)功能的螯台球菌 (Chelatococcus daeguensis)及其应用，很好地解决了水体氮素和六价铬复合污 染问题。
本发明提供的菌株具有以下特征：
(1)菌落特征：菌落为规则圆形，表面光滑湿润透明，呈淡黄色;(2) 细胞形态特征：细胞成短杆状，大小为(0.67～0.89)μm×(1.03～1.41)μm，周生 鞭毛，革兰氏染色阴性;(3)鳌台球菌(Chelatococcus daeguensis)TAD1的 16S rDNA基因序列特征：其16S rDNA具有序列表所示的核苷酸序列，片段 长度为1385bp，在GenBank中的登录号为HM000004，与GenBank数据库比 对表明，该菌株与鳌台球菌(Chelatococcus daeguensis)的同源性为99%，其 中与模式菌株Chelatococcus daeguensis strain K106最相似同源性达99%。应 用MEGA软件采用Neighbor-Joining法绘制16S rDNA系统发育树，确定其进 化地位，结合其形态特征和生理生化特征，该菌株最有可能是螯台球菌属 (Chelatococcus sp.)，并命名为Chelatococcus daeguensis strain TAD1。
本发明鳌台球菌(Chelatococcus daeguensis)TAD1，由中国微生物菌种保 藏管理委员会普通微生物中心保藏，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3 号，其简称为CGMCC，其保藏编号是CGMCC No.5226，保藏日期为2011 年9月6日，其保藏证明已在公告号为CN102373169的专利中提交。
如上述提供的螯台球菌CGMCC5226可利用琥珀酸钠、乙酸钠、柠檬酸 钠、废糖蜜等为唯一碳源，硝态氮或氨氮为唯一氮源进行生长代谢并发挥好氧 反硝化作用，从而去除氮素。该菌株可利用琥珀酸钠、乙酸钠、柠檬酸钠、废 糖蜜等为唯一碳源，硝态氮或氨氮为唯一氮源进行生长代谢并发挥好氧反硝化 作用的同时还原水体中的六价铬，从而达到同步去除污染水体中氮素和六价铬 等有害组分的目的。
如上述提供的螯台球菌CGMCC5226不仅能以硝态氮等为电子受体，以 好氧反硝化的方式转化氮素为氮气或一氧化二氮;而且能以六价铬为电子受 体，将六价铬还原为毒性较小的三价铬，达到去除的目的，因此该菌株不仅适 用于硝酸盐和重金属单独污染的水体或土壤，而且适用于二者复合污染的水体 或土壤。该菌株对环境的适应性较强，可在C/N为2-21，初始六价铬浓度为 0-40mg/L，温度为20-52℃，在缺氧、厌氧、微好氧及好氧等不同溶解氧浓度 环境同步脱氮除六价铬。
一株螯台球菌在废水处理中的应用，该菌株为螯台球菌(Chelatococcus daeguensis)TAD1，保藏编号为CGMCC NO.5226，螯台球菌CGMCC5226用 于同步去除废水中的氮素和六价铬。
所述废水中C/N为2～21。
所述废水中C/N为12～18。
所述废水中的碳源为琥珀酸钠、乙酸钠、柠檬酸钠和废糖蜜中的一种或两 种以上，氮源为硝态氮和/或氨氮。
所述废水中初始六价Cr的浓度≤40mg/L。
所述废水中初始六价Cr的浓度为5～15mg/L。
废水处理的温度为30～50℃。
废水处理的温度为45～50℃。
pH为7.0～9.0。
所述废水为垃圾渗沥液或电镀废水。
本发明的螯台球菌(Chelatococcus daeguensis)菌株TAD1在脱除氮素和六 价铬的应用中具有如下有益效果：
(1)该菌株为好氧反硝化菌株，解决了传统脱氮工艺硝化和反硝化必须 分开进行的难题，简约了工艺流程，减少了投入成本。
(2)该菌株可实现同步脱氮还原六价铬，很好地解决了脱氮除铬过程中 环境条件不统一及对电子供体竞争的问题，同时反硝化过程产生的中间产物及 还原酶系能促进六价铬的还原，具有很好的经济性、环境友好性。
(3)反硝化过程为产碱过程，不仅能弥补硝化过程产生的酸度，使得体 系pH维持在中性左右，而且能够使得产生的三价铬易于沉淀分离，因此基本 无需外加碱性物质，节约了工艺成本。
(4)该菌株的适应范围较广，不仅可以制成菌剂强化已有的脱氮除铬工 艺，而且可以与其他菌种或材料联合用于实际水体或土壤修复，最大限度节约 工艺成本。
