[发明专利]一种具有同步产电和反硝化活性的分支杆菌及其应用

说明书

本发明涉及一种具有同步产电和反硝化活性的分支杆菌及其应用，属于微生物技术领域。本发明的分支杆菌命名为Mycobacterium sp.EB‑1，已于2017年6月26日保藏于中国典型培养物保藏中心，地址：中国.武汉.武汉大学，邮编：430072，其简称为CCTCC，保藏中心登记入册编号为CCTCC NO：M 2017371。本发明首次发现分支杆菌(Mycobacterium sp.)EB‑1为一株具有高的电化学活性和反硝化活性的产电菌，该菌株为兼性厌氧菌，并且能利用多种碳源进行产电，不仅扩大了产电微生物的范围，改善厌氧实验条件和底物广谱性，同时高效去除废水中的硝态氮污染；本发明应用于MFC实现了含氮废水同步能源回收和氮污染去除，为MFC在实际废水的工程应用奠定了基础。

技术领域

本发明属于微生物技术领域，具体涉及一种具有同步产电和反硝化活性的分支杆菌及其应用。

背景技术

微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell，MFC)作为近年来开发的新一代、绿色环保、非石油类的可再生能源的产电装置，逐渐成为新兴能源领域的研究热点。MFC的工作原理是阳极微生物在厌氧条件下通过微生物的新陈代谢作用催化氧化有机物并释放电子和质子，电子由阳极经外电路传导至阴极，并由阴极通过催化剂催化接收电子发生还原反应，从而实现了有机物的去除和电流的产生，直接将化学能转化成电能。

与其他燃料电池相比，MFC的功率密度相对较低，难以替代其他能源以满足人类对能源的需求。因此，MFC技术越来越多的被研究者们应用于污水处理领域，即解决了传统污水处理能耗高和污泥产量大的缺点，又可有效的回收污水中大量有机物潜在的化学能。此外根据国家规定的《污水综合排放标准》中指出污水排放一级标准中两个关键指标分别为COD浓度不超过50mg/L和总氮浓度不超过20mg/L。在传统生物法处理污水过程中，硝态氮的高效去除和达标排放一直是污水处理的一个重要难题。

对于MFC而言，阳极产电微生物作为有机物降解的生物催化剂对MFC产电效率和能量回收的影响起着关键的作用。因此挖掘更多具有这种功能的微生物对于丰富产电微生物的多样性，提高产电效率具有重要意义。通过筛选具有高产电活性和反硝化活性的产电微生物，将其应用于MFC中即可达到同步去除有机物和硝态氮的目的，减少后续对氮源污染的二次处理。

分支杆菌是环境中广泛存在的一类菌属，细胞染色为革兰氏阳性，兼性厌氧。目前，关于该菌属微生物的产电特性及其在MFC中的应用在国内外尚未发现相关报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种具有同步产电和反硝化活性的分支杆菌及其应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

第一方面，本发明提供了一种分支杆菌，该分支杆菌命名为Mycobacteriumsp.EB-1(以下简称菌株EB-1)，已于2017年6月26日保藏于中国典型培养物保藏中心，地址：中国.武汉.武汉大学，邮编：430072，其简称为CCTCC，保藏中心登记入册编号为CCTCC NO：M2017371。

本发明的菌株EB-1为兼性厌氧菌、杆状、革兰氏阳性。在30℃、好氧条件下，胰蛋白胨大豆肉汤培养基平板上暗培养48h，形成圆形易挑取，不透明、边缘整齐的乳白色菌落，在光照条件下合成色素变为黄色菌落。

本发明的菌株EB-1的显著特征为具有高产电活性，能将代谢有机物产生的电子传递给MFC的阳极，实现有机物的降解并产生电能。当以乙酸钠为电子供体时，MFC最大功率密度达835.5mW/m²。该菌株的另一个显著特征为具有同步电催化活性和硝酸盐还原活性，当阳极液以乙酸钠(COD＝700mg/L)为电子供体，硝态氮浓度分别为20、50、100和200mg/L时，MFC仍具有高产电活性和反硝化速率。