[发明专利]一株具有兼性反硝化同步脱氮除磷性能的泛养副球菌

说明书

本发明公开了一株具有兼性反硝化同步脱氮除磷性能的泛养副球菌，菌株命名为Paracoccus pantotrophus JUST‑2，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC NO：M 2022235。本发明筛选分离获得的菌株能够在实现同时去除污水中氮磷的性能：其在高浓度氮磷合成污水中TN、TP初始浓度分别为80mg/L和90mg/L时，菌株对TN和TP 12小时的去除率达22.93％和14.36％，24小时达80.24％和74.27％；在实际市政污水中TN、TP浓度分别为42.31mg/L和5.12mg/L时，经厌氧6小时，好氧6小时，缺氧9小时反应后，菌株对TN、TP的去除率达90.22％和83.79％。

技术领域

本发明属于环境微生物技术领域，涉及一种市政污水处理的生物方法，具体为一株具有兼性反硝化同步脱氮除磷性能的泛养副球菌。

背景技术

污水处理技术逐渐从以去除单一有机物为目的的阶段进入既要去除有机物又要去除氮和磷的深度处理阶段。城市污水脱氮除磷是目前污水处理工艺的关键点，全球很多已建和拟建的污水处理厂都面临着同步脱氮除磷的问题。研究发现，微生物在污水中不但能很好的生存，还能利用自身优势去除污水中的有害物质，从而进一步达到净化污水的目的。微生物处理技术因能源消耗低，处理效率高，无二次污染等优点而备受关注。生物脱氮除磷技术具有经济高效的优点，在污水处理领域已得到广泛应用。

传统脱氮除磷技术是利用微生物在厌氧/缺氧/好氧条件下去除污水中的氮和磷。传统生物脱氮技术是利用硝化菌和反硝化菌的氧化还原作用把含氮化合物转化成气态分子氮从污水中去除的过程。传统生物除磷技术是利用聚磷菌在污水中厌氧释磷，然后在好氧条件下过量吸磷，最后通过排泥从污水中除去磷，从而达到减少污水中磷含量的目的。但是传统方法需要不同的微生物群体各自发挥作用才能达到脱氮除磷的效果，而这些微生物生长所需要的营养物质、温度、pH等条件不尽相同，很难达到让所有微生物都处于最佳生长状态的条件。微生物菌群之间属于相互独立且竞争的关系，所以它们各自的功能都受到一定限制，很难保持系统的稳定性并同时达到高效脱氮除磷。脱氮除磷系统由于不同的微生物培养条件、污泥龄之间的矛盾、碳源的竞争等等问题，常导致操作复杂，投资成本增加，这给实现稳定可靠的脱氮除磷带来了挑战。为了解决传统脱氮除磷系统中存在的矛盾，人们筛选到能以O₂、NO₂^-或NO₃^-作为电子受体的反硝化聚磷菌，反硝化同步脱氮除磷技术应运而生。

反硝化除磷是利用反硝化聚磷菌的生理代谢活动产生的一种能够实现高效低能耗的污水脱氮除磷新工艺。Kuba首次研究发现了集反硝化与除磷于一身的兼性厌氧微生物—反硝化聚磷菌。在厌氧条件下，反硝化聚磷菌分解细胞内的Poly-P和糖原产生能量，吸收污水中的VFAs并将其转化为PHB储存于细胞内；在缺氧条件下，反硝化聚磷菌分解PHB产生能量，并利用亚硝酸盐或硝酸盐为电子受体进行磷酸盐的过量吸收和糖原的合成，同时将亚硝酸盐或硝酸盐转化为N₂，达到同步脱氮除磷的目的。基于反硝化除磷菌开发的多种工艺主要用于城市生活污水的处理等。反硝化除磷工艺将反硝化脱氮和除磷这两个过程合二为一,达到同步脱氮除磷目的。这实现了“一碳两用”的目标，节省了碳源，还可以使理论产泥量会比传统除磷脱氮工艺少50％，使COD耗量节省50％、氧气耗量降低30％，而且共用反应池也缩短了工艺流程。

在能够参与废水中无机污染物去除的各种生物中，具有同步反硝化脱氮和除磷功能的细菌的潜力是深远的。目前已报道有多种菌株能够反硝化同时脱氮除磷，它们的性能被深入研究，以至能够投入到工程应用中。反硝化除磷菌性能将取决于它们提高去除效率和克服自然环境条件的能力。因此，迫切需要探索能够同时去除氮和磷的新型反硝化除磷菌株，从而彻底根除废水中的污染物。如何不断筛选和驯化出高效的反硝化除磷菌，并将其应用至污水处理以提高脱氮除磷性能还是当前的难题。