本發(fā)明屬于污水生物處理領(lǐng)域，具體涉及一種在好氧條件下能夠耐受鋅離子毒性且能夠?qū)⑺w中的硝酸鹽氮同步脫除的銅綠假單胞菌及其在污水處理中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：隨著我國城市化、工業(yè)化的加速，工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，大量的工業(yè)廢水產(chǎn)生，對人類生活和健康產(chǎn)生了極大的威脅。由于我國的工業(yè)廢水處理能力尚不能跟上工業(yè)用水的規(guī)模，導(dǎo)致仍然有部分工業(yè)廢水未經(jīng)處理直接排入城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)。鋅離子作為一種重要的工業(yè)材料，被廣泛應(yīng)用于化工、冶金、電鍍、制革和涂料行業(yè)，這些行業(yè)會產(chǎn)生大量的含鋅廢水，這些廢水也不可避免的進(jìn)入城鎮(zhèn)污水處理廠。研究表明，zn(ii)濃度超過10mg/l會對傳統(tǒng)反硝化作用中n2o的還原過程、反硝化速率和反硝化微生物活性產(chǎn)生明顯的抑制，同時，改變微生物群落結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)的出水質(zhì)量。近年來，好氧反硝化作用(即在有氧條件下將硝酸鹽氮還原為含氮?dú)怏w的過程)的發(fā)現(xiàn)為單一好氧反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化的提供了理論基礎(chǔ)。自從第一株好氧反硝化菌t.pantotropha被成功分離后，近年來更多的高效好氧反硝化菌株得到分離，并被應(yīng)用于實(shí)際污水處理系統(tǒng)中。好氧反硝化作用作為一種新型生物脫氮技術(shù)，因其工藝簡單、脫氮效果好、不需補(bǔ)加酸堿等優(yōu)勢近年來得到了快速發(fā)展。針對含鋅廢水進(jìn)入生活污水，zn(ii)和硝酸鹽氮共存的問題，如何有效地避免鋅離子對硝酸鹽氮去除的影響成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，因此，發(fā)掘具有耐受鋅離子毒性的好氧反硝化細(xì)菌，并將其應(yīng)用于污水處理中，將會有效削減鋅離子對污水生物脫氮過程的潛在風(fēng)險，為保障城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有重要意義。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種耐受鋅離子毒性的高效好氧脫氮菌株，通過該菌株強(qiáng)化污水處理系統(tǒng)的生物脫氮效果，以削減高濃度鋅離子的存在對污水處理生物脫氮過程的影響。本發(fā)明所提供的銅綠假單胞菌(pseudomonasaeruginosa)是一株具有在單一好氧環(huán)境中實(shí)現(xiàn)硝酸鹽氮去除能力的好氧反硝化細(xì)菌。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：本發(fā)明提供的具有鋅離子耐受能力的銅綠假單胞菌(pseudomonasaeruginosa)，于2017年4月24日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(簡稱cgmcc)，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，其保藏號為cgmccno.14063。如上所述的銅綠假單胞菌(pseudomonasaeruginosa)，其特征在于：在不同鋅離子濃度水平條件下，菌株pseudomonasaeruginosa依然能夠保持完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，細(xì)胞膜不被破壞。如以上所述的銅綠假單胞菌(pseudomonasaeruginosa)，其特征在于：該菌株能夠在高濃度鋅離子條件下以硝酸鹽氮為氮源，以有機(jī)物為碳源進(jìn)行好氧反硝化作用，從而將硝酸鹽氮去除。如以上所述的銅綠假單胞菌(pseudomonasaeruginosa)在污水處理中的應(yīng)用，其特征在于：在含鋅污水中加入銅綠假單胞菌(pseudomonasaeruginosa)，并且添加適量的碳源進(jìn)行曝氣，即可實(shí)現(xiàn)污水中硝酸鹽氮的去除。以上所述的方法，其特征在于：控制所述含鋅污水中的溫度為30℃，ph值為7.5，溶解氧為6mg/l，初始c/n比為4。以上所述的方法，其特征在于：污水中鋅離子濃度范圍為0～100mg/l時，硝酸鹽氮的去除率可達(dá)100％，總氮的去除率也可達(dá)100％。本發(fā)明的有益效果是：(1)本發(fā)明的銅綠假單胞菌(pseudomonasaeruginosa)能夠在高濃度鋅離子條件下，以硝酸鹽氮為氮源，以有機(jī)物為碳源進(jìn)行好氧反硝化作用，實(shí)現(xiàn)硝酸鹽氮的高效去除；解決了傳統(tǒng)廢水處理中生物脫氮需要采取缺氧反硝化、好氧硝化分段處理的問題；另外，簡化了工藝流程，節(jié)省了設(shè)備和投資的成本，因此，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益；(2)將該菌株接種到含鋅污水的生物處理中，在0～150mg/lzn(ii)存在條件下，優(yōu)選的，在0～100mg/lzn(ii)存在條件下，硝酸鹽氮的去除率可達(dá)100％，說明菌株具有較強(qiáng)的耐受鋅離子毒性和好氧反硝化能力。這種特性使得該菌株在城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)的實(shí)用性大大增強(qiáng)。附圖說明圖1為銅綠假單胞菌在鋅離子存在條件下的掃描電鏡圖像。圖2為銅綠假單胞菌在10mg/lzn(ii)存在條件下的好氧反硝化特性。圖3為銅綠假單胞菌在50mg/lzn(ii)存在條件下的好氧反硝化特性。圖4為銅綠假單胞菌在100mg/lzn(ii)存在條件下的好氧反硝化特性。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。下述實(shí)施例中，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實(shí)施例中，所述百分含量如無特殊說明，均為質(zhì)量百分含量。實(shí)施例1.利用掃描電鏡觀察銅綠假單胞菌在鋅離子存在時的表觀形態(tài)本實(shí)驗(yàn)所用高效好氧反硝化菌株為銅綠假單胞菌(pseudomonasaeruginosa)，其分離自垃圾填埋場滲濾液處理系統(tǒng)。將銅綠假單胞菌(pseudomonasaeruginosa)接種于1l的lb培養(yǎng)基中(每升含nacl5g，胰蛋白胨10g，酵母提取物5g)，防止雜菌的侵入及保持菌體的生長活力，進(jìn)行富集培養(yǎng)。將培養(yǎng)得到的菌液離心，用0.5％的nacl洗滌三次，制成光密度od600為1-2的菌懸液。然后再將菌懸液按10％的接種量分別接種于含有0、10、50、100mg/lzn(ii)的lb培養(yǎng)基中，8h后取樣在8000rpm和4℃條件下離心5min去除上清液，并用pbs(磷酸鹽緩沖液)清洗兩次。用2.5％戊二醛固定1h，乙醇梯度洗脫后分散在無水乙醇中，取少量滴在硅片上晾干，在掃描電鏡(sem)下觀察細(xì)胞形態(tài)。結(jié)果如圖1所示，當(dāng)鋅離子濃度范圍為0～100mg/l時，菌株pseudomonasaeruginosa呈現(xiàn)完整和光滑的表面，說明菌株細(xì)胞形態(tài)對鋅離子具有較強(qiáng)的耐受性。實(shí)施例2.銅綠假單胞菌在10mg/lzn(ii)存在條件下的好氧反硝化特性反硝化性能測試培養(yǎng)基(bm)配方為每升水中：8.45gch3coona,0.63gnh4cl,0.61gnano3,1.76gk2hpo4·3h2o,0.20gmgso4·7h2o,0.02gcacl2,0.005gfeso4·7h2o,0.1ml微量元素溶液。將培養(yǎng)基ph值調(diào)至7.5，在121℃滅菌30min。將銅綠假單胞菌(pseudomonasaeruginosa)接種于含有10mg/lzn(ii)的bm培養(yǎng)基中，在30℃和150rpm條件下進(jìn)行震蕩培養(yǎng)，每隔5h用具閥進(jìn)樣針分別抽取100μl頂空氣體用于測定n2o，用無菌注射器抽取2ml氣體注入到2l純氦氣袋中用于測定no。與此同時，用無菌注射器抽取2ml菌懸液，菌液在4℃下8000rpm離心5min，取上清液用于分析氨氮，硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮濃度。結(jié)果如圖2所示，100mg/l硝酸鹽氮在接種后立即被菌株利用，并在10h內(nèi)被完全消耗，硝酸鹽氮的平均去除速率為10.0mg/l/h。隨著硝酸鹽氮的還原，亞硝酸鹽氮快速積累，并在5h達(dá)到最高值29.5mg/l，然后在10h被還原。n2o也逐漸積累，在10h達(dá)到最高值80.2mg/l，然后在35h被全部還原。必須指出，反硝化過程的中間產(chǎn)物no積累量的最高值為1.2μg/l，只占硝酸鹽氮去除量的0.0012％，說明菌株在10mg/lzn(ii)條件下具有高效好氧反硝化的能力。實(shí)施例3.銅綠假單胞菌在50mg/lzn(ii)存在條件下的好氧反硝化特性將銅綠假單胞菌(pseudomonasaeruginosa)接種于含有50mg/lzn(ii)的bm培養(yǎng)基中，測試其好氧反硝化性能。結(jié)果如圖3所示，100mg/l硝酸鹽氮在接種后立即被菌株利用，并在15h內(nèi)被完全消耗，硝酸鹽氮的平均去除速率為6.67mg/l/h。隨著硝酸鹽氮的還原，亞硝酸鹽氮逐漸積累，并在10h達(dá)到最高值35.5mg/l，然后在20h被還原。n2o也逐漸積累，在20h達(dá)到最高值84.4mg/l，然后在45h被全部還原。必須指出，此時反硝化過程的中間產(chǎn)物no積累量的最高值為3.2μg/l，只占硝酸鹽氮去除量的0.0032％。由此可以看出，菌株在50mg/lzn(ii)條件下依然具有高效好氧反硝化的能力。實(shí)施例4.銅綠假單胞菌在100mg/lzn(ii)存在條件下的好氧反硝化特性將銅綠假單胞菌(pseudomonasaeruginosa)接種于含有100mg/lzn(ii)的bm培養(yǎng)基中，測試其好氧反硝化性能。結(jié)果如圖4所示，100mg/l硝酸鹽氮在接種后立即被菌株利用，并在20h內(nèi)被完全消耗，硝酸鹽氮的平均去除速率為5.0mg/l/h。隨著硝酸鹽氮的還原，亞硝酸鹽氮逐漸積累，并在15h達(dá)到最高值40.2mg/l，然后在30h被還原。同時，n2o也逐漸積累，在25h達(dá)到最高值89.5mg/l，然后在55h被全部還原。必須指出，此時反硝化過程的中間產(chǎn)物no積累量的最高值為6.3μg/l，只占硝酸鹽氮去除量的0.0063％。由此可以看出，菌株在100mg/lzn(ii)條件下依然具有高效好氧反硝化的能力。實(shí)施例5.銅綠假單胞菌在150mg/lzn(ii)存在條件下的好氧反硝化特性將銅綠假單胞菌(pseudomonasaeruginosa)接種于含有150mg/lzn(ii)的bm培養(yǎng)基中，測試其好氧反硝化性能。該菌株的生長受到明顯的抑制，且硝酸鹽氮幾乎不被去除，由此可以看出，150mg/lzn(ii)是該菌株的上限濃度，菌株在該條件下不具備好氧反硝化的能力。但是從上述實(shí)施例1-4中可以看出，將該菌株接種到含鋅污水的生物處理中，在0～100mg/lzn(ii)存在條件下，硝酸鹽氮的去除率可達(dá)100％，說明菌株具有較強(qiáng)的耐受鋅離子毒性和好氧反硝化能力(見表1)。表1銅綠假單胞菌在不同濃度zn(ii)存在條件下的脫氮特性zn(ii)(mg/l)30h硝酸鹽氮去除率(％)30h總氮去除率(％)10100％100％50100％100％100100％100％實(shí)施例6.銅綠假單胞菌在含鋅廢水中的應(yīng)用將銅綠假單胞菌投加入活性污泥系統(tǒng)處理含鋅廢水，連續(xù)曝氣保持體系溶解氧為6mg/l，廢水水質(zhì)如下：ph為7.5，硝酸鹽氮含量100mg/l，zn(ii)100mg/l。結(jié)果如表2所示，在普通活性污泥系統(tǒng)內(nèi)，脫氮效果在zn(ii)存在條件下受到了較大的影響。然而，經(jīng)銅綠假單胞菌強(qiáng)化后的系統(tǒng)，24h的硝酸鹽氮去除率為70.7％，總氮去除率為63.4％；36h的硝酸鹽氮去除率為94.8％，總氮去除率為92.4％。表2.銅綠假單胞菌應(yīng)用于活性污泥體系中的生物脫氮結(jié)果由此可見，針對含鋅廢水進(jìn)入生活污水，zn(ii)和硝酸鹽氮共存的問題，本發(fā)明所涉及到的菌株可以有效的避免鋅離子對硝酸鹽氮去除的影響，并可以廣泛的應(yīng)用于污水處理中，會有效削減鋅離子對污水生物脫氮過程的潛在風(fēng)險，為保障城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有重要意義。應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例只是為了對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，不是用來對本發(fā)明進(jìn)行限定的，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和精神的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，可以進(jìn)行各種改進(jìn)或變化，仍然屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁12