一株硫自养反硝化菌及其扩培方法与应用与流程

本发明涉及生物工程及环境工程，具体为一株硫自养反硝化菌及其扩培方法与应用。

背景技术：

1、硝酸盐是自然水体和生活废水中常见的污染物，不仅会导致水体的富营养化，还对饮用水安全造成严重威胁。硝酸盐的处理方法有离子交换法、反渗透法、化学还原法、吸附法和生物法。生物法除硝酸盐相较于其他物理、化学法除硝酸盐工艺运行成本低，不会造成二次污染，是最具效益和可行性的硝酸盐去除工艺之一。

2、生物脱氮法主要分为异养反硝化工艺和自养反硝化工艺，异养反硝化工艺以有机物为电子供体，硝酸盐氮为电子受体，在缺氧条件下将硝酸盐氮转化为氮气，而我国目前废水脱氮所面临的最大问题是c/n低，在反应过程中需要额外投加甲醇、乙酸钠等有机碳源，易造成运行费用及污泥处置成本增加。自养反硝化工艺以氢、铁、硫等基质为电子供体，硝酸盐氮为电子受体，碳酸根为无机碳源，在缺氧条件下将硝酸盐氮转化为氮气。自养反硝化工艺相较于异养反硝化工艺反应过程无需额外投加碳源，反应产生污泥量少，因而该技术成为了现代生物脱氮技术的热点研究方向，且硫自养反硝化技术相较于氢、铁两种自养反硝化技术自养反硝化效果好且更易实现工程化，国内外已经出现了小规模工程化应用。

3、据文献报道，硫自养反硝化技术涉及的主要菌株为硫杆菌属及硫单胞菌属，两个菌属的菌均为严格化能自养型菌，该技术涉及的主要电子供体为硫磺、黄铁矿等，该技术涉及的主要无机碳源主要为菱铁矿、石灰石等。如中国专利号cn114480209a，该申请案公开了一种发酵生产自养型脱氮菌剂的生产工艺，该方案通过将厌氧污泥训化，筛选得到含有硫单细胞菌属(sulfurimanas)和嗜甲基菌目(methylophilales)复合菌，复合菌通过两级扩培后制得自养型脱氮菌剂，投加至以青石、菱铁矿和单质硫作为填料的上升式反应器内，处理no3--n＝200-250mg/l的实际废水，室温下运行4周后no3--n去除率达到95％以上，虽然取得较好的处理效果，但启动运行过程停留时间过长。又如中国专利号cn103626293a，该申请案公开了一种天然磁黄铁矿生物滤池以及利用其同步去除水中硝氮和磷的方法，该方案通过在反应器内加入黄铁矿颗粒，加入营养液和厌氧污泥驯化一段时间后，系统能够对于no3--n＝20-50mg/l的废水有较好的脱氮效果，但系统需要较长的驯化时间且no3--n＞50mg/l时，系统no3--n去除效果明显变差。再如中国专利号cn107176702a，该申请案公开了一种强化硫自养反硝化过程同步脱氮除磷的污水处理方法，该方案通过将自养反硝化菌剂投加至以黄铁矿、菱铁矿和硫磺作为填料的序批式反应器内，在加入废水后在系统中吹扫保护性气体来营造厌氧环境，当系统进水no3--n为80mg/l，停留时间为15d时，no3--n去除率达到100％，废水停留时间过长且废水进系统后需要吹扫保护气来营造厌氧环境使得该方案难以实现工程化应用。综上所述，目前关于硫自养反硝化的工艺普遍存在培菌成本高、启动速度慢、挂膜周期长、启动后系统自养反硝化速率低及运行过程中停留时间长的特点。

技术实现思路

1、1.发明要解决的问题

2、针对现有生物脱氮工艺中的异养反硝化工艺在废水c/n低时，需在反应过程中需要额外投加甲醇、乙酸钠等有机碳源，易造成运行及污泥处置成本增加；自养反硝化工艺氢、铁自养反硝化工艺难以工程化实现；硫自养反硝化的工艺普遍存在培菌成本高、启动速度慢、挂膜周期长、启动后系统自养反硝化速率低及运行过程中停留时间长的问题。本发明提供一株硫自养反硝化菌及其扩培方法与应用来解决上述问题。

3、2.技术方案

4、为达到上述目的，本发明提供的方案为：

5、一株硫自养反硝化菌，该菌株为副球菌paracoccus sp.sad-4，保藏编号为cgmccno.26352，于2022年12月28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。

6、一种前述菌株的扩培方法，包括以下步骤：

7、(1)挑取活化后的副球菌paracoccus sp.sad-4菌落接种于种液培养基中，在30-35℃、100-200r/min恒温震荡摇床培养24-96h，制得该菌的种子液；

8、(2)将种子液以扩培培养基体积1-10％的接种量接种于扩培培养基a或者扩培培养基b，在30-35℃、ph7-8、好氧培养24-48h，即制得菌液。

9、优选地，前述步骤(1)中种液培养基组分为：na2s2o3.5h2o 10g、nano3 4g、kh2po42g、nahco3 2g、mgso4 0.5g、feso4.7h2o 0.05g、mnso4 0.01g、nacl 0.5g、nh4cl 0.5g、自来水1l，培养基使用前于121℃、0.1mpa灭菌30min。

10、优选地，所述步骤(2)中扩培培养基a的组分：牛肉膏3g、蛋白胨10g、nacl 10g、自来水1l；

11、或者，所述步骤(2)中扩培培养基b的组分：葡萄糖6g、复合氨基酸5g、kh2po4 0.6g、k2hpo4 0.4g、mgso4 0.2g、nacl 0.2g、naoh 0.35g、自来水1l；

12、培养基使用前于121℃、0.1mpa灭菌30min。

13、一株前述菌株在投加填料的硫自养反硝化反应器内挂膜后在缺氧条件下对于废水中的no3--n及no2--n完全自养降解的应用。

14、优选地，硫自养反硝化反应器内填料组分：硫磺颗粒占填料总体积30-70％，粒径1-5目；青石占填料总体积10-30％，粒径1-5目；菱铁矿石占填料总体积20-50％，粒径1-5目；填料填充量为50-100％(v/v)。硫磺为3目，青石为5目，菱铁矿石为5目，硫磺、青石和菱铁矿石的体积占比为5：2：3。(硫自养反硝化填料的填充量是根据填料堆积体积/硫自养反硝化反应器的空床有效池容计算，当硫自养反硝化填料的填充量为空床有效池容的100％体积时，硫自养反硝化反应器上方仍有余量空间，包括管路空间)。

15、优选地，前述挂膜包括以下步骤：

16、s1、硫自养反硝化反应器在填充填料后补入挂膜营养液，营养液投加至没过填料层顶端10-20cm。

17、s2、将菌液以反应器有效体积5‰-2％的投加量加入反应器中，在25-35℃曝气运行48-96h，运行至混合液od600值＜0.1时，挂膜完成。

18、优选地，前述步骤s1中，挂膜营养液组分葡萄糖2g、nh4cl 0.19g、kh2po4 0.044g、nahco3 1g、自来水1l。

19、3.有益效果

20、采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

21、(1)本发明开发硫自养反硝化菌株副球菌paracoccus sp.sad-4属于兼性自养、兼性好氧菌，在无机、有机培养基内缺氧、好氧环境下均能生长。相较于目前硫自养反硝化工艺中主流菌株硫杆菌属及硫单胞菌属，能利用有机碳源在好氧条件下快速生长，极大缩短了培养时间，提高了菌种数量，降低了扩培成本。

22、(2)菌株在以硫磺、青石、菱铁矿为填料的硫自养反硝化反应器内，通过短周期挂膜后即可处理含高no3--n废水，相较于其他硫自养反硝化工艺启动时间缩短，系统的自养反硝化速率高。