两株异养硝化—好氧反硝化菌的分离鉴定和脱氮性能研究

发布时间：2020-04-22 10:42

【摘要】：本论文对筛选自焦化废水处理单元中的两株异养硝化-好氧反硝化菌进行了脱氮性能及其影响因素的研究和探讨。经形态特征、生理生化特性和16S rDNA序列分析比对将两株菌分别命名为Alcaligenes faecalis C16和Acinetobacter sp.Y1。两株菌均有较强的脱氮能力,其中,Alcaligenes faecalis C16脱氮过程中有明显的羟胺生成和亚硝酸盐的积累,而Acinetobacter sp.Y1在脱氮过程中只能检测到微量的羟胺、亚硝酸盐和硝酸盐。两株菌都是在特定的碳源条件下才能发生异养脱氮,在本实验选取的碳源中两株菌都是以柠檬酸钠和乙酸钠为碳源时脱氮率最高,而且柠檬酸钠较乙酸钠更适合于两株菌的生长和异养脱氮。A.faecalis C16可以有效去除氨氮,不能利用NO2-、NO3-作为唯一氮源生长,但是,A.faecalis C16可以还原硝酸盐。A.faecalis C16 可以在高C/N比条件下生长和脱氮,C/N=14时亚硝酸盐氮的积累量达到最大值,说明其反硝化能力与C/N比有关。在C/N=14,NH4+-N浓度在100-300 mg/L范围内,A.faecalis C16的NH4+-N去除率无明显差异,而亚硝酸盐氮积累量却随着NH4+-N浓度的增加而增加。A.faecalis C16可以在pH 6.0-11.0范围内生长和有效脱氮。并且,无论初始pH值是多少,4 d后最终的pH值均在9.3左右。pH值6.0时亚硝酸盐氮产生量最大。在30℃-40℃温度范围内A.faecalis C16的脱氮能力差异较小,30℃时的氨氮去除率和亚硝酸盐氮积累量均最高。转速在120 rpm时,氨氮去除率和亚硝酸盐氮积累量达到最大值。A.faecalis C16在C/N=14,初始pH6.0的柠檬酸钠培养基中(NH4+-N浓度约100mg/L),120rpm,30℃恒温震荡培养4 d可以去除94.1%的氨氮,并积累高达28.29mg/L亚硝酸盐氮。A.faecalis C16可利用苯酚为碳源生长代谢,并使培养基pH值变为酸性。酸性条件不利于异养硝化,苯酚与乙酸钠组成的复合碳源有利于pH值的控制,在苯酚含量不超过总碳源量一半的情况下,培养液中的pH可维持在9.2左右。在控制pH为碱性的条件下,A.faecalis C16在有效脱氮的同时可以将苯酚完全降解。氮平衡计算结果显示,在A.faecaalis C16的脱氮过程中约28-45%的氨氮被同化为细胞内氮,44-60%的氮被反硝化,所以被A.faecalis C16去除的氨氮的主要去向是转化为反硝化产物,其次是被同化为细胞内氮。根据对A.faecalis C16脱氮过程中间产物的研究以及氮气和酶活性的检测,推测A.faecalis C16的脱氮途径为氨氮首先被氧化为羟胺,随之被氧化为亚硝酸盐,继而是硝酸盐,后者又被还原为亚硝酸盐,进而最终被还原为氮气。A.faecalis C16对TOC的降解率较低,通过核磁共振波谱分析是由于菌体生长后期次生代谢产物所致。Acinetobacter sp.Y1不仅可以利用氨氮,硝氮和亚硝氮生长,还可以有效脱除氨氮,亚硝酸盐氮和硝酸盐氮,在充足的碳源条件下,菌株Acinetobacter sp.Y1可以将硝酸盐和亚硝酸盐氮完全去除。Acinetobacter sp.Y1在C/N比为5和10的条件下氨氮和总氮去除率相对较低,C/N比为15,20,30和60条件下的氨氮和总氮去除率都较高,经24 h培养,100 mg/L氨氮的降解率均在95%以上。在C/N比14条件下,初始氨氮浓度为100 mg/L,200 mg/L,400 mg/L时,36 h的氨氮去除率均在98%以上,800 mg/L和1600 mg/L氨氮条件下,菌株生长停滞期较长,同样培养时间内的氨氮去除率较低。初始pH6.0-9.0的培养条件下,Acinetobacter sp.Y1的氨氮去除率没有明显差异。在25℃-40℃范围内Acinetobactersp.Y1均可正常生长,而且脱氮性能没有明显地受到温度变化的影响。转速40 rpm-150 rpm条件下菌株A cinetobacters sp.Y1的生长和脱氮能力没有明显差异。在A.faecaaisC16中可检测到羟胺氧化还原酶、亚硝酸盐还原酶和硝酸盐还原酶的活性。菌株Acinetobacter sp.Y1中可检测到较高的亚硝酸盐还原酶和硝酸盐还原酶的活性,但羟胺氧化还原酶活性非常微弱,所以Acinetobactersp.Y1可能有着与A.faecalis C16不同的脱氮途径。
【图文】：

革兰氏染色,菌落

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【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X172

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