UASB反应器中厌氧氨氧化菌的影响因素研究

在UASB反应器中接种实验室已经驯化好的厌氧氨氧化颗粒污泥，对其进行厌氧氨氧化菌活性提高和影响因素的实验研究。研究表明厌氧氨氧化菌对NH4＋-N和N02--N的适宜浓度负荷均为200mg／L，适宜水力停留时间HRT、温度、pH和进水基质比（N02--N／NH4＋-N）分别为2h、30～35℃、7．5～8．5和0．95～1．2，NH4＋-N、NO2--N和TN的平均去除率分别为97．1％、98．3％和92．7％。     

一株耐盐好氧反硝化细菌的分离鉴定及其脱氮特性

从处理高盐废水的生物接触氧化工艺成熟活性污泥中分离得到一株耐盐好氧反硝化细菌F10.根据形态学特征、生理生化以及16S rRNA基因序列测定分析,初步判定该菌株为盐单胞菌属(Halomonas sp.).菌株能在盐度为3%~7%的培养基中良好的生长及脱氮,最适盐度为3%(以Na Cl计),最适碳源为乙酸钠,最适p H为7~8,最适温度为30℃.该菌株能利用NO-3-N进行反硝化作用,在盐度为3%的反硝化培养基中24 h内对NO-3-N的去除率达到92.6%,36 h基本完全去除。该菌株在3%盐度下表现出良好的异养硝化-好氧反硝化性能,初始硝态氮浓度在270 mg/L时,菌株的脱氮率可达90%以上,氨氮的去除率可达75%以上,脱氮过程中无NO-2-N积累,可实现同步硝化反硝化,具有一定的工程应用价值。     

有机碳对养殖池塘沉积物中反硝化、厌氧氨氧化的影响

养殖沉积物中反硝化作用对于缓解氮污染有重要的作用,沉积物中的反硝化和厌氧氨氧化菌可将化合态氮转变为氮气,从而有效降低污染,有机碳在该过程中有着重要的作用。为了解有机碳对养殖池塘沉积物中反硝化、厌氧氨氧化的影响,采取理化分析和分子生物学分析等方法,以养殖池塘沉积物为基质、人工配水为营养液,添加不同浓度的淀粉,分析120 h内底物亚硝氮(NO_2~--N)、硝氮(NO_3~--N)、氨氮(NH_4~+-N)和TOC浓度,并对反硝化、厌氧氨氧化菌群丰度变化和反硝化菌多样性进行分析。结果表明:淀粉浓度在150 mg·L~(-1)时,NO_2~--N和NO_3~--N的去除率最高,分别达到98.90%和99.86%;NH_4~+-N去除率在淀粉浓度为50 mg·L~(-1)时最高,为35.98%。随着淀粉浓度的增加,反硝化菌的丰度明显增加,但有机碳对厌氧氨氧化菌群具有抑制作用。当淀粉浓度为150 mg·L~(-1)时,反硝化菌的丰度最大、多样性水平最高、物种数目最大,反硝化细菌优势菌属为未分类的变形菌属和β-变形菌属。     

超声波-缺氧／好氧污泥消化反应器中氨氧化细菌群落结构的演变

为了揭示超声波-缺氧／好氧污泥消化反应器中氨氧化细菌群落结构多样性的演变过程，采用变性梯度凝胶技术（PCR—DGGE）研究不同运行时期氨氧化细菌群落结构的变化。DGGE分析表明，反应器中氨氧化细菌群落比较丰富。在反应器运行的不同时期，氨氧化细菌的群落结构发生了一定的变化，反映了种群的动态演变。UPGMA聚类分析将DGGE图谱分为3大类群并对应于各自的运行时期。测序结果表明，反应器中的优势种群属于变形菌门（Proteobacteria），包括α-proteobacteria，β-proteobacteria，γ-proteobacteria和ε-proteobacteria4个纲，其中β-proteobacteria占45％，γ-proteobacteria占40％。在始终保持明显优势地位的种属中，5株为反硝化细菌，它们对提高反应器脱氮效率具有重要作用。     

不同基质条件下厌氧氨氧化反应器中硝化细菌的分离及选育异养AOB菌株的特性

对长期分别以模拟配水和生活污水为基质运行的ASBR厌氧氨氧化反应器中的硝化细菌进行解析,对比了2种基质条件下厌氧氨氧化反应器中硝化细菌的群落结构,并分别选育的异养AOB菌株a-2-2和YA-2-4L的生长和脱氮特性进行研究。实验结果表明,以生活污水为基质的反应器比模拟配水为基质的反应器中硝化细菌的生态多样性更丰富。在生活污水为基质的反应系统中挑选的a-2-2菌株为假单胞菌属,其48 h内NH+4从39 mg/L下降到5.83 mg/L,NH+4去除率为85.06%,其最适生长pH为7.5,而在pH为8时具有最佳的硝化能力,在盐度为0%~4%范围内活性较好,其最适生长温度36℃,但在32℃具有最佳的硝化能力;在以模拟配水为基质的反应系统中挑选的YA-2-4L菌株为不动杆菌属,其48h内NH+4从39.1 mg/L下降到6.95 mg/L,NH+4去除率为82.22%,最适生长pH为7.5,而在pH为8时具有最佳的硝化能力,在盐度为0%~4%范围内活性较好,其最适生长温度为36℃,但在32℃具有最佳的硝化能力。     

氨氧化菌群的筛选及发酵条件的优化

利用选择性培养基对活性污泥进行连续驯化,筛选出氨氮去除效率较高且稳定的氨氧化菌群。采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术分析了氨氧化菌群在连续传代过程中菌群的结构差异,并对菌群的发酵培养基及发酵条件分别进行了正交优化和单因子优化。结果表明,该菌群的最佳发酵培养基为每升培养基中含碳酸盐缓冲液15mmol,硫酸铵4.2 mmol,磷酸盐缓冲液12.5 mmol,硫酸亚铁0.9μmol,氯化钙0.4 mmol,硫酸镁1.5 mmol;最佳发酵条件为:接种量为14%,装液量为60 mL/250 mL,温度为35℃。在此条件下,菌群对氨氮的去除效果较优化前提高了155%。     

温度变化对厌氧氨氧化反应的影响

对一套处理效率高、运行稳定的UASB．生物膜厌氧氨氧化反应器进行了温度变化的实验研究。实验结果表明，厌氧氨氧化反应对温度变化比较敏感，温度从31℃下降到17℃后，反应器内的厌氧氨氧化活性受到显著抑制，氨氮、亚硝酸盐氮和总氮的平均去除率迅速从97．0％、94．1％、86．0％下降为46．2％、41．8％、35．5％。当历时2个月反应器温度逐渐从17℃升高到31℃时，反应器内高效厌氧氨氧化活性逐渐得到恢复。反应器在17℃停止运行2个月后，直接升温至31℃再次运行，仅仅需要17d时间，反应器内厌氧氨氧化高活性就得到恢复，氨氮、亚硝酸盐氮和总氮的最高去除率达到99．4％、90．6％和85．0％。厌氧氨氧化反应的最佳温度应为31℃。     

高效阿特拉津降解菌株DNSIO降解条件优化

从长期施用阿特拉津的寒地黑土耕层（0～10cm）土壤中筛选到一株能以除草剂阿特拉津为氮源生长的降解菌株，结合16SrRNA序列分析结果，将该菌株命名为Arthrobacter sp．DNSl0。在接种量为10。CFU／mL的条件下，菌株DNSl0在24h内对100mg／L阿特拉津的降解率为99．41％。单因子实验结果表明，菌株DNSl0适宜生长和降解的条件范围是：温度25～35＇12，pH值5．0～8．0，培养液盐度0．1％～2％，对阿特拉津最大耐受浓度可达1200mg／L。正交实验法进一步表明，该菌株保持较好生长及降解能力的最优方案是温度30℃，pH值7．5，培养液盐度0．5％。影响其降解能力的环境因素的主次顺序依次是：温度〉盐度〉pH值。     

接种不同污泥源条件下厌氧氨氧化菌的特性

2组ASBR接种污泥源分别为好氧硝化污泥、好氧硝化污泥和厌氧氨氧化污泥按2：1比例}昆合的混合污泥。在相同条件下，经过驯化培养均实现了厌氧氨氧化的稳定运行。接种好氧硝化污泥的反应器的适应期为29d，经过105d的培养反应器成功启动；接种混合污泥的反应器的适应期为13d，经过49d反应器启动成功。从2组ASBR污泥中提取细菌总DNA，经过厌氧氨氧化菌特异引物Pla46rc／Amx820对污泥样品进行PCR扩增、克隆和测序等分析。实验结果表明，接种不同污泥源条件下的反应器中厌氧氨氧化菌的特性存在差异，接种污泥源为好氧硝化污泥的反应器中存在的厌氧氨氧化菌种为CandidatusKuenenia，而接种混合污泥的反应器中存在的厌氧氨氧化菌种为CandidatusAnammox—oglobus，与最初接种的混合污泥中的厌氧氨氧化菌相同。当接种污泥中存在厌氧氨氧化菌时，该菌株经过长时间的驯化可成为优势菌种，而当接种污泥中无厌氧氨氧化菌存在时，CandidatusKueneniasp．可以在反应器中占主导，具有更强的竞争优势。     

厌氧氨氧化无纺滤布生物膜反应器的运行

氧气是厌氧氨氧化菌的抑制因素,通过无纺滤布生物膜系统内部形成适合厌氧氨氧化菌的厌氧环境,运行62 d,实现0.617 kg N/(m³·d)氮容积去除负荷,稳定运行阶段氨氮和亚硝氮的去除率分别为97.9％和98.7％；98 mg N/L NO^-₂-N经24 h接触产生完全抑制,通过将进水亚硝氮浓度降至20～40 mg N/L,运行31 d,成功恢复厌氧氨氧化活性,试验末期氮容积去除负荷为0.641 kg N/(m³·d)。