硝酸盐还原条件下不同碳源对萘生物降解特性的影响

以萘为模型化合物,研究硝酸盐还原条件下萘的反硝化降解特性,考察了乙酸盐、丙酸盐、丁酸盐、戊酸盐、乳酸盐及葡萄糖作为补充碳源对萘反硝化降解效果的影响,以及不同补充碳源及初始ρ(萘)对反硝化过程硝酸盐还原活性的影响. 结果表明:当初始ρ(萘)为20 mg/L时,乙酸盐、丙酸盐、葡萄糖和丁酸盐的存在对萘的反硝化降解具有促进作用,而戊酸盐和乳酸盐的存在对其具有抑制作用. 补充碳源存在下,萘的反硝化降解速率顺序为乙酸盐>丙酸盐>葡萄糖>丁酸盐>无补充碳源>戊酸盐>乳酸盐,且降解过程符合一级反应动力学. 补充碳源与萘共基质系统中,随着初始ρ(萘)的升高,萘的去除率和硝酸盐的还原活性均有所降低.      

芽孢杆菌SeRB-2还原亚硒酸盐的动力学研究

微生物还原亚硒酸盐的动力学研究具有重要的现实意义,可以为Se(IV)污染场地的微生物修复设计提供理论依据。本文研究了兼性厌氧菌Bacillus sp.SeRB-2对亚硒酸钠的还原动力学。通过指数方程模型、对数方程模型和米氏方程模型的分析可知,Se(IV)的细菌还原符合一级反应动力学,还原反应主要集中在对数期和稳定生长前期,米氏方程模型能更好的反映细菌对亚硒酸盐的还原过程。通过对不同Se(IV)浓度下的米氏常数(Km)和最大反应速率(Vmax)的分析发现,当Se(IV)浓度较低时,Km值较小,Vmax值较大,这表明Se(IV)浓度越低,还原亚硒酸盐的酶与Se(IV)的结合能力越强,此时细菌对亚硒酸盐的还原速率越大、还原效率也越高。在本研究中,当Se(IV)浓度为1mmol/L时,其还原效率最高可达90%,能够有效去除或降低Se(IV)污染,说明该菌在Se(IV)污染场地的生物修复上具有应用潜力。     

芽孢杆菌SeRB-2还原亚硒酸盐的动力学研究

微生物还原亚硒酸盐的动力学研究具有重要的现实意义,可以为Se (IV)污染场地的微生物修复设计提供理论依据。本文研究了兼性厌氧菌Bacillus sp.SeRB-2对亚硒酸钠的还原动力学。通过指数方程模型、对数方程模型和米氏方程模型的分析可知,Se (IV)的细菌还原符合一级反应动力学,还原反应主要集中在对数期和稳定生长前期,米氏方程模型能更好的反映细菌对亚硒酸盐的还原过程。通过对不同Se (IV)浓度下的米氏常数(K_m)和最大反应速率(V_max)的分析发现,当Se (IV)浓度较低时,K_m值较小,V_max值较大,这表明Se (IV)浓度越低,还原亚硒酸盐的酶与Se (IV)的结合能力越强,此时细菌对亚硒酸盐的还原速率越大、还原效率也越高。在本研究中,当Se (IV)浓度为1 mmol/L时,其还原效率最高可达90%,能够有效去除或降低Se (IV)污染,说明该菌在Se (IV)污染场地的生物修复上具有应用潜力。     

聚磷菌在不同碳源下的反硝化研究

利用SBR系统对聚磷菌进行了培养,并通过荧光原位杂交手段检测了系统中聚磷菌Candidatus Accumulibacter phosphatis的富集程度.聚磷菌也是一种普通异养菌,为了研究它的反硝化能力,排除了聚磷菌的正常释磷和吸磷过程,仅考察在不同碳源下反硝化性能.结果表明,乙酸和PHB都能成为聚磷菌反硝化的电子供体.当以乙酸为外在单一碳源时,其反硝化速率和PHB生成速率与起始硝酸盐浓度无关,但是当起始状态硝酸盐浓度越高时,消耗单位乙酸生成的PHB和硝酸盐还原量越小.以PHB为内在碳源和能源时,聚磷菌的反硝化速率呈现对于基质(硝酸盐)的零级动力学反应,比反硝化速率为0.973 3mg/(g.h),此外PHB平均比消耗速率为(以PHB计)2.462 6 mg/(g.h).     

贫营养好氧反硝化菌株的脱氮特性及氮/碳平衡分析

针对生物法处理贫营养水源水存在脱氮效率不高,脱氮过程电子转移不清楚等问题,以具有高效脱氮功能的贫营养好氧反硝化菌Acinetobacter junii ZMF5为研究对象,探究了菌株脱氮性能、环境适应性及反硝化过程中的电子转移.结果表明:①菌株ZMF5具有高效的异养硝化和好氧反硝化能力,氨氮和硝氮去除速率分别为0.211 mg·(L·h)~(-1)和0.236 mg·(L·h)~(-1),并且在反应过程中无中间产物的累积;②通过氮素去除率以及菌株生长动力学分析,菌株ZMF5对不同类型的碳源均有一定的利用效果,在低C/N、低pH、低温的条件下仍表现出较好的氮去除性能;③氮平衡分析可知,比起碳水化合物羧酸盐化合物更能促进好氧反硝化过程的发生,使菌株脱氮途径发生变化,转化为气态氮(38.81%)的比例大于同化作用的氮(29.81%);④碳平衡分析可得,在反硝化过程中大部分碳源用于电子供体,而用于硝氮还原的电子较少,不同类型的碳源通过不同的还原势、电子供体的丰度和分子量来调节电子向硝酸盐呼吸链的转移.琼氏不动杆菌(Acinetobacter junii ZMF5)将为微污染水源水体氮污染控制工程提供一定的菌源保障.     

初始pH值对微生物反硝化的影响

采用模拟硝酸盐污染地下水(简称模拟水)驯化培养反硝化菌,并对初始pH对反硝化菌脱氮能力的影响进行研究。研究结果表明:反硝化菌在初始pH分别为7.0、7.5、8.0、8.5的模拟水中生长速率较快,且反硝化进行到16 h时对应硝态氮的平均还原速率最大,分别为5.48,5.52,5.41,5.50 mg/(L·h),明显高于初始pH为6.5和6.0时3.47,4.67 mg/(L·h)的最大平均还原速率;在反硝化进行到36 h时,初始pH为7.0~8.5的模拟水中的总氮去除率均达到90%以上,pH为7.5时总氮去除率最高,为97.1%。     

基于短程反硝化的生物脱氮技术研究进展

短程反硝化技术将硝酸盐还原的同时实现亚硝酸盐积累,不仅为厌氧氨氧化反应提供底物且能有效利用其反应产生的硝酸盐。因有机碳源需求少、反应速率高、污泥产量低及运行稳定等优点,短程反硝化具有重要的科学和工程意义,成为近年来的研究热点。介绍了短程反硝化技术的发展历程,从影响亚硝酸盐积累的环境因素及微生物群落结构等方面阐述了短程反硝化的原理,同时对现阶段短程反硝化存在的问题以及应用前景进行总结。最后对我国如何实现传统工艺向新兴高效的短程反硝化工艺的实践应用转型提出了建议。     

土壤中硒酸盐还原作用与硝酸盐脱氮化作用的相关关系

在查明土壤中硒酸盐还原作用与硝酸盐脱氮化作用的相关关系,在不同类型土－水系统中,加入一定量的ＫＮＯ３和ＮａＳｅＯ４溶液,观察ＮＯ＾－３和ＳｅＯ＾２－４的化学形态转变过程。实验结果表明,硒酸盐的还原作用和硝酸盐的脱氮化作用在时空变化上具有一致性。     

含水层介质中1株异养硝化-好氧反硝化菌的分离鉴定与脱氮性能

从受氮污染浅层含水层介质中分离纯化得到1株高效异养硝化-好氧反硝化细菌XK51,经过菌落形态、生理生化特性及16S rDNA基因序列分析,鉴定该菌株为假单胞菌属恶臭假单胞菌(Pseudomonas Putida)。脱氮性能结果表明:XK51为兼性反硝化细菌,能在好氧或缺厌氧条件下高效反硝化脱氮,最大和平均反硝化速率分别为27.3,4.4 mg/(L·h),硝酸盐脱除率为95.3%;该菌株同时具有较高异养硝化能力,最大和平均硝化速率分别为4.2,1.4 mg/(L·h),氨氮脱除率为98.5%。XK51最佳碳源为柠檬酸三钠,适宜生长温度为28~35 ℃,最适温度为30 ℃;适宜生长pH为6.5~8.0,最适pH为7.0。XK51可同时进行异养硝化及同步硝化-反硝化,培养期间未出现明显亚硝酸盐和硝酸盐累积,在含氮污废水处理和地下水氮污染修复方面具有潜在工程应用价值。     

MBR处理水产养殖废水好氧反硝化菌分离与鉴定

该文利用MBR处理水产养殖废水体系,通过反应器内活性污泥培养驯化富集好氧反硝化菌。60 d后,从完成驯化的活性污泥中分离纯化、筛选出一株好氧反硝化菌F28。通过生理生化特性及16S rRNA基因序列分析及同源性比对,判断菌株F28为假单胞菌(Pseudomonas sp)。菌株F28的好氧反硝化性测试发现,该菌株能够有效的去除培养液中的硝酸盐,反硝化过程主要发生在对数期,培养24 h后反硝化率在70%以上。菌株F28在处理水产养殖废水时,除氮作用明显,具有实际工程应用价值。     

水源水库贫营养好氧反硝化菌群脱氮特性研究

为削减微污染水库中氮素的浓度,通过对西安市李家河水库沉积物进行定向富集驯化,筛选出以Pseudomonas菌为主、具有高效好氧反硝化特性的混合菌群-A1.摇床实验表明,贫营养好氧反硝化菌群A1在15h时硝酸盐氮去除率可达93.39%,硝酸盐氮平均去除速率为0.2073mg/（L·h）;总氮去除率为52.11%,总氮平均去除速率为0.1153mg/（L·h）,无亚硝酸盐积累.氮平衡分析表明,约45%的初始氮被去除转化为气体产物.响应面法（RSM）结果表明,C/N比9.96,温度22.67℃,pH8.01,转速91r/min,溶解氧8.55mg/L是去除总氮（TN）的最优条件.     

SBR中短程反硝化除磷菌的培养驯化研究

以周期运行培养方式在间隙反应器中驯化以亚硝酸盐作为电子受体的反硝化除磷菌,并比较了硝酸盐和亚硝酸盐作为电子受体时反硝化除磷的效果.结果表明,经厌氧/好氧+厌氧/缺氧(连续投加硝酸盐)+厌氧/缺氧/好氧(连续投加亚硝酸盐)方式成功筛选出能以亚硝酸盐作电子受体的反硝化除磷菌,该系统磷的去除率可达88.62％;在外加硝酸盐,...     

纳米铁系材料与反硝化细菌复合去除地下水硝酸盐氮研究

采用不同液相还原法制备了纳米Fe、纳米Fe/Ni和油酸钠包覆型纳米Fe粒子,并将其与反硝化细菌复合应用于地下水中硝酸盐氮的去除研究中.分别考察了不同纳米铁系材料与反硝化细菌复合体系去除硝酸盐氮的反应速率及对脱氮产物生成的影响.同时,从核糖核酸(RNA)水平考察了不同纳米铁系材料对反硝化细菌的影响.结果表明,纳米Fe/Ni复合体系脱氮速率最快,6d内对硝酸盐氮的去除率可达到100%,最终产物主要为氨氮,占体系总氮的69%;而纳米Fe和油酸钠包覆型纳米Fe复合体系9d可将硝酸盐氮100%去除,氨氮的转化率分别为52%和16%.另外,从反应前后反硝化细菌总RNA浓度的变化情况看,纳米Fe/Ni复合体系、纳米Fe复合体系和油酸钠包覆型纳米Fe复合体系的反硝化细菌总RNA浓度分别降低了93%、40%和34%,可见3种纳米铁系材料对反硝化细菌毒性大小顺序为:纳米Fe/Ni纳米Fe油酸钠包覆型纳米Fe.     

树皮填料补充碳源人工湿地脱氮初步试验研究

人工湿地可应用于城市污水厂出水深度处理和农业污染治理,但反硝化碳源不足问题制约了其脱氮能力.本试验利用树皮作为垂直流人工湿地强化反硝化脱氮填料,分析了水力负荷、硝酸盐负荷以及pH对人工湿地脱氮效果的影响.结果表明,人工湿地可以达到预期的反硝化水平,反硝化速率随水力负荷、硝酸盐负荷的增加而增大,去除率随两者的增加而减小,...     

洛美沙星对水中反硝化过程的影响模拟试验

水环境中硝酸盐的去除依赖于微生物在厌氧条件下进行的反硝化作用,已有研究发现,抗生素的存在会对反硝化细菌和反硝化酶活性产生一定影响,进而影响反硝化作用,但目前在水体中对于这三者之间关系的研究较少,作用的机理尚未完全明确.据此,本文以洛美沙星（Lomefloxacin,LOM）为典型抗生素,乙酸钠为碳源开展模拟实验,对反硝化过程、反硝化细菌和反硝化酶活性的影响进行探讨.实验结果表明,含有0,1,10,100 μg/L LOM的反应体系反硝化速率分别为10.42,8.83,8.50,6.62mg/（L·d）,脱氮率分别为79.5%,71.1%,70.0%,66.8%,LOM初始浓度为100μg/L时对反硝化细菌生长的抑制率高达30.5%.推测含有一定浓度LOM会对反硝化细菌的生长发育以及反硝化酶活性产生影响,导致反硝化过程中NO₃^--N的转化受到抑制,进而引起反硝化速率和总氮去除率降低,且LOM初始浓度越大,抑制作用越显著（P<0.05）.进一步分析结果表明,LOM影响反硝化作用主要表现在NO₃^--N还原至NO₂^--N这一过程,LOM初始浓度越高会使细菌生长速率和最大增长量减少,微生物的细胞膜完整性遭破坏程度增大.NO₃^--N和NO₂^--N的转化与反硝化酶活性有关,其中LOM浓度对硝酸盐还原酶活性的影响明显,浓度越大受到抑制程度也越大,但对亚硝酸盐还原酶活性几乎不产生影响.以上模拟试验条件虽距实际条件有所差异,但在一定程度上表明环境水体中低浓度抗生素影响反硝化作用的机理表现为抑制微生物生长和活性以及反硝化酶活性,降低脱氮率,导致硝酸盐污染的积累.     

Bioaugmentation and quorum sensing disruption as solutions to increase nitrate removal in sequencing batch reactors treating nitrate-rich wastewater

Bioaugmentation of denitrifying bacteria can serve as a promising technique to improve nutrient removal during wastewater treatment. While denitrification inhibition by bacterial quorum sensing (QS) in Pseudomonas aeruginosa has been indicated, the application of bacterial QS disruption to improve nitrate removal from wastewater has not been investigated. In this study, the effect of bioaugmentation of P. aeruginosa SD-1 on nitrate removal in sequencing batch reactors that treat nitrate rich wastewater was assessed. Additionally, the potential of a quorum sensing inhibitor (QSI) to improve denitrification following bacterial bioaugmentation was evaluated. Curcumin, a natural plant extract, was used as a QSI. The chemical oxygen demand (COD) and initial nitrate concentration of the influent were 700±20 mg/L and 200±10 mg/L respectively, and their respective concentrations in the effluent were 56.9±3.2 mg/L and 9.0±3.2 mg/L. Thus, the results revealed that bioaugmentation of P. aeruginosa SD-1 resulted in an increased nitrate removal to 82%±1%. Further, nitrate was almost completely removed following the addition of the QSI, and activities of nitrate reductase and nitrite reductase increased by 88%±2% and 74%±2% respectively. The nitrogen mass balance indicated that aerobic denitrification was employed as the main pathway for nitrogen removal in the reactors. The results imply that bioaugmentation and modulation of QS in denitrifying bacteria, through the use of a QSI, can enhance nitrate removal during wastewater treatment.     

生物脱氮技术中好氧反硝化细菌的代谢及应用研究进展

微生物脱氮是水体氮素去除最常用的有效方式,具有高效、经济和二次污染小等特点.好氧反硝化细菌的发现是微生物脱氮技术的重要里程碑,为新型生物脱氮领域的研发提供了新出路.当前,探究好氧反硝化细菌的脱氮特性及各环境因子（如碳源种类、C/N、温度、pH、DO、盐度、重金属含量等）在好氧条件下对反硝化过程的影响已成为污染水体氮素逸出的研究热点.通过总结好氧反硝化细菌的脱氮机制、筛选来源和种类、鉴定、脱氮特性与环境影响因素及其在实际含氮污染水体中的应用,结果表明,好氧反硝化细菌种类丰富、存在环境广泛,脱氮效率一般在50%以上;目前,好氧反硝化细菌脱氮机理的研究主要停留在氮的转化方面,对其中心碳的代谢研究以及碳氮比对反应机理的具体影响尚未明确,需要进一步探究;有关好氧反硝化细菌的脱氮特性研究尚处于实验室小试或中试阶段.建议进一步筛选高效菌群,进行碳氮代谢途径研究,优化好氧反硝化细菌固定化技术,并将其应用于实际工程中,减少水体中的氮素污染,对于实现高效、经济的脱氮具有重要社会价值.      

新型固定化细胞膜反应器脱氮研究

研究了一种新型的废水土生脱氮反应器，即利用固定化细胞膜将反应器一隔为二，膜的侧与好氧的氨氮废水接触，另一侧与缺氧的乙醇 水溶液（反硝化碳源）接触，固定于膜中的硝化细菌将氨氮氧化成亚硝氮和硝氮，随即被同一膜中的反硝化细菌还原成氮气。硝化细菌和反硝化细菌混合固定于膜内时的氨氧化速率约为硝化细菌单独固定时的2倍。未发现碳源重复利用对脱氮过程产生不利影响。此新型反应器 可以稳定运行50天以上。     

高原湖泊沉积物中反硝化微生物的群落特征——以包头南海湖为例

为了探明内蒙古高原富营养化城市湖泊中nirS型反硝化细菌群落结构的特异性,利用特异性功能基因nirS对包头市南海湖的表层沉积物进行反硝化细菌多样性测定,在分析各采样点沉积物理化指标的基础上,对各样品中nirS型反硝化细菌群落和多样性进行研究.结果表明,南海湖沉积物Shannon指数变化为3.07~3.41,相比于其他研究,反硝化微生物多样性相对较低.参与反硝化的优势菌属与大多数湖泊保持一致,以假单胞菌属（Pseudomonas）和红杆菌属（Rhodobacter）为主.冗余分析（RDA）指出,城市湖泊中的各种类型的污染物对反硝化优势菌属有明显的促进作用,红杆菌属（Rhodobacter）与硝酸盐氮、亚硝酸盐氮呈正相关,假单胞菌属（Pseudomonas）除受硝酸盐氮、亚硝酸盐氮的影响外,还与总磷呈较强的正相关.南海湖nirS型反硝化细菌中的主要菌属促进了反硝化作用,加速了南海湖氮素的去除.     

反硝化除磷污泥的缺氧吸磷性能研究

为探讨反硝化除磷过程中污泥的缺氧吸磷性能,利用厌氧/缺氧强化驯化得到的反硝化除磷污泥,通过间歇性试验考察不同电子受体类型、不同污泥浓度(MLSS)对吸磷过程的影响。试验结果表明,缺氧条件下反硝化除磷菌(DPB)利用硝酸盐作为电子受体能够彻底吸磷,其吸磷速率约为好氧吸磷的59%;若以亚硝酸盐为电子受体,浓度较低时(10.6 mg/L)的吸磷速率与硝酸盐为电子受体时相当,但较高的亚硝酸盐浓度(22.6 mg/L)会抑制反硝化除磷过程;适当提高污泥浓度能加快缺氧吸磷速度,而过高的污泥浓度会降低污泥对氮、磷的比去除速率,故应将MLSS控制在合理的范围内。