一株好氧反硝化茵的分离鉴定及其混合应用特性研究

采用溴百里酚（BTB）鉴定培养基和稀释平板法从南京市某市政污水处理厂曝气池污水样本中分离筛选得到1株好氧反硝化细菌,经16SrDNA序列同源性比较和系统发育分析初步鉴定为反硝化产碱杆菌（Alcaligenes denitrificns）,并将其命名为菌株BMB—N6。研究了菌株BMB—N6在不同浓度亚硝态氮条件下的反硝化能力,运用正交试验设计探讨了该菌株最适的好氧反硝化条件,并且在实验室和大田条件下分别考察了菌株BMB—N6与蛋白质降解菌BMB-LA和氨氮脱除菌BMB—HKF复配形成的混合菌制剂的反硝化能力。结果表明,菌株BMB—N6在8h内对亚硝态氮的去除率可达94％,其最适亚硝态氮去除条件为摇床转速50r·min^-1,C／N比值4,pH6,温度35℃。在实验室条件下以菌株BMB-N6为基础制成的混合菌制剂在12h内可去除90％的亚硝态氮,在大田应用中7d内可去除80％的亚硝态氮。     

一株假单胞菌WSH1001的脱氮特性

研究了假单胞菌WSH 1001(Pseudomonas sp.WSH 1001)对氨氮及硝态氮去除性能的影响因素以及WSH 1001在实际污水处理中的应用情况,并将其与市售硝化菌制剂的脱氮性能进行了比较.结果表明:菌株前培养方式对后续的氮去除性能影响较大,葡萄糖或柠檬酸钠是最适碳源;在20～35℃的范围内,温度对氨氮及硝态氮的去除率没有明显影响;溶氧浓度对氨氮及硝态氮的去除效率影响很大;金属离子Cu2+、Co2+和Zn2+极大地抑制了该菌株对氨氮及硝态氮的去除能力;菌株WSH 1001在6 h内对70 mg L-1的氨氮去除率高达99.64%,总氮去除率达94.94%,在8 h内对50 mgL-1的硝态氮去除率达到了87.69%,说明该菌株同时具备硝化和反硝化的能力;当菌株WSH 1001应用于实际污水(初始氨氮和COD浓度分别为44和113 mg L-1)、并额外添加3 g L-1的丁二酸钠作为外加碳源时,氨氮去除率在6 h时达到99.23%,较其它市售硝化菌制剂脱氮性能高.该研究表明假单胞菌WSH 1001在实际污水的处理上具有较好的应用潜能.     

一种新的好氧反硝化菌筛选方法的建立及新菌株的发现

利用间歇曝气富集,氰化钾(KCN)选择培养基筛选好氧反硝化的细菌,通过形态学特征、生理生化反应及16SrDNA同源性比较对筛得菌株进行鉴定,并对其好氧反硝化相关基因napA进行扩增并测序比较.筛选到一株可以柠檬酸钠为碳源,硝酸钾为氮源,进行好氧反硝化的细菌.在溶解氧(DO)为(9.0±0.5)mg/L的培养基中,该菌株5 d内将硝态氮由282.0 mg L-1降解至149.2 mg L-1,其硝态氮去除率为46.47 ng mg-1min-1,同时亚硝态氮仅有少量的积累.经鉴定,初步判定它为假单胞菌属,命名为Pseudomonas sp.Y2-1-1.从其基因组中扩增出与好氧反硝化相关的周质硝酸盐还原酶(NAR)的亚基napA基因,并与已报道的napA基因进行Blast比较,发现具有较大差别.利用间歇曝气富集,氰化钾(KCN)选择培养基筛选好氧反硝化的细菌是非常有效的.初步认为Pseudomonas sp.Y2-1-1是一株新的好氧反硝化菌.图6表3参12     

一株异养硝化细菌的脱氮特性及其初步应用

氮素超标是导致水体富营养化的重要原因之一,生物除氮是去除水体中氮元素的有效途径。从垃圾填埋场土壤中分离得到菌株WS-2,经16S rDNA鉴定为土壤杆菌(Agrobacterium sp.)。该菌可在42 h内去除95.8%的铵态氮,氮气、硝态氮和细胞内氮为主要产物,分别占初始氮量的42.4%、23.8%和19.4%。同时,该菌可在84 h内去除80.5%的硝态氮和97.1%的亚硝态氮,其中生成的氮气和细胞内氮分别占初始氮量的50.2%~51.0%和17.0%~17.8%。由此可见,菌株WS-2的优势在于不仅可以同步进行硝化和反硝化过程,而且还具有较高的氮气生成率和较低的细胞内氮积累量。进一步将该菌用于处理富营养化水体,发现将菌体固定于聚氨酯载体材料并辅以曝气措施,其对CODCr、总氮、铵态氮和总磷的去除率分别可达84.3%、71.3%、94.7%和55.6%,表明该菌具有修复富营养化水体的潜力。     

一株异养硝化-好氧反硝化细菌的分离鉴定及其脱氮性能研究

与传统脱氮菌相比,异养硝化-好氧反硝化菌在脱氮方面具有较大优势并受到广泛关注。以乙酰胺为唯一氮源从活性污泥中分离得到1株脱氮性能较高的异养硝化-好氧反硝化细菌,命名为Y1。经形态观察、生理生化特征和16S rRNA分析后鉴定为Acinetobaterjohnsonii(约氏不动杆菌),革兰氏染色结果为阴性。对Y1菌株进行生理生化鉴定试验,结果显示Y1对吲哚、柠檬酸盐、硫化氢和接触酶的反应呈阳性,表明该菌株能良好的利用以上物质;而甲基红、葡萄糖发酵、蔗糖发酵、明胶液化、淀粉水解、氧化酶、尿素酶试验结果呈阴性,表明该菌株不能很好的利用以上物质。为了检测Y1菌株的脱氮性能,将其分别置于异养硝化培养基和好氧反硝化培养基进行培养,在108 h内,接种Y1菌株的异养硝化培养基中的氨氮去除率约为66.9%,去除速率达0.53 mg.L~(-1)·h~(-1),硝氮去除率约为100%,去除速率达0.10 mg·L~(-1)·h~(-1);在84 h内,接种Y1菌株的好氧反硝化培养基中的硝氮去除率约为69.7%,去除速率达0.74 mg·L~(-1)·h~(-1),上述结果表明Y1菌株的脱氮性能较高。为了进一步研究该菌株的生长需求,保持其它条件不变的情况下,将其分别置于不同碳源和氮源下进行培养,结果表明,菌株Y1在琥珀酸钠为唯一碳源时的生长速率、异养硝化和好氧反硝化性能最好,并且利用无机氮源的能力比有机氮源能力强。     

曝气量对微生物燃料电池脱氮的影响

实验构建生物阴极双室微生物燃料电池,探究在微氧条件下曝气量对其产电性能和阴极脱氮的影响.以乙酸钠为碳源,氯化铵为氮源.实验在25℃温度下,阴极持续曝气,并控制反应器内为微氧状态,富集培养短程硝化反硝化菌群.实现了在特定曝气量条件下生物阴极短程硝化反硝化脱氮.实验结果表明,在曝气量为1.64 mL·min-1的条件下,短程硝化反硝化脱氮效果最好.亚硝态氮积累率为81.70%,总氮去除率达到69.66%,最大稳定电压达0.47 V左右,库伦效率为43.8%,产电效能较好.针对实际污水处理开展相关实验,MFC阴极短程硝化反硝化总氮去除率可达到81.93%,优于全程硝化反硝化.在短程硝化反硝化的微生物群落中,Betaproteobacteria纲和Thauera菌属在短程硝化反硝化中得到了有效的富集,有利于生物脱氮,并且Nitrosomonas菌是主要的氨氧化菌属.     

高效异养硝化-好氧反硝化菌株TS-1筛选及降解特性

从实验室定向驯化的活性污泥中分离筛选出一株具有异养硝化-好氧反硝化功能的菌株TS-1.通过生理生化及16S r RNA基因序列鉴定其为脱氮副球菌,通过单因素和正交实验对其去除NH_4~+-N的最佳条件进行优化,并通过对比进一步探究其在不同氮源条件下对各形态无机氮的去除规律.结果表明该菌株最适碳源为丁二酸钠,最佳C/N为15,最佳接种量为5%,最适温度为30℃、p H为8.0.以初始浓度约为100 mg/L的NH_4~+-N、NO_3~--N和NO_2~--N分别为单一氮源时,菌株TS-1对各形态氮的去除率为97.49%、100%和95.94%;维持各形态氮初始浓度不变,将其两两混合时发现混合氮源中若包含NO_2~--N会使菌株OD_(600)值达到最大值所用时间延长,氮源中含有NH_4~+-N会降低菌株对其他形态氮源的去除率,以及NO_3~--N的添加会使菌株对NH_4~+-N的去除能力降低;3种形态氮源同时存在的条件下,该菌对各氮源去除能力由强至弱为NO_2~--NNH_4~+-NNO_3~--N.本研究从活性污泥中分离筛选出一株具有高效异养硝化-好氧反硝化功能的菌株TS-1,通过研究碳源、氮源、温度、p H得到了最佳降解条件,可为废水短程脱氮提供参考.(图9表4参37)     

磺胺甲恶唑和甲氧苄啶对生物脱氮过程的影响规律

近年来,滥用抗生素对环境和人类健康的潜在危害引起了广泛的关注.生物脱氮是废水处理系统中的重要组成部分,抗生素的大量存在影响了水中含氮污染物的高效去除.本文以磺胺甲恶唑(SMX)和甲氧苄啶(TMP)为例,探究了这两种抗生素单独作用和混合存在时对生物脱氮的影响,以及脱氮过程中抗生素自身的降解情况.结果显示,在硝化过程中,暴露48 h的条件下,TMP和SMX对硝化过程的抑制作用随其浓度的增大而增强,并且TMP和SMX混合作用时对硝化过程的抑制比单独作用时明显增强,SMX和TMP分别单独作用和混合存在时,对污泥的氨氧化最大抑制率分别为42.1%、55.2%和64.0%.在反硝化过程中,TMP通过影响硝态氮还原为亚硝态氮的过程,对反硝化产生明显的抑制作用.此外,在脱氮过程中,SMX和TMP自身会被微生物降解,在硝化过程中SMX比TMP更容易被降解,而在反硝化过程中TMP比SMX更容易被降解.     

一株贫营养异养硝化-好氧反硝化菌的筛选及脱氮特性

为了探究并优化菌剂应用于微污染水源水体修复的机制和条件,主要针对水库沉积物内筛选出的贫营养好氧反硝化菌进行了菌种鉴定及脱氮特性研究,考察菌株在不同环境条件下的脱氮效果,明确了该菌株的最适宜生长条件,并基于水库水体中贫营养条件对菌株进行水源水库原水的驯化培养试验研究,以期实现该菌株对微污染水源水库原水中氮源污染物的脱除,为原位投菌技术实际工程应用提供理论依据。从微污染水源水库沉积物中驯化筛分出一株高效异养硝化-好氧反硝化菌A14,通过扫描电镜观察、生理生化特征、16S rRNA基因测序和Biolog GenⅢ鉴定,确定该菌株为革兰氏阴性短杆菌,鉴定为皮特不动杆菌（Acinetobacter pittii）。在好氧条件下,菌株细胞内表达反硝化功能基因napA,以NO3-为唯一氮源进行反硝化作用时,36 h时NO3-去除率为78.89%。以NH4+为唯一氮源时,48 h NH4+去除率为95.25%,TN去除率达80.42%,TOC去除率达98.30%,表明该菌株具有异养硝化-好氧反硝化特性。在改变环境条件过程中,该菌株在以乙酸钠为碳源,温度为30℃,C/N为12,pH为7,接种量为10%时,NO3-去除率最高为86.62%,并且在10℃下脱氮率达到40.18%。在水源水库原水脱氮实验中,接种处理TN去除率为50.95%,NO3-去除率为80.25%。结果表明,菌株A14在微污染水源水体菌剂脱氮修复中具有良好的应用潜力。     

好氧反硝化菌种DF2的分离鉴定及生理生化特性分析

分离了新型的高效反硝化细菌并研究其生物脱氮效率。通过观察形态学、生理生化鉴定和16SrRNA基因同源分析来鉴定菌种,致力于研究微生物污水脱氮处理的实际效果和克服反硝化过程中有害中间产物的积累。利用BTB培养基从水平潜流人工湿地基质中初步筛选出了9株平板阳性菌,革兰阴阳性均有。经试验研究发现该9种菌株在好氧条件下均具有一定的脱氮能力,其中以DF2和DF3 2种菌株脱氮能力最为显著,在3 d时间内NOX--N去除率达到了95%以上,NO2--N仅有微量积累;而其它7种菌株对NO3--N的去除率可以达到98%以上,但是NO2--N积累比较严重,积累量达到了NO3--N去除的50%~70%左右。经测序分析鉴定DF2和DF3分别属于德克斯氏菌属(Derxia)和假单胞菌属(Pseudomonadaceae)。德克斯氏菌属作为除氮的反硝化菌属在以往的研究中鲜有报道,该菌在好氧条件下可以合成周质NAR的亚基基因(napA)。     

集约化蔬菜种植区地下水中反硝化细菌的分离鉴定

从研究我国典型集约化蔬菜种植区地下水中硝酸盐的来源和浓度人手,进行富集、培养、分离、纯化,筛选出一株具有反硝化作用的菌株,通过形态学、革兰氏染色结合16SrDNA序列同源性分析鉴定,其鉴定结果为农杆菌(Agrobacterium sp.).该研究为开展地下水硝酸盐污染的生物修复储备宝贵的菌种资源,为地下水中硝酸盐污染的原位微生物修复和相关污水的生物处理提供微牛物基础,对于经济、有效的解决地下水硝酸盐污染和水资源短缺的问题有着十分重要的意义.     

云南高原常见湖滨湿地植物群落对生活污水氮的净化研究

湿地植物具有净化水质的特殊功能,研究不同湿地植物群落对生活污水净化效果及机理,对退化湿地的恢复与人工湿地的构建具有重要的理论和现实意义。选取小黑三棱＋杉叶藻＋荇菜（Com.Sparganium simplex＋Hippuris vulgaris＋Nymphoidespeltatum）、水葱＋睡菜＋荇菜（Com.Scirpus validus＋Menyanthes trifoliate＋Nymphoides peltatum）、菰＋荸荠＋荇菜（Com.Zizaniacaduciflora＋Heleocharis yunnanensis＋Nymphoides peltatum）和香蒲＋睡菜＋眼子菜（Com.Typha przewalskii＋Menyanthestrifoliate＋Potamogeton distinctus）等4种云南高原常见湖滨湿地植物群落作为实验材料进行水质净化模拟研究。结果表明：供试植物都能较好的适应生活污水环境,各植物全株氮质量分数在12.37～19.55 mg.g-1之间,各群落植物氮累积量为229～269 mg.m-2,对生活污水脱氮贡献率为10.11%～11.21%;各群落对生活污水TN的去除率都在75%以上,均显著高于无植物对照组（P〈0.05）,其中水葱＋睡菜＋荇菜（Scirpus validus＋Menyanthes trifoliate＋Nymphoides peltatum）群落对生活污水TN去除效果显著优于其他3种群落（P〈0.05）,去除率高达（93.79±1.27）%;试验期间,各群落污水N03--N与TN浓度之间显著负相关（r=–0.597,P〈0.05）,能很好的揭示氮的去除过程;各群落植物净增生物量与群落TN累积量显著正相关（r=0.953,P〈0.05）,表明收割植物可充分发挥湿地植物的脱氮潜力;植物群落能有效增强和促进湿地系统对污水中氮的净化能力,各植物群落对污水TN去除贡献率在29.24%～43.57%之间,群落内植物生长特性及其种间关系是各植物群落水质净化效果存在显著差异的主要原因。     

A biological approach in the treatment of TNT wastewater

A mixed microbial population in digested sewage culture under strict anaerobic conditions degraded TNT (2,4,6‐trinitrotoluene) effectively. An initial concentration of 110 mg/L of TNT was reduced to a non‐detectable amount (> 99% removal) in 6 days of incubation. Red color due to the electron charge of NO₂ groups becomes colorless after 6 days of incubation, while the autoclave control remained red in color. Further stepwise deamination and subsequent mineralization by ring cleavage occurred by mixed nitroreductase which is available from many of the denitrifying bacteria predominantly in sewage culture.     

Influence of carbon source and temperature on the denitrifying phosphorus removal process

To supply the valuable operating parameters for the popular usage of the new denitrifying phosphors removal process, it is essential to study the dominant biochemical reactions and the characteristics of denitrifying phosphorus removing bacteria (DPB). Thus, parallel batch experiments using DPB sludge were carried out to assess the effect of substrates (sewage, HAc, and endogenous carbon source) on denitrifying dephosphorus removal efficiency in this study. The results showed that the initial specific phosphorus release rate increased with the high concentration of the short-chain volatile fatty acids ratio in the influent, and sufficient phosphorus was released by DPB. This improved the subsequent denitrification and phosphorus uptake efficiency. The specific endogenous denitrification mainly relies on the internal carbon source (PHB) stored by poly-P bacteria. Denitrifying phosphorus removing bacteria were very hungry when the internal PHB was consumed. Consequently, the specific endogenous denitrification rate was low and the phosphorus uptake did not happen. On the other hand, in the experiment, the denitrifying phosphorus removal performance under two temperature conditions (8–10°C and 25–26°C) was also investigated and analyzed. It was found that the lower temperature decreased the specific phosphorus release and uptake rate, but did not inhibit the denitrifying phosphorus removal completely. Therefore, the negative influence of the low temperature on the overall phosphorus removal was not significant.     

一株好氧反硝化细菌的鉴定及其在废水处理中的应用

从武汉市郊稻田土壤中分离得到一株好氧反硝化细菌HS-03,对其反硝化能力进行了研究.结果表明:细菌HS-03在好氧条件下能有效去除人工废水中的NO3-(10mmol/L),去除率达90%以上,并且在反应过程中没有NO2-的积累.菌株HS-03与Pseudomonasstutzeri的16SrDNA序列具有99.1%的相似性.对该菌株的16SrDNA序列以及生理生化特征分析表明,细菌HS-03是P.stutzeri的一个新分离种.实验采用ClastalW和PHYLIP程序对该菌株与报道菌进行了系统发育进化分析.图5表2参14     

低温贫营养好氧反硝化细菌SY13的反硝化特性

从底泥中分离出1株低温贫营养好氧反硝化细菌SY13,经常规生理生化鉴定和16SrDNA测序,鉴定出细菌SY13属于Acinetobactersp．。考察了温度、pH、C／N比及接种量对菌株SY13硝酸盐还原活性的影响,初始硝酸盐浓度为15mg／L左右,温度为15℃时低温贫营养好氧反硝化细菌SY13的硝酸盐去除率为49．26％,在中性环境适应性较强,pH值为7．0时72h的硝氮去除率达到58．08％,随着C／N比不断增加,菌株SY13硝酸盐的去除效果逐渐增强,接种量为10％时,菌株SY13培养72h后的硝氮去除率可达到59．62％。     

一株新的反硝化短程除硫菌的鉴定及主要培养因素筛选

依据反硝化除硫原理,以味精废水污泥为种泥,利用全混流反应器富集并分离出同步反硝化短程除硫菌(SNBI),采用传统与现代分子生物学相结合的手段对其鉴定,以确定其分类地位;同时对SNB1的主要培养因素(营养和环境)进行筛选.结果表明:SNB1的形态特征及生理生化指标与Thauera selenatis最相似,同源性达99.0%,属短杆菌属,尚无中文命名;生理生化指标、富集条件及富集过程物料平衡显示SNB1是一株兼性厌氧反硝化除硫菌;培养SNB1的最佳碳源为蔗糖,最佳氮源为蛋白胨,最佳培养温度为35℃,最适宜pH范围为7～9;最佳条件培养时,OD_(650)和对数细菌数量(CFU)呈直线相关,相关系数R~2=0.981.     

一株踝节霉菌的培养特性及其在污泥生物淋滤中的应用

于实验室嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)淋滤处理城市污泥酸性废液中分离出一株踝节霉菌ZJ-1,并对其进行了摇瓶液体培养特性研究.单因素试验结果表明:该菌株的最适碳源和氮源分别为葡萄糖和酵母膏,最适温度为28℃,最适转速为140 r/min,最适初始pH值为5.0.正交试验优化得到碳、氮源的最优水平分别为葡萄糖70 g/L,酵母膏15 g/L.采用HPLC对该菌株PDA培养液中的有机酸进行了分析,发现其中含有丙酮酸.初始PDA培养液中丙酮酸含量为0.039 g/L,接菌培养d 5.5时其含量达0.106 g/L.为探讨踝节霉菌ZJ-1对嗜酸氧化亚铁硫杆菌淋滤污泥过程的影响,在生物淋滤起始阶段接种10%A.ferrooxidans和4%踝节霉菌ZJ-1,以仅接种10%A.ferrooxidans作为对照.结果表明A.ferrooxidans和踝节霉菌ZJ-1的复合菌组与对照组相比,淋滤耗时由7 d缩短至4 d,淋滤处理时间缩短了43%.     

Effect of denitrifying bacteria on the electrochemical reaction of activated carbon fiber in electrochemical biofilm system

An electrochemical-activated denitrifying biofilm system consisting of activated carbon fiber electrodes immobilized with denitrifying bacteria film as cathode was studied. A revised model for an electrochemical-activated denitrifying biofilm was developed and validated by electrochemical analysis of cathodal polarization curves and nitrate consumption rate. The cathodal polarization curve and nitrate consumption rate were introduced to verify the rate of electrochemical reaction and the activity of denitrifying bacteria, respectively. It was shown that the denitrification process effectively strengthened the electrochemical reaction while the electron also intensified denitrification activity. Electron was transferred between electrochemical process and biological process not only by hydrogen molecule but also by new produced active hydrogen atom. Additionally, a parameter of apparent exchange current density was deprived from the cathodal polarization curve with high overpotential, and a new bio-effect current density was defined through statistical analysis, which was linearly dependent to the activity of denitrification bacteria. Activated carbon fiber (ACF) electrode was also found to be more suitable to the electrochemical denitrifying system compared with graphite and platinum.     

Comparison of metabolic nitramine degradation by denitrifying species

The biodegradation of two popular nitramine energetics were investigated. The HMX (octa‐hydro‐1,3,5,7‐tetranitro‐1,3,5,7‐tetrazocine) was mineralized by anaerobic mixed denitrifiers in digested sewage sludge culture. An initial HMX concentration of 120 mg/L decreased to a non‐detectable level (> 99% removal efficiency) in 8 days of incubation under strict anaerobic conditions. It was, however, not effectively metabolized by single denitrifying species, P. aeruginosa, B. subtilis in a nitrogen limiting condition under their optimum growth conditions. The other nitramine energetic, ADN (ammonium dinitramide), was mineralized well in the anaerobic mixed culture. The initial ADN concentration of 250 mg/L was reduced to non‐detectable levels (> 99% removal efficiency) in 5 days of incubation under anaerobic conditions. These results show that the anaerobic mixed culture, compared to the pure monoculture, is superior in the degradation of nitramine energetics.