外加碳源影响水体异养反硝化脱氮的研究进展

近年来,水体硝酸盐污染受到世界范围内的广泛关注,从去除硝酸盐污染和降低脱氮成本两个方面考虑,生物反硝化法是比较经济、实用的方法。目前,反硝化过程主要是通过异养反硝化作用实现,碳源作为反硝化过程的电子供体,是影响反硝化过程的主要因素,当污水中碳氮比偏低时,需要考虑添加额外碳源提高异养反硝化作用速率,保证反硝化过程的正常进行。针对现有问题综述常用的几种主要外加碳源以及它们对反硝化作用的影响,为今后寻找到更加经济、有效的外加碳源提供参考。     

耐冷高效亚硝酸盐型反硝化细菌的分离、筛选与鉴定

在10℃条件下,以亚硝酸钠为唯一氮源从长期淹水的冬水田中分离得到了12株亚硝酸盐型反硝化细菌.采用乙酸钠为唯一碳源,以高效去除亚硝酸盐氮和总氮且产生较低生物量氮为主要指标筛选出了一株反硝化能力最强的亚硝酸盐型反硝化细菌,命名为Y-12.研究发现,该菌在20℃条件下,对亚硝酸盐氮和总氮的去除率分别为99.87%和57.74%,产生了3.25 mg·L-1的生物量氮;在15℃条件下,对亚硝酸盐氮和总氮去除率分别为99.48%和51.53%,产生了3.00 mg·L-1的生物量氮.对其16S rRNA基因序列进行分析,发现该菌与恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的同源性达到99%;对其特异性磷脂脂肪酸进行分析,发现与恶臭假单胞菌(Pseudomonas-putida-biotype A)的相似指数为0.469,初步鉴定为恶臭假单胞菌.     

耐冷嗜碱蒙氏假单胞菌H97的鉴定及其好氧反硝化特性

结合形态、磷脂脂肪酸及16S rRNA基因序列分析鉴定了分离自贵州冬水田的好氧反硝化菌株H97,采用模拟废水探讨了不同温度、接菌量、C/N、初始p H和碳源种类对菌株H97反硝化能力的影响.结果表明,菌株H97为蒙氏假单胞菌(Pseudomonas monteilii),目前国内外尚无蒙氏假单胞菌具有耐冷嗜碱好氧反硝化作用的研究报道,是对好氧反硝化菌的补充;该菌的最适脱氮条件为15℃、p H 9.0、C/N 15、接种量1.5×106CFU·(100 m L)-1,碳源丁二酸钠.此外,菌株H97在p H为7.0~11.0时,均表现出良好的脱氮能力,对硝酸盐氮和总氮的去除率分别可达91.21%和79.10%以上,初始p H为12.0时,对硝酸盐氮和总氮的去除率仍分别达64.75%和36.78%,表现出了较强耐碱能力.在初始硝酸盐氮浓度为50.0 mg·L-1和最适脱氮条件下,菌株H97在48 h内对硝酸盐氮和总氮的去除率可达97.69%和96.32%.同时,H97对温度适应范围广,在15~40℃均具有较强好氧反硝化能力,是1株耐冷嗜碱好氧反硝化细菌,在碱性氮污染水体处理中具有较好的应用潜力.     

1株耐冷耐碱好氧反硝化菌的鉴定及其脱氮特性

从贵州冬季水田泥土中分离得到1株好氧反硝化菌,并将其记为菌株B,通过16SrRNA基因测序与形态学分析,将菌株B鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。对菌株B的好氧反硝化脱氮特性研究表明,该菌在温度低至5℃时对反硝化液体培养基中硝酸盐氮和TN的去除率分别仍达43.16%、27.57%;当pH高达10.0时,菌株B对硝酸盐氮和TN的去除率分别仍达75.10%、67.65%。菌株B的最适培养条件为:温度15℃、pH 7.0、转速150r/min、接菌量1.5×10~(8 )cfu,以丁二酸钠为碳源,碳氮比(C/N,质量比)为15,在此条件下培养48h后,对硝酸盐氮和离心后的TN的去除率分别高达98.60%、93.85%。可见,菌株B是1株耐冷耐碱的好氧反硝化菌,对低温和碱性废水脱氮有较好的应用潜力。     

耐冷亚硝酸盐型反硝化细菌Pseudomonas putida Y-12脱氮特性

研究了温度、转速、pH、接种量、碳源和亚硝酸盐氮浓度对耐冷反硝化细菌Pseudomonas putida Y-12去除亚硝酸盐氮和总氮的影响,在此基础上,初步考察了反硝化脱氮产物中温室气体(CO2和N2O)的含量,探索了对富营养化景观水体中亚硝酸盐氮和总氮的去除能力.结果表明:Y-12菌株去除亚硝酸盐氮和总氮的最佳碳源为柠檬酸钠,在15℃和pH为7.2条件下,该菌以柠檬酸钠为唯一碳源对亚硝酸盐氮和总氮去除率分别达到了100%和81.8%;反硝化脱氮产生了19559.82 mg·m-3CO2和0.11 mg·m-3N2O;在15℃,150 r·min-1摇床培养条件下,48 h内菌株Y-12对景观水体中亚硝酸盐氮和总氮去除率分别达到了37.7%和51.5%,表明该菌在初春及晚秋水体的低温时段具有较好的应用潜力.     

1株Arthrobacter arilaitensis菌的耐冷异养硝化和好氧反硝化作用

分别采用高浓度的铵态氮、硝态氮、亚硝态氮、有机氮模拟废水和铵态氮与硝态氮、铵态氮与亚硝态氮混合模拟废水,研究耐冷反硝化细菌Arthrobacter arilaitensis Y-10的异养硝化、好氧反硝化以及同时硝化和反硝化能力,通过测定Y-10菌株在整个脱氮过程中的D600值,分析细菌生长与生物脱氮之间的联系.结果表明,耐冷菌株Arthrobacter arilaitensis Y-10具有很强的硝化和反硝化能力,15℃条件下,4 d内分别可将铵态氮由208.43 mg·L~(-1)降至72.92 mg·L~(-1),去除率65.0%;硝态氮由201.16mg·L~(-1)降至0 mg·L~(-1),去除率为100%;亚硝态氮由194.33 mg·L~(-1)降至75.43 mg·L~(-1),去除率为61.2%.该菌只在含硝态氮的模拟废水中才会产生亚硝态氮积累;此外,在混合模拟废水中,以去除铵态氮为主.总之,Arthrobacter arilaitensis Y-10能在15℃条件下有效进行异养硝化和好氧反硝化作用,在不同无机氮混合模拟废水中对铵态氮的去除率高达80.0%以上.