高效净水异养硝化细菌的筛选鉴定及固定化应用研究

本研究从海参养殖水体、泥土中筛选出4株具有硝化能力的异养硝化细菌。分别将其游离菌体细胞投入海参养殖水体,测定亚硝态氮、氨氮去除率,筛选出HS．NOB2为高效净化菌株,对HS-NOB2进行16SrDNA扩增及序列测定,初步鉴定为节杆菌（Arthrobactersp．）。利用海藻酸钠包埋法对高效净化菌体细胞进行固定化,将该固定化菌投入养殖水体及人工合成污水,研究其对水体中亚硝态氮、氨氮的处理效果,并与游离菌体细胞进行比较。结果表明,固定化后亚硝态氮去除率达到49．85％,氨氮去除率达到56．58％,均明显高于游离菌体细胞。上述研究为探寻水体净化提供了新思路,为水质改良剂的实际生产提供可选菌株。     

深海沉积物高效脱氮菌筛选分离及其脱氮特性研究

【背景】深海海域具有高压、低温、无光等环境条件,蕴含着丰富而独特的微生物资源。【目的】从深海沉积物中定向分离、筛选脱氮效率高的好氧脱氮菌株资源,并揭示其脱氮特性,为开发水体脱氮微生物技术提供物质基础。【方法】以东太平洋、南大西洋、西南印度洋共10个站位的深海沉积物为研究材料,在28°C下使用无机氮源连续进行两轮富集培养,然后定性筛选可以脱除氨氮、亚硝态氮和硝态氮的菌株,并通过形态学和16S rRNA基因序列分析进行初步分类鉴定;对优选得到的功能菌株,分别采用以氨氮、亚硝态氮、硝态氮为唯一氮源的培养基定量研究其生长和脱氮性能。【结果】从10份大洋深海沉积物样品中共分离得到49株好氧反硝化菌,其中3株在有氧条件下反硝化效率较高,分别命名为Pseudomonassp.G111、Pseudomonassp.G112和Dietziamaris W023a,其中菌株G111和G112与模式菌株博岑假单胞菌Pseudomonas bauzanensis BZ93T的16S rRNA基因序列相似度为99.2%,菌株W023a与模式菌株海洋迪茨氏菌DietziamarisATCC35013T的16SrRNA基因序列相似度为99.9%。菌株G111、G112和W023a培养48h后,对氨氮的脱除率分别为98.0%、85.2%和97.6%;对亚硝态氮的脱除率分别为71.9%、67.5%和34.7%;对硝态氮的脱除率分别为66.0%、52.6%和56.3%。菌株G111、G112和W023a均为异养硝化-好氧反硝化菌,可通过好氧反硝化作用将亚硝态氮和硝态氮还原为含氮气体,也可通过异养硝化-好氧反硝化作用将氨氮转化为含氮气体。【结论】从深海沉积物中分离筛选得到3株高效好氧反硝化菌,所获得的菌株在水体净化、污水处理、生态系统修复等领域具有应用潜力。     

污染河流土著异养硝化菌的筛选及其鉴定

利用以琥珀酸钠和硫酸铵为唯一碳源和氮源的选择培养基从贾鲁河污染水体中筛选异养硝化菌,采用富集、梯度稀释涂布平板和平板划线分离的方法对菌种进行分离纯化,结合16S r DNA分析、生理生化特性和氮转化特点对菌种进行鉴定。结果表明,从水体中共分离出的63株纯菌株中,经鉴定其中3株菌为异养硝化菌,包括1株硝化假单胞杆菌(Pseudomonas nitroreducens)和2株门多萨假单胞杆菌(Pseudomonas mendocina),对氨氮去除率分别为91.8%、89.8%、81.4%。     

新型异养硝化-好氧反硝化菌Paracoccus sp. QD-19的分离及脱氮特性研究

从沈阳市南部污水处理厂活性污泥中分离获得同时具备异养硝化和好氧反硝化能力的新型菌株,研究其脱氮特性,为改善污水厂的脱氮处理工艺奠定基础。对菌株进行形态学观察和16S rRNA基因鉴定;分别以NH₄Cl、NaNO₂、KNO₃为唯一氮源探究菌株的脱氮能力;以碳源、C/N比、pH值、温度、转速、接种量(V∶V)等因素对菌株脱氮效果的影响进行研究。获得一株新型异养硝化-好氧反硝化菌株,经16S rRNA基因序列比对为副球菌属(Paracoccus),命名为Paracoccus sp. QD-19。菌株对初始氨氮浓度在300 mg/L以下的低浓度氨氮去除率能够达到100%,去除速率为8.707 mg/(L·h)且在脱氮过程中几乎没有亚硝态氮和硝态氮的积累。以亚硝态氮和硝态氮作为唯一氮源时,对此两种氮源的去除率36 h内均能达到99%,去除速率分别为4.944和5.666mg/(L·h)。确定了去除氨氮的最佳脱氮条件：琥珀酸钠为碳源,C/N比为10,pH值为7,接种量(V:V)为1%,温度为30℃,转速为140 r/min。菌株Pa...     

两株以亚硝态氮为氮源的异养硝化细菌的分离及鉴定

通过富集、分离和纯化等步骤,从活性污泥中分离筛选了两株能以亚硝酸盐为唯一氮源生长的异养硝化细菌53和N419.通过对其形态、生理生化、16 S rDNA基因序列、(G+C)mol%含量的测定及DNA-DNA杂交分析,初步鉴定53为施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri),N419为芽孢杆菌属的一种(Bacillus sp.).并验证了这两株菌的硝化能力,结果表明,当液体培养及初始亚硝态氮浓度为2.03 g/L左右时,经振荡培养27 h,菌株53和N419对亚硝态氮的去除率分别达到87.9%和90.8%,总氮的去除率为54.7%和63.5%.     

极端条件下异养硝化-好氧反硝化菌脱氮的研究进展

异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)是对传统自养硝化异养反硝化理论的丰富与突破。HN-AD菌在好氧条件下可快速实现氨氮、硝态氮(NO_3~–-N)、亚硝态氮(NO_2~–-N)三氮同步脱除。它们不仅具有分布范围广、适应能力强、代谢通路特殊等特点,而且还具有世代时间短、脱氮速率快、高活性持久等独特优势,在高盐、低温、高氨氮等极端条件表现出了巨大的脱氮潜力,因此在废水生物脱氮领域受到广泛关注。文中在介绍HN-AD菌属类别及代谢机理的基础上,重点总结了在高盐、低温、高氨氮等极端条件下进行氨氮脱除的HN-AD种属,系统分析了它们在极端条件下的脱氮特性及潜力,并简述了HN-AD菌在极端条件下的工艺应用研究进展,最后展望了HN-AD脱氮技术的应用前景和研究方向。     

一株异养硝化-反硝化不动杆菌的分离鉴定及脱氮活性

[目的]分离筛选并鉴定一株异养硝化-反硝化细菌,并探讨其在脱氮中的作用.[方法]富集培养分离筛选微生物,通过形态观察和生理生化特征及16S rDNA鉴定细菌,定时测定其OD600研究生长曲线,正交试验研究其脱氮影响因素和最佳条件,与污水处理厂活性污泥共同作用检验其脱氮活性.[结果]分离到一株异养硝化-反硝化细菌,鉴定结果表明是一株不动杆菌,命名为Acinetobacter sp.YF14,这是已知报道的第一株进行异养硝化和好氧反硝化的不动杆菌.该菌在12 h时进入对数期,22 h时进入稳定期,45 h以后进入衰亡期.该菌能进行异养硝化,3d后氨氮和总氮的去除率可以达到92％和91％,且无硝酸盐氮和亚硝酸盐氮积累.好氧条件下该菌能进行反硝化,在硝酸盐和亚硝盐培养基中均能将氮几乎完全去除.对该菌脱氮的影响程度大小依次为转速＞接种量＞碳源＞碳氮比＞ pH.当转速为160 r/min,碳源取葡萄糖,接种量1％,碳氮比为8∶1,pH为6.5时,脱氮效果最好.该菌株可以提高活性污泥对于生活污水总氮脱除率约30％.[结论]菌YF14可以明显加强活性污泥脱氮效果,显示了良好的应用前景.     

一株异养硝化-好氧反硝化皱褶念珠菌(Diutina rugosa)的分离及脱氮特性

为了获得异养硝化-好氧反硝化菌株,从养殖池塘污泥中分离筛选到一株具有异养硝化-好氧反硝化能力的酵母菌,命名为DW-1。经形态学观察和26S rDNA序列分析后鉴定为皱褶念珠菌DW-1(Diutina rugosa DW-1)。以氨氮为唯一氮源,初步探讨了碳源、C/N、初始pH值、培养温度、摇床转速对菌株DW-1除氮性能的影响。结果表明,在以乙酸钠为唯一碳源,C/N为25,pH为6.0、适宜培养温度为32℃、转速为170 r/min的条件下,菌株DW-1氨氮降解率和总氮去除率分别为94.94%、48.69%,而整个过程中亚硝氮积累量仅为0.067 mg/L。皱褶念珠菌DW-1的异养硝化-好氧反硝化特性表明其在降解含氮废水方面具有良好的应用前景。     

好氧反硝化菌Achromobacter sp.L16的脱氮特性

在垃圾渗滤液中分离出一株异养硝化-好氧反硝化菌L16,经过形态观察和16S rDNA基因序列分析鉴定为Achromobacter sp.,L16对氨氮和硝酸盐氮的去除率分别为61.94%和98.40%。对菌株好氧反硝化和异养硝化培养条件进行优化结果表明:L16在以硝酸盐为氮源、柠檬酸钠为碳源、C/N为20、培养温度为30℃、培养转速为150 r/min条件下硝酸盐氮去除率为99.74%,总氮去除率58.90%。L16在以氨氮为氮源、柠檬酸钠为碳源、C/N为20、培养温度为30℃、培养转速为200 r/min条件下氨氮去除率提高到93.41%,总氮去除率86.33%。优化后L16具有高效的异养硝化-好氧反硝化能力,可将氮素大部分转化为气体和菌体胞内氮,具有潜在的实际废水应用价值。     

固定化脱氮细菌协同除氨氮废水及生物膜观察

联合利用本实验室分离得到的亚硝酸菌Ochrobactrum anthropi CZ和好氧反硝化菌Alcaligenes faecalis CZ处理模拟氨氮废水.O. anthropi CZ在7d内将50mg/L的初始氨氮氧化成亚硝氮,平均速率为0.28mg/L·h.A. faecalis CZ在有氧条件下,于2d内将200mg/L的初始硝态氮完全降解,平均降解速率为4.17mg/L·h.分别将两种菌用海藻酸钙(CA)包埋固定化、聚氨酯泡沫(PUF)固定化、海藻酸钙吸附生物膜和游离法处理模拟氨氮废水.结果发现,各种固定化细胞的降解能力明显比游离细胞强.其中CA包埋细胞法效果最好,可以在24h内将23mg/L初始氨氮完全降解.表面吸附生物膜方法也显示了良好的除氮能力,通过核酸染料染色,在荧光显微镜下进行了两种细菌在CA表面的生物膜表征方法的探索.     

异养硝化细菌的筛选、鉴定及其氨氮转化特性的研究

从巢湖湖底泥床中分离筛选出一株具有氨氮转化活性的异养型硝化菌株X5.经生理生化分析、16S rDNA序列测定及系统发育学比较,菌株X5为枯草芽孢杆菌属(Bacillus sp.).菌株X5对氨氮的转化能力受温度、pH值以及接种量等条件的影响.实验结果表明,菌株X5的最适氨氮转化条件为:25～35℃,16 h,pH值7.0～8.0以及6%的接种量.将菌株X5扩大培养后接种于含蓝藻的发酵培养基中,分别测定总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)及硝态氮(NO-3-N)的含量.结果显示,菌株X5对蓝藻中的氮素具有一定的转化作用.     

一株海水异养硝化-好氧反硝化菌系统发育及脱氮特性

【目的】确定一株分离自海水的异养硝化-好氧反硝化菌的系统发育地位并探索其脱氮特性和机理,以期为解释异养硝化-好氧反硝化机理以及改进海水养殖及废水的生物脱氮工艺提供理论依据。【方法】通过形态观察、生理生化实验和16S rRNA基因序列分析,鉴定该菌株;通过测定菌株在不同无机氮源降解测试液中的生长和脱氮效率,分析其异养硝化和好氧反硝化性能。【结果】经鉴定该菌株属于盐单胞菌属(Halomonas);最适生长条件为盐度3%、pH 8.5、温度28℃、碳氮比10:1,在盐度为15%的培养液中仍能生长;可以同时去除氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮,24 h时对NH4+-N、NO2--N、和NO3--N的去除率可分别达到98.29%、99.07%、96.48%,3种形态无机氮同时存在时,会优先利用NH4+-N,且总无机氮去除率较单一存在时更高,说明该菌株可实现同步硝化反硝化。【结论】该分离自海水的异养硝化-好氧反硝化菌属于盐单胞菌属(Halomonas),在高盐环境中仍能生长,同时具有高效的异养硝化和好氧反硝化能力,能够独立完成脱氮的全部过程。     

一株高效异养硝化菌的选育、鉴定及其硝化条件

【目的】针对现阶段异养硝化菌硝化速率较低的问题,选育更高效的异养硝化菌,进而鉴定该菌株的种属,了解其硝化特性和硝化条件。【方法】分别从污水处理厂活性污泥、化肥厂土壤以及农田土壤中取样,以柠檬酸钠为碳源,NH4Cl为氮源,采用污泥驯化、驯化过程中驯化液连续梯度稀释、平板划线分离及颜色指示剂快速硝化效果检测等步骤,筛得一株高效的异养硝化菌。经生理生化和16SrDNA序列的系统发育分析鉴定其种属;将该菌接入人工氨氮废水,定时检测水中含氮化合物的变化,了解其硝化特性;通过改变培养基碳源、溶氧量、C/N比、温度和pH考察其硝化条件。【结果】获得的高效异养硝化菌为革兰氏阴性杆菌,不利用葡萄糖发酵,氧化酶、接触酶阳性,不产吲哚,能由有机酸盐产碱;其与产碱菌属菌株Alcaligenessp.ES-SDK-3的16SrDNA同源性高达99.7%。用该菌株处理初始氨氮浓度为182.30mg/L的废水,30h后氨氮去除率为99.8%,指数期平均氨氮去除速率为9.61mg-N/L/h,其在硝化过程中几乎没有亚硝酸盐氮和硝酸盐氮产生;最佳碳源为柠檬酸钠;高的溶氧量和高的C/N比有利于其降解氨氮,当C/N比为12时即可达到较好的效果;该菌株在温度为30℃-35℃,pH为5.0-9.0范围内均能较彻底地降解氨氮。【结论】该菌株为产碱菌属,命名为Alcaligenessp.HN-S;其在硝化速率与处理的氨氮浓度方面均高于目前国内外筛出的大多数异养硝化菌;通过考察其硝化条件,为其走向实际污水脱氮工艺提供了依据。     

一株好氧反硝化-异养硝化菌的筛选及脱氮特性研究

针对渗滤液中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮难以转化的问题,从好氧生物反应器填埋场中筛选出一株好氧反硝化菌-异养硝化菌HN,初步鉴定该菌为假单胞菌(Pseudomonas)。通过对不同氮源的生物转化作用研究了HN的脱氮特性,并对其脱氮条件进行了优化。结果表明,在有氧条件下,以硝酸钾为唯一氮源,HN在96 h时对硝酸盐氮的去除率达到95.44%;以硫酸铵为唯一氮源时,HN在60 h时对氨氮的去除率达到85.14%;当碳源为乙醇,碳氮比为7∶1,初始p H为7.5,温度为35℃,接种量为10%时,菌株HN脱氮效率最高。     

异养硝化-好氧反硝化菌Acinetobacter johnsonii sp. N26的脱氮性能及代谢途径

【背景】水体中含氮物质的大量累积会造成水体富营养化、水生生物死亡等问题,严重威胁水生态环境,制约我国环境保护的持续发展。【目的】为去除生活污水中的含氮污染物,从羊粪堆肥中筛选出了一株具有异养硝化-好氧反硝化功能的细菌——约氏不动杆菌Acinetobacter johnsonii sp.N26,研究其脱氮性能和代谢途径。【方法】测定菌株N26在氨氮和硝态氮中的生长和脱氮曲线,通过单因素试验对其脱氮性能进行优化,通过氮平衡分析和功能基因鉴定研究其脱氮代谢途径。【结果】生长和脱氮曲线表明,菌株N26对初始浓度均为50 mg/L的氨氮和硝态氮的去除速度快、效率高,其中9 h内对氨氮的去除效率为95.5%,最大去除速率为5.330 mg/(L·h);15 h内对硝态氮的去除效率为93.6%,最大去除速率为3.147 mg/(L·h),且最终仅有少量硝酸盐、亚硝酸盐积累。脱氮性能优化结果表明,该菌株的最适氮源为氯化铵,最适碳源为丁二酸钠,最适温度为30℃,最适接种量为15%,最适p H值为8.0-9.0,最适碳氮比为15,最适转速为120 r/min,最适氮负荷≤300 mg/L (氨氮)。氮平衡...     

一株光合细菌的分离鉴定及该菌对氨氮和亚硝态氮的去除作用

【背景】中国是水产养殖大国,氨氮、亚硝态氮是水体中主要的氮源污染物。水体氨氮超标不仅会损伤水生动物的神经系统和肝肾系统,还会导致体表及内脏充血。亚硝态氮过高会阻碍血液运载氧气能力,导致鱼虾缺氧、免疫力下降,从而引发肠炎、烂鳃,甚至窒息死亡。部分光合细菌有去除水体氨氮、亚硝态氮的能力,且对环境友好无二次污染。【目的】从广东养殖水体分离、纯化、筛选出生物活性好的光合细菌(编号SP3)进行种属鉴定,优化培养条件,检测其去除水体氨氮和亚硝态氮的能力,为养殖水体去除氨氮和亚硝态氮提供目标菌株。【方法】用双层平板法从混合菌液中分离得到光合细菌,通过革兰氏染色、碳源利用试验、对无机电子供体的利用试验以及16SrRNA基因序列分析对目标菌株进行种属鉴定;测定菌株SP3在不同pH、不同浓度NaCl条件下的OD600,优化培养条件;通过测定7d内SP3菌株在不同浓度氨氮(氯化铵配制)和亚硝态氮(亚硝酸钠配制)中OD600的变化趋势,确定该菌株对不同氮源的利用情况;用纳氏比色法、分光光度法测定SP3菌株降解水体氨氮和亚硝态氮的能力。Genome walking扩增获得亚硝酸盐还原酶基因(nirS),通过荧光定量PCR研究nirS在氨氮、亚硝态氮去除过程中的表达动态。【结果】筛选出的菌株SP3为革兰氏阴性菌,短杆状;能以醋酸盐、丙酮酸盐、丙酸盐、丁酸盐、乳酸盐、富马酸盐、琥珀酸盐、苹果酸、果糖、葡萄糖作为碳源,不能以乙醇和丙酮作为碳源;能利用硫化钠、硫代硫酸钠、亚硫酸钠作为无机电子供体; 16SrRNA基因序列分析表明其与沙氏外硫红螺菌(Ectothiorhodospira shaposhnikovii)序列相似度为99%;菌株SP3适宜pH为6.0-8.5,适宜盐度为0-3%;菌株SP3以铵盐作为氮源时生长状态明显优于亚硝酸盐;以初始菌液浓度8.6×109CFU/mL、起始氨氮量84.15±0.58 mg/L的条件培养7 d,水体氨氮累计去除量为79.45±0.29 mg/L,氨氮累计去除率达到94.42%;在同样菌浓度和2mg/L亚硝酸钠的条件下培养5d,水体亚硝态氮含量低于检测限0.003mg/L。在菌株SP3去除氨氮、亚硝态氮过程中nirS相对表达量上调。【结论】菌株SP3为沙氏外硫红螺菌(E.shaposhnikovii),能有效去除水中氨氮和亚硝态氮,具有净化水质作用,在水产养殖和污水处理中有广阔应用前景。     

人工湿地黑臭水体处理系统微生物脱氮机理研究

以上海市老段浦I、II和北夏3座水平潜流人工湿地黑臭河道处理系统为研究对象,进行了水平潜流湿地处理黑臭河道氨氮的转化及脱氮机理的研究。研究表明,3座人工湿地的pH值均呈弱碱性,且沿湿地水流方向变化较小。溶解氧值在0.09—0.35mg/L范围内波动,氨氮沿湿地的流向呈递减的趋势,亚硝态氮及硝态氮浓度较低。在老段浦人工湿地的同一土样中,亚硝化细菌的数量远大于硝化细菌的数量,北夏人工湿地中,湿地前端的亚硝化细菌与硝化细菌的数量近似相等,但在湿地末端亚硝化细菌数量要远小于硝化细菌的数量。原位曝气抑制反硝化反应试验研究表明,3座人工湿地都发生了"新"的脱氮途径-短程硝化-反硝化反应,其中两座老段浦人工湿地50%的氮以短程硝化-反硝化反应去除。北夏人工湿地中约20%的氮以短程硝化反硝化的途径去除。       

异养硝化微球菌的分离及性能评价

利用亚硝化细菌分离培养基从湿地浅层底泥中分离到一株具有硝化反硝化能力的异养硝化细菌,经过常规的分析和部分长度的16S rDNA序列分析表明,分离所得HB-1菌株与多株Micrococcus sp.16S rDNA具有99%的相似性,初步鉴定为Micrococcus sp.。分别采用乙酸钠和氯化铵作为碳源和氮源进行硝化特性研究,结果表明,8d的好氧培养,铵态氮去除率为49.2%,并且具有产生亚硝态氮的硝化性能。以硝酸钠为氮源进行好氧培养,总氮没有去除效果;而6d的缺氧静置培养,总氮的去除率达90.7%,表现明显的反硝化作用。     

异养硝化复合菌强化处理含氮废水脱氮性能研究

针对传统污水处理脱氮工艺过程中工艺流程复杂、处理高氨氮废水效率低等问题,利用三株不同种属的高效异养硝化-好氧反硝化细菌构建异养硝化复合菌YM,探讨其异养硝化-好氧反硝化特性及其生物强化脱氮效能研究,从而为异养硝化菌强化处理高氨氮废水工程应用提供理论依据。结果表明:异养硝化复合菌YM的增殖速率、异养氨氧化、好氧反硝化能力均优于单一菌种,YM强化后的污泥系统氨氧化速率较未强化系统从7.04 mg/L/h提高到12.2 mg/L/h,并且生物强化作用可有效提高污泥系统的抗冲击负荷能力,一定程度上提高了系统的处理能力。研究表明异养硝化菌强化污水脱氮处理具有显著的应用潜能,尤其对于目前尚缺少经济高效处理技术的高污染物浓度废水处理而言,无疑是一条具有高潜在应用价值的新途径。     

Plackett-Burman Design与均匀设计法优化玫瑰色微球菌固定化脱氮的性能

【目的】采用Plackett-Burman Design (PBD)与均匀设计(Uniform Design, UD) 优化玫瑰色微球菌(Micrococcus roseus)固定化脱氮的条件,以提高其脱氮性能。【方法】选择聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)与海藻酸钠(Sodium alginate,SA)作为固定化细胞材料,研究其成球方式与性能,应用PBD对9个影响脱氮效果的因素进行显著性检验,筛选出PVA、SA、温度、菌液接种量、菌球量5个显著性因素(P<0.05)。采用UD对5个显著因素进行条件优化,优化数据通过Minitab与Matlab软件进行逐步回归分析,并建立二阶多项式模型。【结果】最优脱氮条件为PVA 9.6%、SA 2.2%、温度33.4 °C、菌液接种量8%、菌球量500个/100 mL,连续脱氮72 h,最高脱氮率达到60.9%。【结论】PBD与UD的联合使用能够在显著因子筛选与寻优中发挥重要的作用。连续脱氮试验表明,玫瑰色微球菌去除氨氮主要通过同化、硝化与反硝化途径。