耐冷亚硝酸盐型反硝化菌Pseudomonas tolaasii Y-11的鉴定及其脱氮特性

摘要:【目的】反硝化细菌在生物脱氮中具有重要作用,而耐冷亚硝酸盐型反硝化细菌研究较少,本文从长期淹水的冬水田泥土分离获得一株耐冷高效去除亚硝酸盐氮和总氮的好氧反硝化细菌Y-11,明确其分类地位以及除氮特性,以期为后续利用该菌在初冬到春末处理亚硝酸盐水体污染奠定基础。【方法】通过形态学特征、特异性磷脂脂肪酸以及16S rRNA基因测序分析对该菌株进行鉴定;在好氧条件下以亚硝酸钠为唯一氮源,分别研究不同初始温度、转速、pH、碳源、接种量以及亚硝酸盐氮浓度对该菌去除亚硝酸盐氮和总氮的影响,确定最适降解条件。【结果】分离得到的菌株Y-11,经鉴定归于托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii);在国内外尚无该种菌具有反硝化作用的报道,是对亚硝酸盐型反硝化细菌的进一步补充。Y-11菌株的最适脱氮条件为15 ℃,200 r/min,pH7.0,100 mL反硝化培养基中最适接种量为1.5×108 CFU,最佳碳源为乙酸 钠,亚硝酸盐氮为10 mg/L;以乙酸钠为电子供体,15 ℃、初始pH为7.2、150 r/min 振荡培养,48 h对亚硝酸盐氮和总氮的去除率分别为100%和61.28%。【结论】Y-11是一株具有较高反硝化能力的托拉斯假单胞菌,能高效地去除亚硝酸盐氮和总氮,其最适温度是15 ℃左右,是一株耐冷反硝化细菌。     

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。     

滇池可培养好氧反硝化细菌多样性及其脱氮特性

【目的】氮污染已成为当今水体污染的一个重要因素,为了解滇池可培养好氧反硝化细菌的多样性,获得高效好氧反硝化细菌资源,为污染水体或浅层地下水的生物修复提供材料。【方法】采用富集培养方法从滇池沉积物和水体样品中分离好氧反硝化细菌,对好氧反硝化细菌的16S r RNA基因序列进行系统发育分析,并筛选其中的高效好氧反硝化细菌。【结果】分离出260株好氧反硝化菌,经16S rRNA基因序列分析,260株菌分属于2门13科14属的59个种。假单胞菌属(Pseudomonas)为优势细菌属,其次是不动杆菌属(Acinetobacter)、气单胞菌属(Aeromonas)和代尔夫特菌属(Delftia)。筛选到12株高效好氧反硝化细菌菌株,其中8株属于假单胞菌(Pseudomonas spp.),4株为不动杆菌(Acinetobacter spp.)。定量分析发现菌株N15-6-1的反硝化效果较好。对菌株N15-6-1的脱氮条件优化结果显示,在以蔗糖为碳源,温度为30–35℃、C/N=12、静止培养时,反硝化能力较强,其在48 h内硝态氮的去除率达到98.81%,总氮的去除率达96.27%。【结论】滇池存在着较丰富的可培养好氧反硝化细菌,好氧反硝化细菌的分离丰富了好氧反硝化菌的种类,其中的高效脱氮菌株为污染水体或浅层地下水的生物修复提供了初步的候选菌株。     

不同氮源下好氧反硝化菌Defluvibacter lusatiensis str.DN7的脱氮特性

研究了不同氮源下好氧反硝化菌Defluvibacter lusatiensis str.DN7的脱氮特性。结果表明:菌株均能以硝酸盐和亚硝酸盐为唯一氮源进行好氧反硝化作用。反应4 h,NO-3-N和NO-2-N的去除率分别达83.35%和85.72%。亚硝酸盐完全还原比硝酸盐提前42 h。硝酸盐还原过程中基本无亚硝酸盐积累,而亚硝酸盐还原过程中则检测到明显的硝酸盐积累,反应4 h,NO-3-N积累量达到21.83 mg/L。培养液中同时存在硝酸盐和亚硝酸盐时,菌株优先选择硝酸盐作电子受体。亚硝酸盐共存对硝酸盐还原无显著影响,但培养液中残留的NO-2-N随亚硝酸盐比例上升而增加,当亚硝酸盐比例从10%升至50%时,NO-2-N残留量由3.38 mg/L增至7.60 mg/L。少量硝酸盐的加入对亚硝酸盐的还原产生抑制作用。当硝酸盐比例为10%时,72 h NO-2-N的去除率仅为74.79%,远低于以亚硝酸盐为唯一氮源情况(去除率100%)。以氨氮为唯一氮源时,菌株同时进行异养硝化和好氧反硝化反应,72 h,NH+4-N去除率达85.66%,且基本无硝酸盐或亚硝酸盐积累。少量氨氮共存(氨氮比例<30%)有利于促进菌株的好氧反硝化作用,反之亦然。     

一株海洋好氧反硝化细菌的鉴定及其好氧反硝化特性

【目的】从处理海洋养殖循环水的生物滤器生物膜中分离到1株具有好氧反硝化活性的细菌(菌株2-8),并进一步研究了该菌的分类地位及反硝化特性。【方法】采用16S rRNA基因序列分析对菌株进行初步鉴定,采用好氧培养技术,探讨了碳源种类、起始pH、NaCl浓度、C/N、温度和摇床转速对菌株2-8好氧反硝化活性的影响。【结果】该菌株的16S rRNA基因序列与Pseudomonas segetis FR1439T(AY770691)的相似性最高,达到99.9%,因此初步鉴定菌株2-8属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.2-8)。碳源类型和C/N对其好氧反硝化作用的影响最为显著,以柠檬酸钠为唯一碳源,C/N为15时脱氮效率最高,低C/N导致亚硝酸盐的积累;其好氧反硝化的最适温度和pH分别为30℃和7.5;菌株2-8在摇床转速为160r/min下脱氮效果最好;NaCl浓度对其反硝化活性的影响不明显。【结论】在初始硝酸氮浓度为140mg/L,以柠檬酸钠为唯一碳源、C/N为15、pH为7.5、NaCl浓度为30g/L,30℃以及160r/min摇床培养的条件下,菌株2-8在48h内脱氮率可达92%且无亚硝酸盐积累。     

基于响应面法对一株好氧反硝化菌脱氮效能优化

【目的】水体富营养化是当今我国水环境面临的重大水域环境问题,氮素超标排放是主要的引发因素之一。好氧反硝化菌构建同步硝化反硝化工艺比传统脱氮工艺优势更大。获得高效的好氧反硝化菌株并通过生长因子优化使脱氮效率达到最高。【方法】经过序批式生物反应器(Sequencing batch reactor,SBR)的定向驯化,筛选获得高效好氧反硝化菌株,采用响应面法优化好氧反硝化过程影响总氮去除效率的关键因子(碳氮、溶解氧、pH、温度)。【结果】从运行稳定的SBR反应器中定向筛选高效好氧反硝化菌株Pseudomonas T13,采用响应面法对碳氮比、pH和溶解氧关键因子综合优化获得在18 h内最高硝酸盐去除率95%,总氮去除率90%。该菌株的高效反硝化效果的适宜温度范围为25?30 °C;最适pH为中性偏碱;适宜的COD/NO3?-N为4:1以上;最佳溶解氧浓度在2.5 mg/L。【结论】从长期稳定运行的SBR反应器中筛选获得一株高效好氧反硝化菌Pseudomonas T13,硝酸盐还原酶比例占脱氮酶基因的30%以上,通过运行条件优化获得硝氮去除率达到90%以上,对强化废水脱氮工艺具有良好应用价值。     

反硝化除磷菌筛选及其特性研究

【目的】研究反硝化除磷菌特性。【方法】通过微生物筛选和生物学特性研究方法,从对虾养殖池塘中筛选出多株可在有氧条件下同时具有反硝化除磷功能的菌种。【结果】菌株LY-1可在18 h内将初始量为10 mg/L的亚硝酸盐氮降低至0.04 mg/L,PO43?-P降低至0.05 mg/L。在DO浓度为5.0?5.9 mg/L时,该菌反硝化除磷率近100%。试验选取具有反硝化除磷功能的枯草芽孢杆菌为阳性对照菌,大肠杆菌为阴性对照菌,比较研究了菌株LY-1在不同pH、温度、盐度、PO43?-P浓度、亚硝酸盐浓度时反硝化除磷的强弱,在pH为5?9范围时,该菌亚硝酸盐氮去除率近99%,PO43?-P去除率86%;温度为30°C时,该菌反硝化除磷率近100%;盐度为5‰?15‰、PO43?-P浓度为10 mg/L、亚硝酸盐氮浓度为20 mg/L时,该菌亚硝酸盐氮和PO43?-P去除率均可达99%。【结论】菌株LY-1反硝化除磷性能显著高于对照菌(P<0.05)。通过菌株LY-1形态学观察、生理生化及16S rRNA基因序列分析,初步鉴定为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)。     

一株好氧反硝化细菌的分离鉴定及反硝化特性研究

通过对采集水样进行富集培养,利用溴百里酚蓝( BTB)选择性培养基初筛和活性测定复筛得到一株好氧反硝化细菌N22’,发现该菌在好氧条件下能有效去除培养液中的NO3--N.硝酸盐氮初始浓度为125 mg/L,培养40h后硝酸盐氮去除率达86.39％;扫描电镜照片显示,菌株N22’为短杆菌,无鞭毛,大小约为(0.75-1.25)μm×(0.5-0.75) μm范围内,菌落表面呈乳白色.通过形态、生理生化特征及16S rRNA基因序列分析,初步判断菌株N22’为不动杆菌属Acinetobacter sp..反硝化性能测试结果表明,该菌反硝化作用的最适温度为25-30℃,pH值7.0.     

Zn(II)对好氧反硝化菌Acinetobacter sp. JR-142的代谢活性影响

【目的】研究不同Zn(Ⅱ)浓度对好氧反硝化菌Acinetobacter sp.JR-142生理活性,尤其是反硝化代谢特性的影响。【方法】筛选一株好氧反硝化菌,优化了最佳活性条件;分析了不同Zn(Ⅱ)浓度对生长曲线和反硝化效率的影响以及对细胞形态的影响;明晰了不同Zn(Ⅱ)浓度条件下,细胞特征活性酶-硝酸盐还原酶和亚硝酸盐还原酶的活性变化情况,分析了不同活性同关键酶的编码基因napA和nirS的相对表达量之间的规律。【结果】获得一株具有好氧反硝化功能的菌株,命名为JR-142,经鉴定为不动杆菌Acinetobacter sp.。在以琥珀酸钠为碳源,C/N为6,pH为7.0,温度30℃,转速为180 r/min的条件下,好氧反硝化活性最高。结果表明当Zn(Ⅱ)浓度为3.25 mg/L时,对菌株的生长及好氧反硝化速率有促进作用;当Zn(Ⅱ)浓度为52 mg/L以上浓度时,菌株的生长及反硝化速率均受到抑制。酶活及关键基因napA、nirS的定量分析结果显示,对照组及JR+0.05处理组的硝酸盐还原酶NR、亚硝酸盐还原酶NiR活性均高于JR+0.8处理组,在24 h时,JR+0.05 Zn(Ⅱ)处理组中,细胞的关键好氧反硝化基因napA及nirS的相对表达量显著高于对照组,这进一步说明3.25 mg/L Zn(Ⅱ)可以促进好氧反硝化过程,而在24 h及32 h时对照组及JR+0.05处理组的基因相对表达量远高于JR+0.8处理组,也说明52 mg/L Zn(Ⅱ)则会对反应产生抑制。【结论】探究并系统分析了不同Zn(Ⅱ)浓度对不动杆菌Acinetobacter sp.JR-142生长繁殖以及和在重金属锌离子存在的情况下影响好氧反硝化生理活性的影响,为后续硝酸盐-重金属复合污染废水的生物处理技术提供了数据指导。     

一个氨氧化菌群的筛选及除氮特性

摘要:【目的】筛选耐受低C/N比、高氨氮环境的高效氨氧化菌群,为开发新型氨氮去除菌剂奠定基础。【方法】采用多点取样、低C/N比、高浓度氨氮废水强行驯化、驯化液连续梯度稀释等步骤,筛选具有高效去除铵氮能力的氨氧化菌群,并考察不同C/N比、摇床转速和铵氮浓度下目的菌群去除铵氮的特性;分离培养目的菌群中的优势菌株,经形态学观察、生理生化特性测定和16S rRNA序列分析对菌株进行鉴定。【结果】筛选到了3个具有较强去除铵氮能力的氨氧化菌群,其中以JQ8活性最好,对初始NH4+ -N 17.86 mmol/L、C/N比为4的合成废水处理6 d后,NH4+-N去除率达到97.01%;在C/N≥4、NH4+-N≤28.57 mmol/L环境下,菌群JQ8对溶液中NH4+-N的6 d去除率均可达95%,净除氮率接近80%。实验室模拟好氧活性污泥处理系统处理线路板工业废水,用菌群JQ8对系统强化处理7 d后NH4+-N和TN去除率分别达到87.8%和67.9%。分析菌群JQ8组成发现,Defluvibacter sp.、Paracoccus sp．和Aquamicrobium sp．细菌为其主要优势菌株。【结论】从垃圾渗滤液中筛选到一个具有较强铵氮去除能力的氨氧化菌群JQ8,可耐受较低C/N比和高氨氮环境,在强化污水处理系统对工业废水氨氮处理中,表现出良好的效果。     

好氧反硝化细菌碳氮代谢特点及途径的研究进展

好氧反硝化作用的发现打破了反硝化只能在严格厌氧条件下进行的传统认知,为生物脱氮提供了一条新的途径,已成为近些年的研究热点。碳源可为好氧反硝化过程提供能量和电子供体,其代谢难易程度直接影响着好氧反硝化细菌的脱氮效率,因此有必要明确碳源在好氧反硝化脱氮过程中的代谢机理。基于此,本文阐述了好氧反硝化细菌的种类及其对硝态氮与亚硝态氮的代谢途径;系统分析了不同好氧反硝化细菌对碳氮源代谢的差异与代谢机理;综合分析了碳代谢差异对好氧反硝化脱氮过程的影响,并对未来的研究方向进行了展望,旨在深入理解好氧反硝化细菌同时去除碳氮的机理,为提高废水生物脱氮除碳效率提供理论依据。     

一株高效去除亚硝酸氮细菌的分离鉴定及其脱氮特性研究

【目的】从南美白对虾养殖塘中分离到高效去除亚硝酸氮的细菌, 对其分类和脱氮特性进行了研究。【方法】 以除亚硝酸氮为主要指标, 取养殖塘底层水样分离筛选菌株; 依据16S rRNA基因序列和生理生化特征初步鉴定菌株; 研究不同碳源、碳氮比、起始pH、温度、摇床转速和氯化钠浓度对反硝化除亚硝酸氮的影响, 并考查了菌株对硝酸氮和氨氮的利用情况。【结果】得到的菌株中菌株FP6活性最高, 初步鉴定菌株FP6属于地衣芽孢杆菌。菌株FP6的生长最适脱氮碳源为蔗糖, 菌株FP6去除亚硝酸氮有高活性的条件范围为: C/N值15?25、起始pH 7.0?10.0、温度20 °C?37 °C、摇床转速0?200 r/min和氯化钠浓度0?40 g/L。菌株FP6对硝酸氮和氨氮都有一定的去除能力, 利用硝酸氮时不积累亚硝酸氮。【结论】地衣芽孢杆菌FP6具有优良的除亚硝氮特性, 适宜的温度、pH和盐度范围较宽。     

池塘氮循环中各种细菌与理化因子的相关性研究

对精养鱼池的水体及淤泥进行多次采样,用统计学分析处理,结果表明：硝化类细菌总体上与各主要理化因子的相关性较强（R＞0．60）,其中氨化菌主要与溶氧相关程度较高;反硝化菌主要与有效磷相关程度较高;亚硝化菌主要与氨氮负相关程度较高;硝化菌主要与亚硝酸盐相关程度较高。硝化类细菌与异养菌之间的相关性则更强,如反硝化菌与厌养菌（R＝0．944,P＝0．001）、拓硝化菌和好氧异养菌（R＝0．832,P＝0．003）皆显正相关,亚硝化菌和厌氧异养菌（R＝－0．76,P＝0．009）显负相关;而在硝化类细菌之间的相关程度却较弱（R＜0．60）,表明池塘硝化类细菌对水质具有一定的调控作用,但相互之间的依赖性不强,各自相对独立地发挥作用。     

Fully coupled activated sludge model (FCASM): Model development

A sub-microscopic mechanism model named Fully Coupled Activated Sludge Model (FCASM) about biological nutrient removal in the wastewater treatment process was developed in the present study. The functional organisms existing simultaneously in the activated sludge system were separated into eight groups, including aerobic heterotrophic organisms, nitrite reducing organisms, nitrate reducing organisms, ammonium oxidizing autotrophs, nitrite oxidizing autotrophs, non-denitrifying phosphorus-accumulating organisms (PAOs), denitrifying phosphorus-accumulating bacteria (DPB), and glycogen-accumulating organisms (GAOs). In FCASM, the interaction relationships of the eight functional microorganisms were taken fully into account. FCASM could model biological nitrogen removal via nitrite by splitting nitrification process and denitrification process into two-step reactions, and the autotrophs and denitrifying organisms were divided into two groups, respectively. What’s important, FCASM included the anaerobic maintenance processes of sequential utilization of polyphosphate followed by glycogen for PAOs and DPB and glycolysis of the intracellular stored glycogen for GAOs.     

反硝化聚磷菌及其脱氮除磷机理研究进展

水体富营养化是当前水环境保护工作的重点关注问题,微生物修复富营养化水体具有高效、低耗且不产生二次污染等特点,已经成为富营养化水体生态修复的一种重要方式。近年来,对反硝化聚磷菌的研究及其在污水处理工艺中的应用越来越广泛。不同于传统的反硝化细菌联合聚磷菌去除氮磷工艺,反硝化聚磷菌在交替厌氧、缺氧/好氧条件下能同时进行脱氮除磷而被广泛关注与研究。值得注意的是,近几年报道的部分微生物仅在好氧条件下就可进行同时脱氮除磷,但是其脱氮除磷机理仍未理清。基于此,文中总结了目前发现的反硝化聚磷菌和同时硝化反硝化聚磷微生物的种类及特点,并对其脱氮与除磷的关系及其机理进行了系统性分析,对目前反硝化除磷存在的问题进行了梳理,最后对今后的研究方向进行了展望,以期为完善反硝化聚磷菌的脱氮除磷机理及工艺改进提供参考。     

亚硝酸盐对污水生物除磷影响的研究进展

亚硝酸盐作为生物硝化和反硝化的中间产物, 存在于污水生物脱氮除磷系统中。对于生物强化除磷工艺亚硝酸盐既是电子受体用于反硝化除磷, 同时又是抑制剂影响生物除磷过程。本文综述了聚磷菌在厌氧、好氧和缺氧环境中的代谢机理, 在此基础上分别从好氧除磷和反硝化除磷两方面介绍了亚硝酸盐对污水生物除磷影响的研究, 同时概述了亚硝酸盐对生物除磷的抑制机理, 并对该领域的研究提出了个人见解。     

好氧反硝化菌的分离鉴定及特性研究

从土壤中分离到1株能以硝酸钠为氮源进行好氧反硝化作用的细菌,命名为Rhodococcussp.DN,分离菌株革兰氏染色为阳性,球状或杆状,菌落颜色为橙红色。该细菌能以乙酰胺为惟一碳源和氮源,能进行氨化和硝化作用并产生亚硝酸。部分长度的16S rDNA序列分析表明,所分离的细菌与Rhodococcus ruber的16S rDNA序列具有99%相似性。     

Mixed culture of nitrifying bacteria and denitrifying bacteria for simultaneous nitrification and denitrification

A mixed culture containing nitrifying bacteria and denitrifying bacteria was investigated for aerobic simultaneous nitrification and denitrification. A mixture of NaHCO₃ and CH₃COONa was selected as the appropriate carbon source for cell growth and nitrogen removal, the concentrations of carbon and nitrogen sources were also examined. Ammonia could be oxidized aerobically to nitrite by the mixed culture, and the intermediate nitrite was then reduced to dinitrogen gas. No nitrite was detected during the process. 0.212 g of ammonia/l could be removed in 30 h and nitrate could not be utilized aerobically by the mixed culture. Nitrite could be degraded aerobically as well as anaerobically. Very little ammonia was degraded anaerobically, but the ability to degrade ammonia could be recovered even after oxygen had been supplied for 42 h.     

深松与包膜尿素对玉米田土壤氮素转化及利用的影响

耕作方式和氮肥施用是影响土壤中氮肥转化、利用效率和作物产量的重要因素。通过夏玉米田的2a(2011—2012)定位试验,研究了两种耕作方式(深松、旋耕)配合不同尿素类型(包膜尿素、普通尿素)的施用对玉米田土壤硝态氮和铵态氮含量、脲酶活性、硝化细菌和反硝化细菌数量、玉米产量以及氮肥农学效率的影响。研究结果表明:相同耕作方式下,包膜尿素处理土壤中脲酶活性较稳定,且增加了旱田土壤亚硝酸细菌数量而降低了反硝化细菌数量,有利于土壤硝态氮含量的提高,尤其是作物生长的中后期;包膜尿素处理的产量比普通尿素提高7.25%—10.82%,同时提高氮肥农学效率。深松处理增加了土壤中的反硝化细菌数量,配合施用包膜尿素进一步提高了土壤脲酶活性,增加了亚硝酸细菌数量;旋耕与包膜尿素配合施用在一段时期内能显著增加土壤硝态氮含量,减少反硝化细菌数量。深松配合包膜尿素处理能够显著的增加玉米产量,2a分别比旋耕配合包膜尿素增加1.41%和10.62%。因此,深松措施配合施用包膜尿素能够增强土壤脲酶活性,增加亚硝酸细菌数量,提高氮素转化速率,增加作物产量和氮肥农学效率,其稳产效果在干旱年份尤为显著。