沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)CQV97对无机三态氮共存水体中氮素的去除效率及其影响因素

研究水体环境因素(温度、光照和pH)、小分子有机碳和有机氮化合物对一株具有高效脱氮潜力的沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)CQV97在无机三态氮共存体系中脱除无机三态氮的影响规律。结果显示,该菌株在20~40℃,500~5 000lux,pH 6.0~9.0环境条件下,能够脱除高浓度无机三态氮(其中亚硝氮不低于40mg·L-1),表明该菌株具有较强的适应复杂环境的能力;以乙酸钠/乙醇为唯一碳源时,该菌株能有效地去除无机三态氮,而以葡萄糖为唯一碳源时,能有效去除硝氮,但不能去除氨氮,亚硝氮明显积累,表明环境中小分子有机碳源影响菌体对无机三态氮的去除能力;体系中添加高浓度(120mg·L-1)蛋白胨或尿素时,由于有机氮降解的释氨作用,菌体对氨氮的去除能力受到明显抑制,氨氮积累明显,13d时氨氮去除率仅分别为16%(蛋白胨)和6%(尿素),但硝氮和亚硝氮的去除能力并没有受到明显影响。异位处理实际水体结果表明,菌株可使水体中氨氮含量明显降低、硝氮和亚硝氮被完全去除。综上,沼泽红假单胞菌CQV97菌株环境适应能力强,具有高效脱除水体无机三态氮的应用潜力,这为进一步开发高效脱氮微生物制剂及其合理使用奠定了基础。     

有机碳对海洋着色菌YL28去除无机三态氮的影响

【目的】在无机三态氮(氨氮、亚硝氮和硝氮)共存的模拟海水水体中,阐明有机碳尤其是海藻寡糖对海洋着色菌(Marichromatium gracile)YL28生长及去除无机三态氮的影响规律。【方法】采用次溴酸钠氧化法、N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法和紫外分光光度法分别测定水体中氨氮、亚硝氮和硝氮的含量,菌体生物量采用比浊法测定。【结果】在光照厌氧环境中,小分子有机酸盐(乙酸钠、丙酮酸钠、琥珀酸钠和柠檬酸钠)是YL28生长和去除无机三态氮的良好有机碳,亚硝氮、硝氮和氨氮去除率分别达到97.92%、99.98%、73.23%-87.15%。单糖(葡萄糖和果糖)、双糖(麦芽糖和蔗糖)和寡糖(壳寡糖和海藻寡糖)是YL28可利用的有机碳,亚硝氮和硝氮去除率分别达到99%和87%以上,氨氮去除率在44.82%-54.53%之间。多糖(β-环糊精、淀粉、黄原胶、琼脂粉、海藻酸钠和卡拉胶)不是菌体利用和去除无机三态氮的有机碳。酵母提取物可作为菌体生长、去除硝氮和亚硝氮的良好有机碳,但严重抑制氨氮去除。海藻酸钠、β-环糊精和卡拉胶分别与乙酸钠共存时,YL28生长和对无机三态氮去除能力与乙酸钠为唯一有机碳的水平相当。乙酸钠体系中添加海藻寡糖,YL28生长速率、最大生物量以及氨氮的去除速率和最大去除率均升高,添加酵母提取物时,生长速率和最大生物量升高,但氨氮去除速率和最大去除率降低。黑暗厌氧环境下,以乙酸钠和氨氮为唯一有机碳和氮源时,YL28不生长,但在无机三态氮共存时,则能良好生长并去除无机三态氮。【结论】在无机三态氮共存海水体系和厌氧条件下,无论是光照还是黑暗环境,YL28均能良好地生长和去除无机三态氮,小分子有机酸盐(乙酸钠、丙酮酸钠、琥珀酸钠、柠檬酸钠)是其良好的有机碳,相对而言,乙酸钠和丙酮酸钠更好。海藻寡糖与乙酸钠复合可提高菌体生长和脱氮能力。本研究为研制开发高效脱氮微生物制剂及其合理性应用提供了指导。     

以亚硝氮为唯一氮源生长的海洋紫色硫细菌去除无机三态氮

【目的】揭示以亚硝氮为唯一氮源生长的海洋紫色硫细菌去除水体中无机三态氮的特征和规律。【方法】在光照厌氧环境下,以乙酸盐为唯一有机物,在分别以氨氮、亚硝态氮、硝态氮为唯一氮源和三氮共存的模拟水体中,采用Nessler’s试剂分光光度法、N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法和紫外分光光度法分别测定水体中氨氮、亚硝态氮和硝态氮的含量,比浊法测定菌体生物量。【结果】随着时间的延长,海洋紫色硫细菌Marichromatium gracile YL28分别在氨氮、亚硝态氮和硝态氮为唯一氮源的水体中对三氮的去除量增加,生物量增大,水体pH升高,并逐渐趋于平衡;YL28对氨氮的最大去除量和最大耐受浓度分别为9.64 mmol/L和36.64 mmol/L,当氨氮浓度低于3.21 mmol/L时,去除率可达97.61%以上;与氨氮相比,以亚硝态氮和硝态氮为唯一氮源,菌体的生长速率、生物量和水体最终pH较低,但对亚硝态氮和硝态氮的去除速率和去除量仍然很高,当亚硝态氮和硝态氮浓度分别达13.50 mmol/L和22.90 mmol/L时,YL28仍能够完全去除。在三氮共存的水体中,YL28也能良好的去除无机三态氮,对亚硝态氮和硝态氮去除能力更强。【结论】在模拟水体中,海洋紫色硫细菌YL28能够分别以氨氮、亚硝态氮和硝态氮为唯一氮源生长,具有良好的耐受和去除无机三态氮的能力,尤其对亚硝态氮具有良好的去除能力。本研究为进一步开发高效脱氮,尤其是去除亚硝态氮的不产氧光合细菌水质调节剂奠定了基础,也为微生物制剂的合理应用提供参考。     

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。     

4种理化因子对菌株XH1硝化效果的影响

【背景】基于硝化菌群的富集培养技术可高效稳定地去除养殖水体中的有害氮素,而当前在水产养殖领域有关硝化菌群定向培育及硝化功能菌株的研究较少。【目的】研究不同盐度、pH、温度、通气量条件下硝化菌群分离菌株XH1的生长及其对氨氮和亚硝氮的去除效果。【方法】设置不同梯度的盐度、pH、温度、通气量条件,通过计数菌量、测定氨氮及亚硝氮的浓度变化,比较不同条件下菌株XH1的生长及其对氨氮和亚硝氮的影响。【结果】菌株XH1可在盐度5‰-35‰、pH 6.0-9.0、温度15-45°C和通气量0.5-1 V/(V·min)的条件下生长良好,菌量最高可达2.34×109cells/mL;在盐度5‰-35‰、pH 6.0-9.0、温度15-30°C、通气量0.5 V/(V·min)的条件下,对氨氮的去除效果显著(P0.05),在第1-3天对培养液中氨氮的最高去除率可达86%-97%,但培养液中的氨氮浓度先降后升;对亚硝氮的最高去除率达68%。【结论】菌株XH1对盐度、pH、温度等主要环境因子具有良好的适应性,其对水体氨氮的去除效果良好,可作为中低盐度养殖池塘水体氨氮防控菌剂产品研发的备选菌株。     

光氧环境对紫色硫细菌YL28去除无机三态氮的影响

【背景】光和氧是制约光合细菌生长代谢进而影响其除氮效果的重要因素。不产氧光合细菌紫色硫细菌——海洋着色菌(Marichromatium gracile) YL28能以亚硝氮为唯一氮源进行光合生长,对高浓度无机三态氮具有良好去除能力。【目的】阐明YL28菌株除氮效率与光氧环境的交互联系,获得其生物除氮的最适光氧条件。【方法】以高浓度无机三态氮共存海水水体为研究体系,在有光/无光条件下考查装样量(表征体系溶氧状态)对YL28菌株生物除氮活性的影响,并通过响应面分析法对装样量、光照强度和光周期3个主要因素进行优化。【结果】光照且氧浓度较低时(80%装样量),YL28具有最佳生长和无机三态氮去除能力;装样量在10%-100%时,菌体生物量(OD_(660))在0.938-2.719之间,当氨氮、亚硝氮和硝氮分别为7.16、5.67和4.83mmol/L时,其去除率分别在71.44%-89.09%、99.22%-99.83%和91.60%-97.33%。黑暗条件下,装样量在20%-100%时,氨氮、亚硝氮和硝氮去除率分别在48.07%-64.27%、73.51%-86.42%和42.57%-46.34%,但菌体生物量(OD_(660)为0.615-0.903)明显降低。通过响应面优化,当装样量、光照强度和光周期分别为80.0%(溶氧量约为0.32 mg/L)、2 800 lx和24L:0D时,细胞生长和氨氮去除活性达到最佳状态,分别比优化前提高了21.28%和14.11%。在实际应用中,选取72%-89%装样量(溶氧量约为0.26-0.63mg/L)、2240-3460lx光照强度和21L:3D-24L:0D光周期,细胞活性可达95%以上。【结论】80%装样量有助于促进菌体光照生长和除氮;在黑暗有氧和无氧环境下,YL28菌株也具有较好除氮活性,这为不产氧光合细菌在生物反应器中高效去除无机三态氮的应用提供了有价值的参考数据。     

亚硝氮对海洋着色菌亚硝氮和氨氮去除以及光合色素合成的影响

【目的】在以亚硝氮为唯一氮源和亚硝氮-氨氮共存体系中,考察和分析海洋着色菌(Marichromatium gracile) YL28菌株对水体亚硝氮的环境适应能力。【方法】采用分光光度法分析亚硝氮、氨氮去除效率以及亚硝氮对菌体生物量和色素含量的影响,采用薄层层析法分析亚硝氮对菌体光合色素组成的影响。【结果】YL28菌株能以亚硝氮为唯一氮源生长,主要积累2种细菌叶绿素(BChl)组分(BChl aTHGG和BChl ap)、1种细菌脱镁叶绿素(Bphe)和玫红品(Rhodopin)、螺菌黄质(Spirilloxanthin)、脱水紫菌红醇(Anhydrorhodovibrin)、番茄红素(Lycopene) 4种类胡萝卜素(Car);YL28生物量和对亚硝氮的去除效率随亚硝氮浓度升高而降低,完全去除亚硝氮的浓度可达200 mg/L以上;当亚硝氮浓度高于25 mg/L,单位质量菌体BChl a和Car总量降低,BChl a和Car合成的末端产物(BChl ap和Spirilloxanthin)以及Bphe相对含量升高,其它4种色素组分相对含量则降低,但Car与BChl a相对含量的比值未见明显变化。当亚硝氮-氨氮共存时,YL28菌株对亚硝氮的耐受能力和去除能力明显提高,完全去除亚硝氮的浓度可达300 mg/L以上;氨氮减缓了亚硝氮对光合色素合成的抑制作用,提高了菌体色素合成总量,各色素组分相对含量的变化与亚硝氮为唯一氮源时的变化规律一致。【结论】YL28菌株能高效去除亚硝氮,亚硝氮对菌株生长和光合色素的合成有抑制作用,但氨氮能明显提高YL28菌株对亚硝氮的适应能力。这为进一步开发高效脱除亚硝氮的APB水质调节剂奠定了基础。     

海洋着色菌YL28对含沉积物的海水养殖水体氮污染去除效应的研究

用含有沉积物的氮化物污染实际水体作为测定体系,通过测定水体无机三态氮、总氮、COD、pH以及沉积物总氮、COD和对4种代谢酶活性的动力学过程的监测,评价了一株不产氧光合细菌——海洋着色菌(Marichromatium gracile)YL28对海水实际养殖水体脱氮效应。结果表明:水体本身具有一定的自净作用;与对照组相比,YL28组水体氨氮、亚硝氮、硝氮、沉积物总氮和COD的残留率明显降低(P0.05),在6~10d内水体COD明显升高,水体总氮和pH未见显著差异。处理过程中,在特定的时间范围内,转化酶、蛋白酶、脲酶和脱氢酶活性明显升高(P0.05),与沉积物总氮和COD去除规律相吻合。由此可见,添加YL28对污染海水养殖水体中无机三态氮、沉积物有机氮化物和有机碳化物具有明显的去除作用,本研究为海水养殖微生态水质修复剂的开发和应用奠定基础。     

水质净化酵母菌的分离筛选及鉴定

摘要:【目的】针对目前水产养殖专用优良菌种资源缺乏的现状,从养殖环境和养殖生物体中分离筛选具有水质净化功能的酵母菌,并对优良菌株进行鉴定。【方法】在低温和常温条件下从皮皮虾、南美白对虾肠道及养殖池底质活性污泥中分离具有水质净化功能的酵母菌,在模拟水体中对分离菌株的水质净化能力进行筛选,并对优良菌株采用形态、生理生化实验及5.8S rDNA ITS序列分析进行鉴定。【结果】从3种介质中共分离到酵母菌37株,其中常温分离16株,低温分离21株。水质净化实验结果表明,常温分离的16株酵母菌中有5株,低温分离的21株酵母菌中有6株对模拟水体中亚硝态氮和氨氮有显著的去除效果;其中低温分离的DN9和常温分离的CN6 48h能将10.64mg/L的亚硝态氮彻底转化,96h对630mg/L CODcr的去除率分别达52%和67%。DN9和CN6均产红色色素,经形态特征、生理生化特性及5.8S rDNA基因序列分析,鉴定菌株CN6为沼泽生红冬胞酵母(Rhodosporidium paludigenum),DN9为胶红酵母(Rhodotorula mucilaginosa)。【结论】红酵母DN9和CN6能有效去除养殖水体中的有机污染物和亚硝态氮,有望开发成 水产养殖水质净化高效微生态制剂。     

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。     

一株耐盐的卓贝儿氏菌(Zobellella sp.)的分离鉴定及其硝酸盐还原能力

【背景】好氧反硝化是指在有氧条件下进行反硝化作用,使得硝化和反硝化过程能够在同一反应器中同时发生,是废水脱氮最具竞争力的技术。红树林湿地中蕴藏着丰富的微生物资源,分布着大量好氧反硝化微生物。【目的】了解耐盐微生物的脱氮机制,为含盐废水生物脱氮的工程实践提供理论依据,对一株分离于红树林湿地中的耐盐好氧细菌A63的硝酸盐异化还原能力进行分析。【方法】利用形态学特征及16S rRNA基因序列测定分析,对其种属进行了鉴定,采用单因子实验测定该菌在不同环境因子下的硝酸盐还原能力,并对其反硝化脱氮条件进行了优化。【结果】初步判定该菌株为卓贝儿氏菌(Zobellellasp.),其能在盐度0%-10%、pH5.0-10.0、温度20-40°C范围内进行反硝化脱氮和硝酸盐异化还原为氨(dissimilatorynitratereductiontoammonium,DNRA)作用。菌株A63最适生长碳源为柠檬酸钠(1.2 g/L),适宜脱氮盐度为3%、pH 7.0-7.5、温度30-35°C,且C/N为10。在最适脱氮条件下,该菌株12h内能将培养基中208.8mg/L硝态氮降至0,且仅有少量铵态氮生成,无亚硝态氮积累,脱氮率高达99%。此外,该菌株在高盐度、低C/N比、弱酸性和低温等不利生境中DNRA作用显著。【结论】细菌A63生长范围宽,脱氮效率显著,适用于海水养殖废水处理。研究为今后开发高效含盐废水生物脱氮工艺奠定了基础,对于加深氮素转化规律的认识、丰富生物脱氮理论有着重要意义。     

耐高浓度氨氮的异养硝化好氧反硝化菌株U1的鉴定及其脱氮特性

【背景】城市垃圾渗滤液是一种成分复杂的有机废水,含氮量高,如果未经处理直接排放到环境中会造成严重的环境污染。【目的】筛选可以耐受垃圾渗滤液中高浓度氨氮并高效去除污水中氮素的异养硝化好氧反硝化菌株,为解决垃圾渗滤液的氮素污染提供功能菌株。【方法】从垃圾渗滤液中筛选分离能耐受高氨氮浓度的菌株,通过测定各菌株的脱氮能力,筛选到一株脱氮能力最强的菌株,命名为U1,通过测定16S rRNA基因序列和生理生化特性确定该菌株为铜绿假单胞菌。进一步研究了菌株U1在不同初始氨氮浓度、碳源、转速、初始pH、碳氮比等单因素变量下的脱氮能力,并结合L₉（3⁴）正交试验研究了菌株U1的最佳脱氮条件。【结果】分离出一株铜绿假单胞菌并命名为U1。该菌株的最优脱氮条件为:初始氨氮浓度为1 000 mg/L,红糖和柠檬酸三钠的混合碳源,pH 6.0,C/N为10,转速为130 r/min,菌株U1的最大总氮去除率为64.37%,最大氨氮去除率为76.73%。对于总氮和氨氮含量分别是2 345 mg/L和1 473.8 mg/L的垃圾渗滤液,菌株U1最大总氮去除率为27.86%...     

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。     

Nitrate removal in closed-system aquaculture by columnar denitrification.

The columnar denitrification method of nitrate-nitrogen removal from high-density, closed system, salmonid aquaculture was investigated and found to be feasible. However, adequate chemical monitoring was found to be necessary for the optimization and quality control of this method. When methanol-carbon was not balanced with inlet nitrate-nitrogen, the column effluent became unsatisfactory for closed-system fish culture due to the presence of excess amounts of nitrite, ammonia, sulfide, and dissolved organic carbon. Sulfide production was also influenced by column maturity and residence time. Methane-carbon was found to be unsatisfactory as an exogenous carbon source. Endogenous carbon could not support high removal efficiencies. Freshwater columns adpated readily to an artificial seawater with a salinity of 18% without observable inhibition. Scanning electron microscopy revealed that the bacterial flora was mainly rod forms with the Peritricha (protozoa) dominating as the primary consumers. Denitrifying bacteria isolated from freshwater columns were tentatively identified as species of Pseudomonas and Alcaligenes. A pilot plant column was found to behave in a manner similar to the laboratory columns except that nitrite production was never observed.     

典型对虾养殖水体中参与硝化与反硝化过程的微生物群落结构

【目的】本研究旨在分析典型虾塘养殖水体中参与氮循环关键过程的菌群多样性,为指导实际对虾养殖水体中NH 4+和NO 2-的微生物降解、水体氮素污染控制以及虾塘养殖氮素循环的有效管理提供科学依据。【方法】使用聚合酶链式反应及变性梯度凝胶电泳技术(Polymerase Chain Reaction-Denaturing Gradient GelElectrophoresis,PCR-DGGE)从8个不同地点的虾塘水样中确定代表性水样,以此为典型水样进行研究,构建了氨单加氧酶基因(amoA)、亚硝酸盐氧化还原酶基因(nxrA)、亚硝酸盐还原酶基因(nirS)的克隆文库。利用限制性片段长度多态性(Restriction Fragment Length Polymorphism,RFLP)技术将克隆文库进行酶切分析。【结果】通过序列多态性分析,表明amoA基因克隆文库中所有序列都属于变形杆菌门β亚纲(β-Proteobacteria),分别为亚硝化单细胞菌属(Nitrosomonas)(81%)和亚硝化螺旋菌属(Nitrosospira)(19%)2个属。nxrA基因克隆文库检测到α-Proteobacteria和δ-Proteobacteria两个亚纲,其中硝化杆菌属(Nitrobacter)是优势菌群,占整个文库的92%,仅有一个类群属于δ亚纲的脱硫杆菌科(Desulfobacteraceae)(8%)。nirS基因文库群落结构相对于amoA和nxrA基因文库较复杂,分别为α-Proteobacteria、β-Proteobacteria亚纲和Actinobacteria,序列分析表明,25%的类群为固氮弧菌属(Azoarcus),25%的类群为(Polymorphum),20%的类群为需氧去氮菌属(Thauera),10%的类群为(Sophophora),10%的的类群为链霉菌属(Streptomyces),5%的类群为(Brachymonas),5%的类群为(Ruegeria)。【结论】典型虾塘养殖水环境中氮素循环关键过程的菌群多样性丰富,其中亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)和硝化杆菌属(Nitrobacter)分别是此环境中主要的氨氧化作用推动者和亚硝酸盐氧化作用推动者,而在反硝化重要环节中,固氮弧菌属等多种菌群都起着推动作用。     

Nitrification-denitrification via nitrite accumulation for nitrogen removal from wastewaters

The biological nitrification-denitrification process is used extensively for removal of ammonia nitrogen from wastewaters. Saves in aeration, organic matter (for denitrification) and surplus sludge are achievable if nitrite accumulation is possible in the nitrification step. In this paper, operational parameters were studied for each process for maximum nitrite accumulation in the nitrification step and nitrite adaptation in the denitrification step. Nitrite accumulation during nitrification can be controlled by the dissolved oxygen (DO) concentration, presenting a maximum of 65% at around 0.7 mg DO/L. Denitrification can be adapted to nitrite and the process is stable if nitrite in the reactor is keep low. The performance of a continuous stirred tank reactor (CSTR) and an up flow sludge blanket reactor (USB) were compared. Once the operational parameters were established, a CSTR for nitrification and an USB reactor for denitrification were operated in series for 25 days. The process was stable and a steady state was maintained for 20 days, and 93.5% of overall nitrogen removal was achieved in the nitrification-denitrification via the nitrite process.     

Comparison of biological removal via nitrite with real-time control using aerobic granular sludge and flocculent activated sludge

The process of nitrification–denitrification via nitrite for nitrogen removal under real-time control mode was tested in two laboratory-scale sequencing batch reactors (SBRs) with flocculent activated sludge (R1) and aerobic granular sludge (R2) to compare operational performance and real-time control strategies. The results showed that the average ammonia nitrogen, total inorganic nitrogen (TIN), and chemical oxygen demand (COD) removal during aeration phase were 97.6%, 57.0%, and 90.1% in R2 compared with 98.6%, 48.7%, and 88.1% in R1. The TIN removed in both SBRs was partially due to the presence of simultaneous nitrification–denitrification via nitrite, especially in R2. The specific nitrification and denitrification rates in R2 were 0.0416 mgNH₄⁺–N/gSS-min and 0.1889 mgNO_X⁻–N/gSS-min, which were 1.48 times and 1.35 times that of R1. The higher rates for COD removal, nitrification, and denitrification were achieved in R2 than R1 with similar influent quality. Dissolved oxygen (DO), pH, and oxidization reduction potential, corresponding to nutrient variations, were used as diagnostic parameters to control the organic carbon degradation and nitrification–denitrification via nitrite processes in both SBRs. The online control strategy of granular SBR was similar to that of the SBR with flocculent activated sludge. However, a unique U-type pattern on the DO curve in granular SBR was different from SBR with flocculent activated sludge in aerobic phase.     

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。