好氧反硝化菌

<正>养殖水体氮素污染问题是目前困扰我国水产养殖业可持续发展的一大难题。生物脱氮技术被认为是目前最具发展前景的水体脱氮技术,其效果的优劣与所采用菌株的特性密切相关。传统反硝化细菌仅能在厌氧及低氧条件下发挥脱氮作用,与养殖水体的高溶氧环境矛盾,而好氧反硝化细菌则可在高溶氧环境中发挥脱氮作用,显著提高生物脱氮技术在养殖水体中的应用效果,实现养殖水体的绿色、零污染脱氮。因而,对好氧反硝化细菌开展高效选育方法的研究,找到可适应养殖水体水环境的微生物菌株具有重要的理论价值和经济价值。     

好氧反硝化菌脱氮特性研究进展

好氧反硝化菌的发现,是对传统反硝化理论的丰富与突破. 由于其在脱氮方面的独特优势,已成为目前废水生物脱氮领域研究的热点. 好氧反硝化菌能够在有氧条件下,利用有机碳源生长的同时将含氮化合物反硝化生成N2等气态氮化物,多数还能同时进行异养硝化作用,将铵态氮直接转化为含氮气体. 本文从电子理论、反硝化酶系等方面对目前已分离出的一些好氧反硝化菌的脱氮特性及其脱氮机理进行探讨,分析了溶解氧、碳源类型及C/N等环境条件对其脱氮作用的影响,介绍了好氧反硝化菌的筛选方法及应用现状,对其应用前景和发展方向进行了展望.     

北京典型景观水体好氧反硝化菌组成特征

好氧反硝化菌对环境水体氮素的循环起到非常重要的作用。对北京市6个典型景观水体中好氧反硝化菌进行富集培养和分离,并开展菌株的16S rRNA基因测序和组成特征分析。结果表明,从6个水体中共富集分离得到80株好氧反硝化菌,均为变形菌门 (Proteobacteria),聚类于其3个纲(α-Proteobacteria、β-Proteobacteria、γ-Proteobacteria),分属于9个属,31个物种。其中90%左右的菌株具有良好的好氧反硝化能力,是水体进行生物脱氮修复的重要微生物基础。在不同景观水体中,好氧反硝化菌表现出较为明显的分布差异性和性能差异性,除了普遍存在的假单胞菌属（Pseudomonas）和不动杆菌属（Acinetobacter）外,每个水体基本都有属于自己的特异菌属,其中重要的特异菌属包括Alishewanella、Delftia、Hydrogenophaga和Rheinheimera,这对水体修复具有指导意义。     

好氧反硝化菌的研究进展

综述了好氧反硝化菌的种类和特性、好氧反硝化菌的反硝化作用机制和影响因素.好氧反硝化菌主要包括假单胞菌属(Pseudomonas)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、副球菌属(Para-coccus)和芽孢杆菌属(Bacillus)等,属好氧或兼性好氧异养微生物.好氧反硝化菌能在好氧条件下进行反硝化,其主要产物是N2O,并可将铵态氮直接转化成气态产物.催化好氧反硝化菌反硝化作用的硝酸盐还原酶是周质酶而不是膜结合酶.溶解氧和C/N往往是影响好氧反硝化菌反硝化作用的主要因素.介绍了间歇曝气法、选择性培养基法等好氧反硝化菌的主要分离筛选方法.概述了好氧反硝化菌在水产养殖、废水生物处理、降解有机污染物以及对土壤氮素损失的影响方面的研究进展.     

好氧反硝化微生物学机理与应用研究进展

近年来,关于好氧反硝化过程的研究主要集中在三个方面:分别是好氧反硝化菌株的分离和脱氮性能表征,好氧反硝化微生物的应用潜力分析,以及好氧反硝化过程的机理研究。好氧反硝化菌株分布范围广泛,可从多种环境中分离得到,种属以Pseudomonas sp.、Alcaligenes sp.和Paracoccus sp.为主。好氧反硝化菌株及菌群在实验室条件下表现出优良的耐冷、耐盐特性,并具有可降解毒性有机物及N_2O减排的潜力。关于好氧反硝化过程的机理研究表明,虽然硝酸盐作为电子受体的竞争力比氧气弱,但反硝化作为辅助电子传递途径,可提高产能效率,防止NAD(P)H的过量积累。因此,硝酸盐可与氧气同时参与微生物的新陈代谢,即发生好氧反硝化现象。未来除了继续分离更新更好的好氧反硝化菌株外,应加强对好氧反硝化机理及实际生物强化方面的研究。     

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。     

基于好氧反硝化及反硝化聚磷菌强化的低温低碳氮比生活污水生物处理中试研究

【背景】低碳氮比生活污水很难达标处理,多级A/O工艺、生物强化技术及生物膜技术的有机结合可有效解决这一问题。【目的】开发出一种泥膜共生多级A/O工艺并进行中试研究,驯化出高效脱氮除磷菌剂并对系统进行生物强化。【方法】通过测定中试设备出水及污水处理厂出水化学需氧量(Chemical oxygen demand,COD)、氨氮(NH_4~+-N)、硝氮(NO_3~--N)、总氮(Total nitrogen,TN)、总磷(Total phosphorus,TP)对比分析两种工艺的污染物去除效能,利用高通量测序技术对比生物强化技术对系统微生物群落结构的影响。【结果】中试设备对COD、NH_4~+-N、NO_3~--N、TN、TP的去除效果均优于污水处理厂的处理工艺;驯化的低温好氧反硝化菌TN去除率最大值可达84.21%,驯化的低温反硝化聚磷菌群对磷的去除率最高可达85.75%;利用驯化菌群对中试设备进行生物强化后较好地改善了系统NH_4~+-N、NO_3~--N、TN、TP的去除效果;经生物强化后,具有好氧反硝化和反硝化聚磷功能的Pseudomonas菌群明显增多。【结论】泥膜共生多级A/O工艺对于低碳氮比生活污水的处理具有很好的效果,利用生物强化技术可有效提高低温条件下系统污染物去除效能。     

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。     

海洋环境异养硝化-好氧反硝化菌的研究进展

异养硝化-好氧反硝化（heterotrophic nitrifying-aerobic denitrification,HN-AD）菌的发现打破了传统的脱氮理论,可以在有氧条件下同时进行硝化和反硝化,成为近年来的研究热点。HN-AD细菌在海洋氮循环中发挥着重要作用。本文对海洋环境中HN-AD菌的多样性和部分已知氮代谢途径及相关酶系进行了介绍,分析了盐度、碳氮比、溶解氧、pH等环境因素对HN-AD菌脱氮效果的影响,对其工艺和技术应用、前景和发展方向进行了综述和展望。     

一株好氧反硝化菌的分离鉴定及其除氮特性

【目的】生物除氮中反硝化菌具有重要的作用,需氧反硝化菌研究较少,有着很好的应用潜力,本研究主要从环境样品中分离具有高效去除铵氮和亚硝酸盐氮活性的好氧反硝化菌,并对其分类及除氮特性进行研究。【方法】以高效去除铵氮、除亚硝酸盐氮和好氧反硝化能力为主要指标,从富营养化的池塘淤泥水和工厂污泥样品中进行菌株分离筛选。通过生理生化特点以及16S rRNA序列分析对活性最好的菌株进行初步鉴定。在好氧条件下,分别以NO-3-N、NH+4-N和NO-2-N作为唯一氮源,考察菌株的好氧反硝化特性、去除铵氮和亚硝酸盐氮特性,以及不同初始pH值、温度、碳源、摇床转速对该菌去除铵氮和亚硝酸盐氮特性的影响。【结果】得到的细菌中,以菌株C-4的活性最好,其16S rRNA序列与不动杆菌的同源性达99%,结合生理生化特点,初步确定菌株C-4属于不动杆菌属(Acinetobacter sp.)。以柠檬酸钠作为碳源,30℃、120 r/min振荡培养,种龄为18 h,用初始pH为8.5的200 mg/L NH +4-N培养基和初始pH为7.5的100 mg/L NO -2-N培养基进行测定,分别培养15 h与12 h,净除氮率分别达到65.8%和47.8%。【结论】从鱼塘水样中分离到一株好氧反硝化菌C-4,初步鉴定为不动杆菌属的一个种(Acinetobacter sp.),具有较高的反硝化特性和高效去除铵氮与亚硝酸盐氮的能力,在处理实际池塘污水时中,净除氮率可达73.04%以上。     

好氧反硝化生物脱氮技术的研究进展

好氧反硝化生物脱氮技术自提出以来,凭借能实现同步硝化反硝化、节省基建投资及运行费用等诸多优点,受到国内外环境领域学者的广泛关注。本文首先总结了近年来好氧反硝化菌种的筛选分离情况,以及环境因子对好氧反硝化菌脱氮效能的影响,包括溶解氧(dissolved oxygen,DO)、碳氮比(C/N)、温度等。然后深入探讨了好氧反硝化生物脱氮技术的原理,好氧反硝化过程中的关键功能基因及酶,同时介绍了分子生物技术在好氧反硝化研究过程中的应用,以及好氧反硝化生物脱氮技术在实际应用方面的研究现状。最后,基于目前的研究瓶颈问题,对未来好氧反硝化生物脱氮技术的研究方向提出了科学展望。     

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。     

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。     

关于好氧反硝化菌筛选方法的研究

采用污泥驯化手段富集好氧反硝化细菌,将得到的驯化污泥分离纯化,共得到105株菌。用测TN的方法对所筛菌株进行初筛,得到25株对TN去除率达到50％以上的菌株。用氮元素轨迹跟踪测定法复筛,证实这25株菌都可以在好氧条件下进行硝酸盐呼吸,其中24株菌的反硝化过程为：NO3^-N→NO2^-N→N2,研究中还发现在反硝化过程中硝酸盐和亚硝酸盐不存在明显竞争被利用的作用。同时还提出了可能实现短程同步硝化反硝化以及在反馈作用的调节下,加快硝化反应速度的观点。     

垃圾渗滤液中好氧反硝化菌的筛选及其反硝化条件优化

从江苏省常州市某垃圾渗滤液处理厂的纯氧曝气池中提取活性污泥,筛选获得1株高效好氧反硝化菌CZ1。根据菌株形态、生理生化特性进行初步鉴定,并结合该菌株的16S rDNA基因序列分析,判定该菌株为蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus)。研究了菌株的好氧反硝化特性,结果表明,以硝酸钾为唯一氮源,CZ1在24h内对硝酸盐氮的去除率达到97.69%。同时考察了碳源种类、C/N、温度、初始pH以及溶解氧对该菌株好氧反硝化能力的影响,通过单因素实验获得其最佳好氧反硝化条件:温度35℃,丁二酸钠为唯一碳源,C/N为6,初始pH值为7.0~7.5,转速为160 r/min。     

细菌好氧反硝化研究进展

阐述了好氧反硝化细菌的种类及有关性质 ,并从电子理论、氧的浓度、反硝化酶系等方面对细菌好氧反硝化的作用机制进行了探讨 ,对细菌好氧反硝化的研究概况、进展及其研究意义和目前存在的问题作了较为详细的介绍。     

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。     

好氧反硝化菌的筛选及其脱氮除磷性质的研究

利用富集培养基, 从用生活污水驯化后的活性污泥中筛选得到一株具有好氧反硝化兼具除磷功能的细菌。通过形态学及生理生化指标鉴定其为假单胞菌属。利用此好氧反硝化菌处理模拟废水及生活废水, 通过监测总氮、无机磷及CODcr变化确定在C/N摩尔比为3:1、接种量为10%、pH 6.8、30°C条件下处理2 d, 该菌株脱氮、除磷及去除有机物的效果最佳, 活性污泥经此好氧反硝化菌强化后, 对生活废水的处理能力得到明显提升。     

异养硝化-好氧反硝化菌脱氮相关酶系及其编码基因的研究进展

水体氮素污染日益严重,如何经济、高效地去除水体氮素已成为研究热点。近年来,研究人员已从不同环境中分离到许多同时具有异养硝化和好氧反硝化功能的菌株,此类菌生长迅速,可在好氧条件下同时实现硝化和反硝化的过程,并可用于脱除有机污染物,是一类应用潜力巨大的脱氮菌。目前,异养硝化-好氧反硝化菌的脱氮途径和机制主要是通过测定氮循环中间产物或终产物、测定相关酶活性、注释部分氮循环相关基因及参考自养硝化菌和缺氧反硝化菌的氮循环途径等进行研究,其完整的氮素转化途径和氮代谢机制还需要进一步明确。总结了目前异养硝化-好养反硝化菌的脱氮相关酶系及其编码基因的研究进展,以期为异养硝化-好氧反硝化菌的理论研究及其在污水脱氮处理上的应用提供参考。