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.     

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。     

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。     

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。     

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%...     

异养硝化-好氧反硝化细菌的研究进展

异养硝化-好氧反硝化菌株的发现是对传统硝化反硝化的突破和发展。近年来由于其独特的生物学特性及其在污水处理中的巨大优势,受到众多学者的青睐。文章介绍了异养硝化-好氧反硝化菌的筛选,异养硝化-好氧反硝化代谢途径和异养硝化-好氧反硝化菌的影响因素,并总结了异养硝化-好氧反硝化菌在废水处理中的研究进展,最后展望未来研究的方向。     

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...     

异养硝化细菌脱氮特性及研究进展

异养硝化细菌能够在利用有机碳源生长的同时将含氮化合物硝化生成羟胺、亚硝酸盐、硝酸盐等产物, 多数还能同时进行好氧反硝化作用, 直接将硝化产物转化为含氮气体。因此, 这类细菌已成为废水处理中生物脱氮新工艺的重要研究对象。本文综述了目前所分离出的一些异养硝化菌的脱氮特性, 分析了各种环境条件如温度、pH、溶解氧、碳源类型、C/N以及抑制剂等对异养硝化菌的影响, 并介绍了异养硝化菌的应用现状及前景。     

异养硝化好氧反硝化菌株Agrobacterium tumefaciens LAD9羟胺氧化酶的分离纯化

羟氨氧化酶(Hydroxylamine oxidase,HAO)的作用方式直接决定了异养硝化好氧反硝化细菌的代谢途径,分离得到纯度较高的HAO也就成为研究这类细菌脱氮机制的重要环节。以异养硝化好氧反硝化细菌Agrobacterium tumefaciens LAD9为代表,建立了该菌株HAO的分离纯化方法:首先采用渗透压休克法提取细胞周质液,然后采用DEAE Sepharose CL-6B离子交换层析和Sephacryl S-100凝胶过滤层析对细胞周质液进行分离纯化。结果表明,经过离子交换层析可得到分子量分别为55.3、35.7和19.2kD的杂蛋白,进一步经过凝胶过滤层析即可得到电泳纯的HAO,纯化倍数为5.79,产率为39.71%。对其酶学性质的初步研究表明,该菌株HAO的分子量为18.8 kD,能够将羟胺氧化为亚硝酸盐氮,且Fe2+的加入可显著增强其酶活。     

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。     

好氧反硝化菌Defluvibacter lusatiensis str.DN7的分离鉴定和异养硝化性能

从稳定运行处理竹子加工废水的生物接触氧化反应器中分离得到一株好氧反硝化菌DN7,其72 h NO3-降解率达99.4％.细胞显微镜观察显示,菌株为革兰氏阴性小杆菌,大小为0.5 μm×1.5 μm,菌落为乳白色.通过生理生化特性及16S rDNA同源性分析,初步推断该菌株为根瘤菌中的Defluvibacter lusatiensis str.碳源、C/N、硝酸盐初始浓度、溶解氧(DO)、pH对DN7反硝化性能影响的结果表明:菌株对柠檬酸钠、葡萄糖等小分子有机物的利用较好;C/N为9时,脱氮率达99.0％;硝酸盐浓度低于138.48 mg·L-1情况下,DN7脱氮率在96％以上,且亚硝酸盐浓度均在1.0mg·L-1以下;菌株DN7对DO不敏感,中性偏碱性环境有利于DN7反硝化反应的进行;DN7具有良好的异养硝化性能,72 h铵氮降解率达84.7％.     

好氧反硝化菌Defluvibacter lusatiensis str. DN7的分离鉴定和异养硝化性能

从稳定运行处理竹子加工废水的生物接触氧化反应器中分离得到一株好氧反硝化菌DN7,其72 h NO₃^-降解率达99.4%.细胞显微镜观察显示,菌株为革兰氏阴性小杆菌,大小为0.5 μm×1.5 μm,菌落为乳白色.通过生理生化特性及16S rDNA同源性分析,初步推断该菌株为根瘤菌中的Defluvibacter lusatiensisstr.碳源、C/N、硝酸盐初始浓度、溶解氧(DO)、pH对DN7反硝化性能影响的结果表明:菌株对柠檬酸钠、葡萄糖等小分子有机物的利用较好;C/N为9时,脱氮率达99.0%;硝酸盐浓度低于138.48 mg·L^-1情况下,DN7脱氮率在96%以上,且亚硝酸盐浓度均在1.0 mg·L^-1以下;菌株DN7对DO不敏感,中性偏碱性环境有利于DN7反硝化反应的进行;DN7具有良好的异养硝化性能,72 h铵氮降解率达84.7%.     

反硝化细菌在污水处理作用中的研究

反硝化细菌在污水处理过程中起到十分重要的作用。传统理论认为反硝化细菌是异养厌氧的,20世纪80年代发现了好氧反硝化细菌。最近,自养反硝化细菌的发现,特别是脱氮硫杆菌的发现引起了人们的极大兴趣。     

Characteristics of Autotrophic and Heterotrophic Denitrification by the Strain Pseudomonas sp. H117

Strain H117 was isolated from the Tang Yu reservoir. Based on the phylogenetic characteristics, strain H117, which was identified as Pseudomonas sp. strain H117, had the capability to utilize bicarbonate and sodium acetate as a carbon source under anaerobic conditions. Furthermore, the strain could grow on both autotrophic and heterotrophic media, and could perform both autotrophic and heterotrophic denitrification in the medium. Response surface methodology analysis demonstrated that the maximum degradation ratio of nitrate-occurred under the following conditions in the autotrophic medium: initial pH of 6.00, C/N ratio of 4.68 and temperature of 31.33°C. The maximum degradation ratio of nitrate occurred under the following conditions in the heterotrophic medium: initial pH of 6.16, C/N ratio of 8.23 and temperature of 28.48°C. Finally, the denitrification performance of strain H117 was evaluated under the optimum conditions. These results suggest that strain H117 has potential applications for the bioremediation of polluted groundwater.     

Nitrification and Denitrification in High-Strength Ammonium by <Emphasis Type="Italic">Alcaligenes faecalis</Emphasis>

Alcaligenes faecalis sp. No. 4, that has the ability of heterotrophic nitrification and aerobic denitrification in high-strength ammonium at about 1200 mg-N/l, converted about one-half of removed NH ₄⁺-N to intracellular nitrogen and nitrified only 3% of the removed NH₄⁺. From the nitrogen balance, 40–50% of removed NH₄⁺-N was estimated to be denitrified. Production of N₂ was confirmed by GC-MS and 90% of denitrified products was N₂. The maximum ammonium removal rate, 29 mg-N/l h and its denitrification rate in aerated batch experiments, were 5–40 times higher than those of other bacteria with the same ability.     

Role of heterotrophic aerobic denitrifying bacteria in nitrate removal from wastewater

With the increase in industrial and agricultural activities, a large amount of nitrogenous compounds are released into the environment, leading to nitrate pollution. The perilous effects of nitrate present in the environment pose a major threat to human and animal health. Bioremediation provides a cost-effective and environmental friendly method to deal with this problem. The process of aerobic denitrification can reduce nitrate compounds to harmless dinitrogen gas. This review provides a brief view of the exhaustive role played by aerobic denitrifiers for tackling nitrate pollution under different ecological niches and their dependency on various environmental parameters. It also provides an understanding of the enzymes involved in aerobic denitrification. The role of aerobic denitrification to solve the issues faced by the conventional method (aerobic nitrification–anaerobic denitrification) in treating nitrogen-polluted wastewaters is elaborated.