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。     

植物叶际好氧反硝化细菌的筛选及其脱氮性能研究

【目的】探索叶际微生物协同植物削减大气氮氧化物的机制,了解叶际可培养好氧反硝化细菌的存在及多样性,获得高效的叶际好氧反硝化细菌资源。【方法】采用富集培养结合格里斯试剂检测、溴百里酚蓝(bromothymol blue, BTB)培养基筛选的方法从景观植物叶际分离筛选好氧反硝化细菌,对好氧反硝化细菌的16S rRNA基因序列进行系统发育分析,并选取其中一株高效好氧反硝化细菌进行脱氮性能研究。【结果】从6种景观植物石楠、女贞、木樨、樟树、卫矛冬青、荷花玉兰的叶际中分离到好氧反硝化细菌13株,经16S rRNA基因序列分析发现,13株细菌分别属于4门7科7属,其中4株为肠杆菌属(Enterobacter),3株为无色杆菌属(Achromobacter),2株为假单胞菌属(Pseudomonas),其余4株分别属于鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium)、不动杆菌属(Acinetobacter)、微杆菌属(Microbacterium)和假节杆菌属(Pseudarthrobacter)。定量分析发现菌株SF的反硝化效果较好。通过单因素试验和响应面设计试验,对菌株SF的脱氮性能进行了一系列研究,探究了碳源、温度、初始pH、碳氮比和转速等因素对菌株SF脱氮效果的影响。结果表明,菌株SF的最佳脱氮条件：碳源为葡萄糖,初始pH值为7.5,碳氮比为9.7,转速180 r/min,温度为33.5 ℃。在此条件下,当初始硝酸盐浓度为361 mg/L时,72 h总氮去除率可达到93.3%。【结论】景观植物叶际中存在较多种类的可培养好氧反硝化细菌,丰富了叶际氮循环相关微生物的类型,为探索叶际微生物协同削减大气氮氧化物的机制奠定了基础。通过高效脱氮菌株的筛选,为进一步应用微生物协同植物削减空气氮氧化物污染提供了候选菌株。     

好氧反硝化细菌的鉴定及其脱氮特性研究

2018年3月,在广东省中山市的草鱼(Ctenopharyngodon idellus)养殖池塘水体中分离筛选出一株高效好氧反硝化细菌,结合菌株的形态观察、生理生化特性和16S rDNA基因序列分析鉴定为Pseudomonas furukawaii,命名为ZS1。并进一步研究了该菌株的脱氮特性,同时采用单因素实验方法探究了不同碳源种类、温度、pH、C/N和摇床转速对菌株ZS1脱氮效率的影响。结果表明, ZS1菌株在好氧条件下具有高效的脱氮效-N)的含量从48.93降低到1.27 mg/L,去除率为97.40%,去除速率达0.993mg/(L·h);总氮(TN)的含量从52.04降低到8.40 mg/L,去除率为83.86%,去除速率达0.909 mg/(L·h),且无亚硝酸-N为唯一氮源,菌株ZS1发挥最佳好氧反硝化性能的碳源为乙酸钠、柠檬酸钠和葡萄糖、温度为25—35℃、pH为7.0—10.0、C/N为15—25、转速为100—200 r/min。上述结果显示,菌株P.furukawaii ZS1具有良好的好氧反硝化性能,将为池塘养殖尾水处理应用生物脱氮技术提供理论依据及成为初步的候选菌株。     

异养硝化细菌的生物脱氮

正氮类污染物是造成水体污染和富营养化的主要原因,水体中氮的去除对于清洁水体有着重要的意义~([1-2])。因此,高效与便捷地去除污水中的氮是污水处理中的关键问题,而生物脱氮又被认为是目前废水脱氮中最经济有效的方法之一~([3])。最初研究者们认为只有自养硝化细菌才能进行高效的硝化作用,近年来研究表明,异养硝化微生物同样在生物硝化过程中起着不可忽视的作用~([4])。异养硝化微生物相比传统的自养微生物在废水生物脱氮中占有明显优势,具有良好的应用前景。     

好氧反硝化细菌SY-D-22的分离、优化及脱氮机理

【背景】在处理含硝酸盐氮的废水中,常见微生物不能同时高效去除硝酸盐氮和总氮,导致处理废水时往往使用多种微生物复合菌剂或者使用复杂的工艺。【目的】高效、安全地去除水中的硝酸盐氮和总氮。方法】富集筛选出一株新型高效好氧反硝化细菌,对其进行16S rRNA基因鉴定。利用响应面法对其影响脱氮因素进行优化并探索其最佳脱氮条件。研究其对含硝酸盐氮废水的反硝化能力及脱氮特性。【结果】从活性污泥中筛选获得一株新型高效好氧反硝化细菌SY-D-22,经鉴定为葡萄球菌属(Staphylococcus)。响应面法优化其最佳反硝化条件为：pH 8.18,C/N为13.39,温度31.43°C,摇床转速130 r/min。当以最佳碳源柠檬酸钠为唯一碳源时,对于100 mg/L浓度的NO₃^--N去除率可达100%,同时对于总氮(total nitrogen,TN)的去除率为95.34%,具有高效脱氮能力。【结论】从活性污泥中筛选出一株新型好氧反硝化细菌Staphylococcus SY-D-22,通过响应面法条件优化,菌株的硝酸盐氮去除率达到100.00%,总氮去除率达到...     

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。     

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。     

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.     

1株滩涂沉积物反硝化细菌的鉴定及其性能研究

利用富集培养法从江苏沿海滩涂沉积物中分离筛选获得1株具有反硝化性能的细菌,命名为MD5。通过形态学观察、糖发酵及16S r DNA序列分析对其进行了分类鉴定、系统发育地位及反硝化性能等方面的研究。结果表明,该菌株能在厌氧条件下利用硝酸钠进行反硝化反应,在初始硝酸盐质量浓度为1 500 mg/L、30℃培养条件下,144 h后培养基中硝酸盐脱除率可达90.1%;在好氧培养条件下,该菌株可使能力测试管中硝酸盐质量浓度下降89.3%。菌株MD5的形态学、糖发酵结果与盐单胞菌一致,且基因序列与盐单胞属(Halomonas)细菌Halomonas sp.IW11-1(AB305262.1)的序列同源性达到99%,表明菌株MD5为1株盐单胞属细菌。本研究分离得到的菌株MD5在厌氧和好氧条件下均具有较强的反硝化能力,对海洋沉积物脱氮具有一定的意义。     

两株异养硝化细菌的分离鉴定及其脱氮特性

【目的】利用异养硝化培养基,从华中农业大学实验猪场污水中筛选得到2株具有较高脱氮效率的细菌。【方法】通过形态学特征及16S rDNA序列的系统发育分析,对分离菌株进行了鉴定。且对菌株P2和P9降解氨氮的相关特性也作了研究。此外,将菌株单独或混合接种于猪场污水,检测其处理实际污水的脱氮效果。【结果】初步判断菌株P2为副球菌属(Paracoccus sp.),P9为申氏杆菌属(Shinella sp.)。2株细菌能在有机物存在下进行异养硝化作用,经24h培养,菌株P2和P9对氨氮的去除率可达80%左右,同时未发现亚硝酸盐、硝酸盐积累;但菌株P2,P9不能以NO 3-或NO 2-为唯一氮源发生好氧反硝化作用。菌株P2和P9异养硝化的最适碳源为丁二酸钠,最适C/N比为9,且脱氮过程中pH值从6.8到8.9一直呈上升趋势。菌株对小分子碳源具有较强的依赖性,在加入小分子碳源的情况下,其对污水具有较强的脱氮能力,且这两个菌株混合施用较单独作用氨氮去除效果更好。【结论】菌株P2和P9脱氮能力较强,其在污水处理行业具有重要的应用前景。     

一株高耐氧反硝化细菌的筛选及其反硝化产物确定

利用浅层振荡培养和连续通气培养方法,获得一株高耐氧反硝化细菌H1.分别利用NO报告克隆nnrS-gfp和乙炔抑制-气相色谱测得菌株H1能够在反硝化条件下产生NO和N2O,不能产生N2,因此其反硝化途径为NO3-→NO2-→NO→N2O.在初始O2浓度为0%～21%范围内,该菌株能将98%以上的NO3-还原为气态氮化物.在150 mL的培养液中,连续以2 L/min的速率通气,H1依然能够反硝化,但是更高的通气速率则反硝化停止.16S rDNA序列分析表明,菌株H1与Ralstonia taiwanensis相似性达98%.     

反硝化功能基因—— 检测反硝化菌种群结构的分子标记

反硝化菌种类繁多, 且分属多个分类学上的不同种属, 故不能利用常规的16S rRNA测序方法对其进行研究。利用编码反硝化酶的功能基因作为分子标记, 可以有效研究环境样品中反硝化菌的种群结构、数量以及活性等。本文重点介绍了主要的反硝化功能基因以及常用的扩增引物, 分析了反硝化功能基因与16S rRNA系统发育之间的关系, 比较了nirS和nirK基因菌的群落分布特征, 对目前反硝化功能基因的研究和应用现状进行了综述, 讨论了研究中发现的新问题, 期望为研究复杂微生物的生态特征提供参考。     

一株轻度嗜盐反硝化细菌的分离鉴定和反硝化特性初探

从处理高盐度废水的成熟活性污泥中分离筛选得到1株轻度嗜盐反硝化细菌GYL, 通过对该菌株的形态观察、生理生化实验以及16S rDNA序列分析, 确定该菌株为盐单胞菌(Halomonas sp.)。该菌株能在盐度为10%的培养液中生长, 最适盐度为2%~7%, 最适pH为7.5~8.5, 最佳碳源为蔗糖, 在25°C~30°C的温度范围内脱氮效率达到80%以上。对该菌株的异养硝化能力进行了测定, 其对氨氮的去除率可达98.3%, 说明该菌株可实现同步硝化反硝化, 即该菌可以独立完成生物脱氮的全部过程。     

Identification of Efficient Denitrifying Bacteria from Tannery Wastewaters in Ethiopia and a Study of the Effects of Chromium III and Sulphide on Their Denitrification Rate

In order to identify potential microorganisms with high denitrifying capacity from tannery wastewaters, 1000 pure cultures of bacterial isolates from Modjo Tannery Pilot and Ethio-tannery wastewater treatment plants (WWTP), in Ethiopia, were investigated. Twenty-eight isolates were selected as efficient denitrifiers. These were Gram-negative rods, oxidase and catalase positive denitrifying organisms. The 28 denitrifying strains were further classified according to their biochemical fingerprints into three different phylogenetic groups (BPT1, BPT2 and BPT3) and seven singles. Isolates B79^T, B11, B12, B15, B28 and B38 belonging to the BPT3 cluster were found to be the most efficient denitrifying bacteria. All phenotypic studies, including cellular fatty acid profiles, showed that the 6 BPT3 isolates were closely related to each other. The 16S rRNA partial sequence analysis of type strain B79^T(CCUG 45880) indicated a sequence similarity of 99% to Brachymonas denitrificans JCM9216 (D14320) in the β-subdivision of proteobacteria. Further studies of the effects of chromium III and sulphide on the six Brachymonas denitrificans strains indicated that denitrification by the isolates were inhibited 50% at concentrations of 54 and 96 mg/l, respectively. The efficient isolates characterized in this study are of great value because of their excellent denitrifying properties and relatively high tolerance to the concentrations of toxic compounds (70 mg chromium/l and 160 mg sulphide/l) prevailing in tannery wastewaters.     

洱海沉积物中反硝化细菌的分离与反硝化作用研究

自洱海十个点位的沉积物中富集筛选出101株反硝化细菌并从中筛选出1株较强反硝化能力的细菌,命名为EH314。该细菌接触酶(过氧化氢酶)试验、产硫化氢试验和淀粉水解均为阳性,葡萄糖氧化发酵实验结果为氧化菌,产脂酶(Tween 80)试验结果为阴性;初步鉴定该菌为产碱杆菌属细菌;对细菌反硝化能力进行测定发现,菌株EH314能有效地降解水体中的硝酸盐且反硝化可在有氧条件下进行。     

耐冷细菌的筛选及对畜禽废水处理研究

从若尔盖高原湿地采集沼泽土, 驯化后分离获得了14株对畜禽废水具有降解能力的耐冷细菌, 对供试菌株6°C的生长代时、对畜禽废水CODcr去除能力进行了测定。结果表明, 供试菌株的代时介于4.9 h~11.6 h之间, 据此选取了生长代时在4.9 h~6.5 h的9株耐冷细菌(NLJ1、NLJ6、NLJ7、NLJ9、NLJ10、NLJ11、NLJ12、NLJ13和 NLJ14)用于畜禽废水处理。在6°C~9°C条件下, 单个菌株对畜禽废水CODcr去除率存在差异, 其中, 6株耐冷细菌NLJ6、NLJ7、NLJ9、NLJ10、NLJ11和NLJ13的 CODcr去除率约为60%~70%, 其余菌株的 CODcr去除率小于50%。因此, 用这6个菌株混合接种处理灭菌畜禽废水6 h, 其CODcr去除率达85.42%。进而, 将采自雅安、都江堰和成都等地污水处理厂的活性污泥混合接种上述6株耐冷细菌后处理畜禽废水6 h, 其CODcr平均去除率分别为81.67%、76.32%和70.56%; 方差分析表明, 不同处理间CODcr去除率无显著差异, 说明这6株耐冷细菌对活性污泥的适应性较好。     

Isolation of the Acrylamide Denitrifying Bacteria from a Wastewater Treatment System Manufactured with Polyacrylonitrile Fiber

Acrylamide has carcinogenicity and toxicity, so its discharge to natural water and soil systems might have an adverse impact on water quality, endangering public health and welfare. The investigation attempts to isolate acrylamide denitrifying bacteria from a wastewater treatment system manufactured with polyacrylonitrile (PAN) fiber. The goal is to elucidate the effectiveness of isolated pure strain and PAN mixed strains in treating acrylamide from synthetic wastewater. The results reveal that Ralstonia eutropha TDM-3 was isolated from the wastewater treatment system manufactured with PAN fiber. The PAN mixed strains and R. eutropha TDM-3 can consume up to 1446 mg/L acrylamide to denitrify from synthetic wastewater. Complete acrylamide removal depended on the supply of sufficient electron acceptors (nitrate). Strain R. eutropha TDM-3, Azoarcus sp. pF6, Azoarcus sp. T, and Herbaspirillum sp. G8A1 are related closely, according to the phylogenetic analyses of 16S rDNA sequences.     

用硫酸盐还原菌处理重金属废水的研究

介绍了用硫酸盐还原菌处理重金属废水的几种主要方法和原理。硫酸盐还原菌处理含重金属废水主要是通过将可溶性的重金属离子转化成不溶性的金属硫化物、氢氧化物、碳酸盐的方式 ,或直接通过以菌体对重金属离子的吸附完成的。目前研究用硫酸盐还原菌处理重金属废水的主要方法有分批沉淀工艺、吸附处理工艺、化学法和硫酸盐还原菌的混合工艺、全混合处理工艺及硫酸盐还原菌的厌氧上流式污泥床和流化床工艺 ,并对其主要的工艺指标进行了比较。