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%...     

深海沉积物高效脱氮菌筛选分离及其脱氮特性研究

【背景】深海海域具有高压、低温、无光等环境条件,蕴含着丰富而独特的微生物资源。【目的】从深海沉积物中定向分离、筛选脱氮效率高的好氧脱氮菌株资源,并揭示其脱氮特性,为开发水体脱氮微生物技术提供物质基础。【方法】以东太平洋、南大西洋、西南印度洋共10个站位的深海沉积物为研究材料,在28°C下使用无机氮源连续进行两轮富集培养,然后定性筛选可以脱除氨氮、亚硝态氮和硝态氮的菌株,并通过形态学和16S rRNA基因序列分析进行初步分类鉴定;对优选得到的功能菌株,分别采用以氨氮、亚硝态氮、硝态氮为唯一氮源的培养基定量研究其生长和脱氮性能。【结果】从10份大洋深海沉积物样品中共分离得到49株好氧反硝化菌,其中3株在有氧条件下反硝化效率较高,分别命名为Pseudomonassp.G111、Pseudomonassp.G112和Dietziamaris W023a,其中菌株G111和G112与模式菌株博岑假单胞菌Pseudomonas bauzanensis BZ93T的16S rRNA基因序列相似度为99.2%,菌株W023a与模式菌株海洋迪茨氏菌DietziamarisATCC35013T的16SrRNA基因序列相似度为99.9%。菌株G111、G112和W023a培养48h后,对氨氮的脱除率分别为98.0%、85.2%和97.6%;对亚硝态氮的脱除率分别为71.9%、67.5%和34.7%;对硝态氮的脱除率分别为66.0%、52.6%和56.3%。菌株G111、G112和W023a均为异养硝化-好氧反硝化菌,可通过好氧反硝化作用将亚硝态氮和硝态氮还原为含氮气体,也可通过异养硝化-好氧反硝化作用将氨氮转化为含氮气体。【结论】从深海沉积物中分离筛选得到3株高效好氧反硝化菌,所获得的菌株在水体净化、污水处理、生态系统修复等领域具有应用潜力。     

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...     

脱氮功能菌去除市政废水中氮素的研究

为了探讨实验室筛选获得的氨氧化细菌CM-NRO14和反硝化细菌CM-NRD3联合去除市政废水中氮素的应用价值,采用了两级A/O工艺进行菌株去除废水中氮素的小试实验,最后将菌株用于废水脱氮工程中。结果表明,脱氮功能菌实现了短程硝化-反硝化,氨氮去除率在98%以上,总氮去除率在75%以上, COD (化学需氧量)去除率大于90%,出水各项指标均低于城镇污水处理厂污染物排放一级(A)标准。脱氮功能菌在去除市政废水中氮素方面有很高的应用价值,可用于城镇污水处理厂提标改造等。     

一株安全高效的好氧反硝化菌Pseudomonas stutzeri DZ11的生物安全性及脱氮性能研究

对中山市民众镇水产养殖场底泥及污水中分离筛选出的好氧反硝化细菌进行研究,旨在为开发养殖废水的脱氮工艺奠定基础。从样品中筛选出高性能菌DZ11,对其进行形态学观察,生理生化测定以及16S rDNA基因序列分析,确定菌株的种属;进行药敏试验和生物安全性检测,确认菌株的安全性;从碳源种类、温度、pH值和碳氮比这4个因素对脱氮效率的影响进行研究,提高菌株的脱氮效率。鉴定结果表明,DZ11为假单胞菌属施氏假单胞菌,并命名为Pseudomonas stutzeri DZ11。经药敏试验和生物安全性检测发现该菌株无明显耐药性并具有较高的生物安全性。单因素优化的结果为：菌株DZ11的最佳碳源为柠檬酸钠,最适温度35.0℃,最佳pH为7,最佳的C/N为10。在分别以氨氮,硝态氮和亚硝态氮为唯一底物时的转化率最高可分别达到84.39%,99.0%和97.65%,说明菌株具有良好的脱氮作用。菌株DZ11具有较高的生物安全性和高效的脱氮性能,在养殖废水的脱氮工艺中具有较大的应用潜力。     

耐碱反硝化菌株的分离鉴定与功能检测

【目的】分离获得耐碱反硝化菌株,确定其反硝化活性和耐碱能力。【方法】分离、纯化,获得耐碱反硝化菌株;通过形态观察、生理生化试验和16S rRNA基因测序分析,确定菌株分类地位;试验起始硝酸盐浓度和起始pH对分离菌株反硝化活性的影响。【结果】从实验室稳定运行的高效反硝化反应器中分离获得耐碱反硝化菌株R9,经鉴定归于Diaphorobater nitroreducens;菌株R9能够以甲醇为电子供体、硝酸盐为电子受体进行异养生长,当起始硝氮浓度为50 mg/L、起始pH为9.0时,288 h内硝氮去除率达93.25%;高浓度硝氮可抑制其反硝化活性,半抑制常数Ki为202.73 mg N/L;菌株R9的耐碱性良好,起始pH为11.0时的硝氮去除率是pH为9.0时的86%。【结论】菌株R9归于Diaphorobater nitroreducens,最适生长pH为9.0左右,是一株耐碱反硝化菌。     

耐低温好氧反硝化菌Aeromonas sp.的分离鉴定及脱氮条件优化

【目的】从冬季活性污泥和河水底泥中分离筛选得到耐低温好氧反硝化菌，并对影响脱氮的关键因子进行优化，以提高低温条件下的脱氮效果。【方法】采用富集纯化法分离筛选耐低温好氧反硝化菌株。通过形态观察和16S rRNA基因系统发育分析等方法对筛选菌株进行菌种鉴定。以NO3–-N去除率为响应目标，采用Box-Behnken试验设计及响应面回归分析法优化影响脱氮效果的关键因子（C/N、温度、pH和摇床转速），确定最佳培养条件。【结果】从东北寒冷地区冬季河水底泥样品中分离得到的一株耐低温好氧反硝化菌Z6，菌落呈白色半透明圆形，菌体细胞为短杆状，大小为（0.8–1.6）μm×（0.6–0.8）μm，革兰氏染色阴性。与气单胞菌属（Aeromonas）的16S rRNA基因序列高度同源，鉴定该菌为气单胞菌。采用响应面分析方法得到菌株Aeromonas sp. Z6的最佳脱氮条件为：C/N 5.9，温度12°C,pH 6.8，摇床转速155 r/min，在此条件下对NO₃^–-N的去除率为89.72%，与预测值（90.34%）无显著差别。【结论】首次报道气单胞菌（Ae...     

模拟人工湿地中植物多样性配置对硝态氮去除的影响

为检验植物多样性对人工湿地脱氮功能的影响,在模拟人工湿地试验系统中设置了植物单种和混种处理并定期供给氮形态仅为硝态氮的模拟污水。结果表明:混种系统的出水硝态氮浓度显著低于单种(P<0.05);混种与单种系统在基质氮含量和植物氮积累量上无统计差异;质量平衡分析表明混种促进系统反硝化强度;菩提子单种系统中的硝态氮移除能力显著高于香蒲、芦苇和菖蒲单种系统,后3种硝态氮移除能力则无显著差异。本研究可为人工湿地选择高效物种、多样性配置以提高氮去除率提供依据。     

人工湿地黑臭水体处理系统微生物脱氮机理研究

以上海市老段浦I、II和北夏3座水平潜流人工湿地黑臭河道处理系统为研究对象,进行了水平潜流湿地处理黑臭河道氨氮的转化及脱氮机理的研究。研究表明,3座人工湿地的pH值均呈弱碱性,且沿湿地水流方向变化较小。溶解氧值在0.09—0.35mg/L范围内波动,氨氮沿湿地的流向呈递减的趋势,亚硝态氮及硝态氮浓度较低。在老段浦人工湿地的同一土样中,亚硝化细菌的数量远大于硝化细菌的数量,北夏人工湿地中,湿地前端的亚硝化细菌与硝化细菌的数量近似相等,但在湿地末端亚硝化细菌数量要远小于硝化细菌的数量。原位曝气抑制反硝化反应试验研究表明,3座人工湿地都发生了"新"的脱氮途径-短程硝化-反硝化反应,其中两座老段浦人工湿地50%的氮以短程硝化-反硝化反应去除。北夏人工湿地中约20%的氮以短程硝化反硝化的途径去除。       

不同湿地模型净水效果与基质酶活性相关性的比较研究

为了研究不同植物和基质组合的小型湿地模型净水效果及其与基质酶活性(脲酶和磷酸酶)之间的相关性, 并选出净水效果最佳的模型, 通过对两种植物(茭白和慈姑)和两种基质(石榴石和磁铁矿)进行组合构建不同的湿地模型, 对不同湿地模型进出水口水质和基质酶活性进行测定并加以分析进行优化选择。结果表明: 湿地模型对亚硝态氮的去除率最高, 最高能达到98.87%, 最低也能达到58.06%, 对高锰酸盐的去除率最低, 最高37.91%, 最低2.51%; 湿地模型X5-X6对各污染物的去除率基本上都比X1-X4高, 总氮去除率平均高3%, 氨氮去除率平均高10%, 亚硝态氮去除率平均高10%, 总磷去除率平均高15%, 正磷酸盐去除率平均高20%, 高锰酸盐去除率平均高8%; 在相同种植数量的情况下, 茭白和慈姑混合种植的湿地模型总体上比茭白和慈姑单一种植的湿地模型具有更好的净水效果, 是实验中的最佳湿地模型; 湿地模型的脲酶活性与总氮去除率具有显著的相关性(相关系数为0.903—0.980), 脲酶可作为判定人工湿地去除养殖水体中总氮效能的指标, 湿地模型磷酸酶活性与高锰酸盐去除率总体上具有显著相关性(相关系数为0.821—0.992), 磷酸酶可作为判定人工湿地去除养殖水体中高锰酸盐效能的指标。研究为人工湿地植物和基质优化选择和基质酶活性评价净水效果提供了理论依据。     

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。     

人工湿地的氮去除机理

湖泊等水环境的富营养化给人类带来诸多损害,如环境、生态和经济等方面的损害。富营养化的原因和控制途径引起了包括中国在内的很多国家的关注。我国针对水环境的富营养化问题开展了大量的工作。氮是引发水环境富营养化的主要营养物之一。外源氮负荷（分点源和非点源两部分）是水环境污染负荷的重要组成部分。传统污水处理技术应用于收集系统欠缺的非点源污染的治理时成本过高。人工湿地是有效削减水环境中外源氮负荷的重要技术手段,在处理非点源污染源带来的氮负荷时更是如此。人工湿地具有氮去除效果好、耐冲击负荷能力强、投资低和生态环境友好等优点。因此人工湿地非常适合于水环境富营养化的防治。阐明人工湿地中氮的去除机理对水环境的富营养化等具有重要的意义。防渗人工湿地的氮去除机理主要包括挥发、氨化、硝化／反硝化、植物摄取和基质吸附。未防渗的人工湿地中,周围水体与人工湿地的氮交换影响着人工湿地中氮的去除。一般情况下,人工湿地中硝化／反硝化是最主要的氮去除机理。pH值小于7．5时,氨挥发可忽略。pH值在9．3以上时,氨挥发很显著。处理生活污水的人工湿地中氮的去除主要是依靠微生物的硝化／反硝化作用。在进水负荷低、气候适宜、植物物种适宜和收割频率与时机适宜的条件下,植物收割可能成为主要的去氮途径。人工合理导向的湿地的氮去除效果通常优于天然湿地。合理的设计（填料的搭配、植物物种的配置以及布水和集水的优化）对人工湿地系统中氮去除的改善有重要影响。合理的运行,如有效的水位控制,正确的植物培育、合理的植物收割等,能有效地改善湿地中的氮去除。     

不同类型底栖动物对表面流人工湿地系统水质净化的影响

研究以表面流人工湿地为研究对象,探讨不同类型底栖动物在夏季和冬季对人工湿地系统氮磷去除效果的影响,并通过人工湿地系统运行前后不同介质氮磷含量变化及不同介质微生物丰度变化进行水质净化机理分析。结果表明,夏季添加河蚌和添加田螺均能增强人工湿地系统NO3-N和TN去除效果,其中添加河蚌使得系统NO3-N和TN平均去除率较对照组分别提升37.19%和24.32%,添加田螺使得系统NO3-N和TN平均去除率较对照组分别提升22.98%和12.46%。冬季添加摇蚊幼虫使得表面流人工湿地NO3-N、TN和TP平均去除率分别在37.8%、54.0%和94.8%,与对照组相比分别增加了29.51%、15.16%和37.62%,添加河蚌和田螺受底栖动物半冬眠活动和代谢降低影响没有显著水质提升效果。这表明通过添加底栖动物可以增强表面流人工湿地运行效果,选取适合的底栖动物种类组合可能在全年提升人工湿地水质净化效果。机理研究结果表明,底栖动物通过增强底泥和基质中微生物硝化反硝化作用、植物氮吸收和基质氮吸附等促进人工湿地氮去除,通过增强下层基质磷吸附沉淀和植物磷吸收提升水质磷去除。研究结果将为底栖动物在人工湿地的...     

Structure and function of denitrifying and nitrifying bacterial communities in relation to the plant species in a constructed wetland

The community structure and potential activities of nitrifying and denitrifying bacteria were studied in the rhizosphere of Typha latifolia and Phragmites australis present in a free water system constructed wetland (CW). Potential nitrate reduction and nitrification activities were shown to be significantly higher in the rhizosphere when compared with the nonvegetated sediment. Higher rates were generally obtained for P. australis . The community structure of denitrifying bacteria in the rhizosphere differed from that found at the bulk sediment, as revealed by PCR-denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) of the nitrous oxide reductase encoding gene nosZ . Results also show a greater nosZ genotype diversification and suggest a plant species effect in rhizosphere samples obtained during events of low hydraulic retention times. Ammonia-oxidizing communities were less complex on the basis of PCR-DGGE analysis of the 16S rRNA gene. Retrieved sequences were all related to Nitrosomonas marina and Nitrosomonas ureae , being both present in rhizosphere and bulk sediment regardless of environmental changes. The results demonstrate the effect of vegetation on the functioning and structure of bacterial communities involved in the removal of nitrogen in the treatment cells of a CW and point to the use of vegetation coverage to promote nitrification or denitrification in particular areas.     

人工湿地反应性填料开发及其脱氮除磷性能研究

【目的】人工湿地填料作为反硝化电子供体可以高效且稳定地脱氮除磷,但是填料的选用方式和作用机理尚不明确。【方法】本文以磁黄铁矿、菱铁矿和农业废弃物(木屑等)为人工湿地填料,研究了其对人工湿地反硝化脱氮除磷的效果。【结果】结果显示,质量比1:1的矿石组合和木屑以3:1的质量比作为混合填料,驯化8个周期后NO₃^--N和PO₄^3--P的平均去除率达到88.6%和88.9%。扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)、X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)和群落分析结果表明,微生物能有效利用矿石及其次生产物和木屑进行高效和持久的脱氮除磷,脱氮除磷功能菌硫杆菌(Thiobacillus)、罗姆布茨菌(Romboutsia)和溶杆菌(Lysobacter)得到了富集。【结论】本研究为人工湿地实际应用中新型填料的选择提供理论依据与指导意义。     

Collection strategies for quantifying protist assemblages in temperate headwater streams

We aimed at indicating some regularities of a constructed wetland treating agricultural runoff in China. The regularities, including the nitrogen removal capacity all year round, the nitrogen distribution pathways, and the nitrogen species removal kinetics, of a free water surface constructed wetland (2,800 m²) in the Dianchi Valley, which has been in operation for 27 months, were studied. The planted Phragmites australis and Zizania caduciflora were harvested biannually. The average inflow rate was recorded by an ultrasonic flow instrument, and then the hydraulic loading rate (HLR) and hydraulic retention time (HRT) were calculated. The average inflow and outflow concentrations of total nitrogen (TN), ammonia, and nitrate were measured, while the corresponding removal rates were calculated, showing better results than other constructed wetlands. Then the distribution pathways of nitrogen were analyzed, which indicated that plant harvesting was more important in wetland-treated agricultural runoff than in domestic wastewater. The reason for a good nitrogen removal capability and the obvious function of plants in the present wetland is the sound climate and intermittent inflow in the wetland. Results showed that inflow load had significant correction with both TN and ammonia removal efficiency. HLR, inflow rate, inflow nitrogen concentration, and temperature had significant and positive correction with both TN and ammonia removal. However, HRT had negative correction with both TN and ammonia removal, and the nitrate removal efficiency and parameters mentioned earlier were not significantly correlated. The rate constant values for nitrate and ammonia in summer were obviously larger than in winter. It is possible that bacterial and microbial activities were more active in summer than winter, and more conducive to bacterial and vegetative growth in summer than winter. Since this study was a pioneer for the implementation of constructed wetlands in China treating agricultural runoff, it has proved that this eco-technology could be used effectively for water quality enhancement in China and other areas with a similar climate.     

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。