一个氨氧化菌群的筛选及除氮特性

摘要:【目的】筛选耐受低C/N比、高氨氮环境的高效氨氧化菌群,为开发新型氨氮去除菌剂奠定基础。【方法】采用多点取样、低C/N比、高浓度氨氮废水强行驯化、驯化液连续梯度稀释等步骤,筛选具有高效去除铵氮能力的氨氧化菌群,并考察不同C/N比、摇床转速和铵氮浓度下目的菌群去除铵氮的特性;分离培养目的菌群中的优势菌株,经形态学观察、生理生化特性测定和16S rRNA序列分析对菌株进行鉴定。【结果】筛选到了3个具有较强去除铵氮能力的氨氧化菌群,其中以JQ8活性最好,对初始NH4+ -N 17.86 mmol/L、C/N比为4的合成废水处理6 d后,NH4+-N去除率达到97.01%;在C/N≥4、NH4+-N≤28.57 mmol/L环境下,菌群JQ8对溶液中NH4+-N的6 d去除率均可达95%,净除氮率接近80%。实验室模拟好氧活性污泥处理系统处理线路板工业废水,用菌群JQ8对系统强化处理7 d后NH4+-N和TN去除率分别达到87.8%和67.9%。分析菌群JQ8组成发现,Defluvibacter sp.、Paracoccus sp．和Aquamicrobium sp．细菌为其主要优势菌株。【结论】从垃圾渗滤液中筛选到一个具有较强铵氮去除能力的氨氧化菌群JQ8,可耐受较低C/N比和高氨氮环境,在强化污水处理系统对工业废水氨氮处理中,表现出良好的效果。     

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。     

Acinetobacter sp. Y1的氨氮去除性能及其关键酶活性

【目的】研究Acinetobacter sp.Y1的氨氮(NH_4~+-N)去除性能及其关键酶的提取与酶活性。【方法】以柠檬酸钠为碳源,硫酸铵为氮源,研究菌株Y1的NH_4~+-N去除性能;采用正交实验优化超声波破碎法提取粗酶的条件,SDS-PAGE分析比较渗透压休克法和超声波破碎法获得的粗酶;检测关键酶——羟胺氧化还原酶(HAO)、亚硝酸盐还原酶(NIR)、硝酸盐还原酶(NAR)的酶活性。【结果】24 h内菌株Y1的菌密度(OD600)可达1.280,对NH_4~+-N、总氮(TN)和COD的降解率分别达到98%、94%和92%,硝化过程中羟胺、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮不积累,反硝化产生N2;超声波破碎法提取粗酶的最佳工作条件为:破碎功率50 W,工作与间歇时间分别为4 s和7 s,OD600为1.250,总工作时间20 min,关键酶HAO、NIR和NAR的比活力分别为0.011、0.002和0.018 U/mg;渗透压休克法得到的HAO比活力是0.067 U/mg。【结论】Acinetobacter sp.Y1能同时高效去除NH_4~+-N、TN和COD。优化超声波破碎法提取粗酶的条件,检测到HAO、NIR和NAR的酶活性,且渗透压休克法比超声波破碎法更适合用来提取HAO。     

一株海洋好氧反硝化细菌的鉴定及其好氧反硝化特性

【目的】从处理海洋养殖循环水的生物滤器生物膜中分离到1株具有好氧反硝化活性的细菌(菌株2-8),并进一步研究了该菌的分类地位及反硝化特性。【方法】采用16S rRNA基因序列分析对菌株进行初步鉴定,采用好氧培养技术,探讨了碳源种类、起始pH、NaCl浓度、C/N、温度和摇床转速对菌株2-8好氧反硝化活性的影响。【结果】该菌株的16S rRNA基因序列与Pseudomonas segetis FR1439T(AY770691)的相似性最高,达到99.9%,因此初步鉴定菌株2-8属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.2-8)。碳源类型和C/N对其好氧反硝化作用的影响最为显著,以柠檬酸钠为唯一碳源,C/N为15时脱氮效率最高,低C/N导致亚硝酸盐的积累;其好氧反硝化的最适温度和pH分别为30℃和7.5;菌株2-8在摇床转速为160r/min下脱氮效果最好;NaCl浓度对其反硝化活性的影响不明显。【结论】在初始硝酸氮浓度为140mg/L,以柠檬酸钠为唯一碳源、C/N为15、pH为7.5、NaCl浓度为30g/L,30℃以及160r/min摇床培养的条件下,菌株2-8在48h内脱氮率可达92%且无亚硝酸盐积累。     

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...     

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。     

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%...     

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。     

金属离子对粪产碱杆菌C16的脱氮和亚硝酸盐积累的影响

【目的】研究不同金属离子对异养氨氧化细菌C16的生长和脱氮性能影响,探讨适于C16生长和脱氮的金属离子及其浓度。【方法】实验选用Mg2+、Mn2+、Fe2+、Cu2+、Zn2+5种金属离子,对C16的生长﹑脱氮性能﹑亚硝酸盐氮积累以及相关酶活性进行研究。【结果】Mg2+明显促进C16的生长和NH4+-N氧化速率;较高浓度Mn2+使得C16无法生长;原培养基中缺少Fe2+会抑制C16的生长和NH4+-N氧化速率;在原培养基中加入0.1 mmol/L的Cu2+对C16的生长和脱氮具有一定的促进作用,Cu2+使得培养基中基本无NO2--N和NH2OH的积累;不同浓度的Zn2+对C16的生长和氨氮去除有抑制作用。酶活实验结果显示,0.1 mmol/L Mg2+促进了羟胺氧化还原酶(HAO)的活性;0.1 mmol/L Cu2+促进了硝酸盐还原酶(Nar)和亚硝酸盐还原酶(Nir)的活性。【结论】Mg2+是C16生长和脱氮过程中的一种重要金属离子;加入Cu2+可避免过量亚硝酸盐积累。     

Pseudomonas alcaliphila AD-28的脱氮性能及其关键酶活性

【背景】异养硝化-好氧反硝化菌由于能够同时实现硝化反硝化作用而备受关注,但由于菌的种类不同,其脱氮途径不尽相同,研究菌株脱氮关键酶的种类及其活性可以推测菌株的脱氮途径,从而为菌株在生产上的应用提供技术支撑。【目的】研究Pseudomonas alcaliphila AD-28的脱氮性能及其关键酶的活性,为菌株脱氮分子机理研究奠定基础。【方法】以柠檬酸钠为碳源,以硫酸铵、亚硝酸钠、硝酸钾为氮源,研究菌株AD-28的脱氮性能并检测其关键酶氨单加氧酶(AMO)、羟胺氧化还原酶(HAO)、亚硝酸盐还原酶(NIR)、硝酸盐还原酶(NAR)的酶活性。【结果】菌株AD-28培养24h的菌密度(OD600)可达1.971,对初始浓度为18.85mg/L的氨氮、26.13mg/L的硝酸盐氮、19.47mg/L的亚硝酸盐氮、66.11 mg/L的总氮去除率均达到96%以上;关键酶AMO、HAO、NIR和NAR的比活力分别为0.028、0.003、0.011、0.027 U/mg。【结论】Pseudomonas alcaliphila AD-28能同时进行异养硝化-好养反硝化作用,该菌在AMO作用下将NH4+-N氧化为羟胺,然后由HAO氧化为NO2--N,NO2--N和NO3--N在NIR、NAR等酶的催化作用下脱氮。     

一株异养硝化-好氧反硝化皱褶念珠菌(Diutina rugosa)的分离及脱氮特性

为了获得异养硝化-好氧反硝化菌株,从养殖池塘污泥中分离筛选到一株具有异养硝化-好氧反硝化能力的酵母菌,命名为DW-1。经形态学观察和26S rDNA序列分析后鉴定为皱褶念珠菌DW-1(Diutina rugosa DW-1)。以氨氮为唯一氮源,初步探讨了碳源、C/N、初始pH值、培养温度、摇床转速对菌株DW-1除氮性能的影响。结果表明,在以乙酸钠为唯一碳源,C/N为25,pH为6.0、适宜培养温度为32℃、转速为170 r/min的条件下,菌株DW-1氨氮降解率和总氮去除率分别为94.94%、48.69%,而整个过程中亚硝氮积累量仅为0.067 mg/L。皱褶念珠菌DW-1的异养硝化-好氧反硝化特性表明其在降解含氮废水方面具有良好的应用前景。     

降氨除臭芽孢杆菌的筛选鉴定及其氮素迁移过程

【目的】分离和鉴定一株高效降氨除臭芽孢杆菌,并研究其氮素迁移过程。【方法】采用自行设计的筛选平台,根据菌落形态、生理生化特征及16S rRNA基因序列的系统进化树分析进行菌株鉴定;在好氧和厌氧条件下,以NH4+-N为唯一氮源,通过检测NH4+-N、NO2?-N、NO3?-N和产生的气体浓度,明确菌株在降氨过程中氮素的迁移过程及特点。【结果】筛选出一株高效降氨除臭芽孢杆菌,经生化与分子鉴定为凝结芽孢杆菌;其在好氧条件下将NH4+-N降解为NO3?-N,降解率为98%;同时少量NO3?-N经好氧反硝化作用还原为N2;在厌氧条件下进行了硝化作用,但NH4+-N降解率仅为23.7%,且反硝化过程不明显。【结论】筛选得到的高效降氨除臭凝结芽孢杆菌在好氧和厌氧条件下皆具有异养硝化作用,但厌氧条件下反硝化作用不显著,好氧反硝化作用产生的含氮气体为氮气,其在农业和环保领域具有巨大的产业化潜力。     

Pyridine degradation characteristics of a newly isolated bacterial strain and its application with a novel reactor for the further treatment in pyridine wastewater

A pyridine-degrading strain Gemmobacter sp. ZP-12, isolated from an activated sludge, was able to use pyridine as the sole carbon and nitrogen source for the growth. The strain could effectively degrade pyridine and remove TOC over a wide range of initial pyridine concentrations. The pyridine degradation rate for 100, 500, 1000, 1500 and 2000 mg/L was 2.90 ± 0.17; 13.72 ± 0.21, 20.40 ± 0.24, 31.09 ± 0.26, 27.63 ± 0.17 mg/L/h, respectively. During the pyridine degraded, a large amount of NH₄⁺-N was released and accumulated. The accumulation of NH₄⁺-N increased with the increase of pyridine concentration. For further removing the NH₄⁺-N producing in pyridine degradation, an aerobic-moving bed biofilm reactor coupled with intermittent-aeration membrane biological reactor (a-MBBR-IMBR) was constructed, in which the strain and the aerobic / anoxic mixed sludge combined to remove the pollutants in the wastewater containing 500 mg/L pyridine. After 96 h of operation, the final TOC removal efficiency was 96.5 ± 1.05 %. The average residual concentration of NO₃⁻-N and NH₄⁺-N was respectively 9.09 ± 4.13 mg/L and 7.85 ± 3.88 mg/L. The study provides a viable option for treating pyridine wastewater.     

重要环境因子对小球藻去除污水中氮磷的影响

对小球藻去除污水中氮磷的性能进行了研究,考察了初始氮磷浓度、氮磷比、光照条件和pH等因素对其去除效率的影响。结果表明,在初始氮磷浓度分别在35 mg/L和7 mg/L以下时去除率接近100%;氮磷比为5∶1和10∶1,小球藻第4 d基本完全去除了污水中的氨态氮,而氮磷比对小球藻的除磷能力没有显著影响;在初始氨态氮或总磷浓度相同的条件下,光照条件(L/D为24 h∶0 h和12 h∶12 h)对氮磷去除效果的无明显差异性（P＞0.05）,而随着氮磷浓度的增加,连续光照条件逐渐展现出去除氮磷的优势;小球藻在pH 7～8范围内对氨态氮的去除率最佳,pH 5～7范围内,对总磷的去除率最佳。     

环境因素对东平湖沉积物细菌群落结构的影响

【目的】探讨环境因素对东平湖沉积物细菌群落结构的影响。【方法】应用T-RFLP(Terminal RestrictionFragment Length Polymorphism)技术分析和比较了6个不同位置的东平湖沉积物在丰水期和枯水期的细菌多样性,并结合不同样品环境因子的差异,采用主成分分析(PCA)和典型对应分析(CCA),探讨了环境因子对细菌多样性的影响。【结果】不同沉积物样品的T-RFLP图谱具有较高的相似性。除2号样品外,所有枯水期样品的细菌群落具有较高的丰富度、多样性、均匀度和较低的优势度。CCA结果表明,558bp T-RF的丰度与总磷、总氮、总有机碳、铵态氮和硝态氮含量呈负相关而与碳氮比和水深呈正相关;64.5、164、509和543bp T-RFs的丰度与总氮、总有机碳、铵态氮、硝态氮、碳氮比和水深呈正相关;而其它14种主要的T-RFs在不同样品间分布较为稳定受环境因子影响不大。90、136.5、138和488bp等T-RFs可能代表了东平湖沉积物中占优势地位的土著菌群。通过Phylogenetic Assignment Tool在线分析结果推测,东平湖沉积物中的优势菌群可能属于Firmicutes和Proteobacteria门。【结论】环境因素对东平湖沉积物的细菌多样性产生显著影响,但对其土著菌群的影响不大。     

Kinetic characteristics and modelling of growth and substrate removal by <Emphasis Type="Italic">Alcaligenes faecalis</Emphasis> strain NR

Alcaligenes faecalis strain NR has the capability of simultaneous ammonium and organic carbon removal under sole aerobic conditions. The growth and substrate removal characteristics of A. faecalis strain NR were studied and appropriate kinetic models were developed. The maximum substrate removal rate of NH₄ ⁺-N and TOC were determined as 2.27 mg NH₄ ⁺-N/L/h and 30.00 mg TOC/L/h, respectively with initial NH₄ ⁺-N = 80 mg/L and TOC = 800 mg/L. Single-substrate models and double-substrate models based on Monod, Contois, Moser and Teissier were employed to describe the bioprocess kinetic coefficients. As a result, two double-substrate models, Teissier-Contois and Contois-Contois, were considered to be appropriate to model growth kinetics with both NH₄ ⁺-N and TOC as limiting substrates. The kinetic constants of maximum growth rate (μ _max) and half-saturation constant (K _S and B _S) were obtained by solving multiple equations with regression. This work can be used to further understand and predict the performance of heterotrophic nitrifiers, and thus provides specific guidance of these functional strains in practical wastewater treatment process.     

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。