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。     

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。     

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%.     

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％.     

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%...     

高效净水异养硝化细菌的筛选鉴定及固定化应用研究

本研究从海参养殖水体、泥土中筛选出4株具有硝化能力的异养硝化细菌。分别将其游离菌体细胞投入海参养殖水体,测定亚硝态氮、氨氮去除率,筛选出HS．NOB2为高效净化菌株,对HS-NOB2进行16SrDNA扩增及序列测定,初步鉴定为节杆菌（Arthrobactersp．）。利用海藻酸钠包埋法对高效净化菌体细胞进行固定化,将该固定化菌投入养殖水体及人工合成污水,研究其对水体中亚硝态氮、氨氮的处理效果,并与游离菌体细胞进行比较。结果表明,固定化后亚硝态氮去除率达到49．85％,氨氮去除率达到56．58％,均明显高于游离菌体细胞。上述研究为探寻水体净化提供了新思路,为水质改良剂的实际生产提供可选菌株。     

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。     

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。     

异养硝化微球菌的分离及性能评价

利用亚硝化细菌分离培养基从湿地浅层底泥中分离到一株具有硝化反硝化能力的异养硝化细菌,经过常规的分析和部分长度的16S rDNA序列分析表明,分离所得HB-1菌株与多株Micrococcus sp.16S rDNA具有99%的相似性,初步鉴定为Micrococcus sp.。分别采用乙酸钠和氯化铵作为碳源和氮源进行硝化特性研究,结果表明,8d的好氧培养,铵态氮去除率为49.2%,并且具有产生亚硝态氮的硝化性能。以硝酸钠为氮源进行好氧培养,总氮没有去除效果;而6d的缺氧静置培养,总氮的去除率达90.7%,表现明显的反硝化作用。     

一株高效异养硝化菌的选育、鉴定及其硝化条件

【目的】针对现阶段异养硝化菌硝化速率较低的问题,选育更高效的异养硝化菌,进而鉴定该菌株的种属,了解其硝化特性和硝化条件。【方法】分别从污水处理厂活性污泥、化肥厂土壤以及农田土壤中取样,以柠檬酸钠为碳源,NH4Cl为氮源,采用污泥驯化、驯化过程中驯化液连续梯度稀释、平板划线分离及颜色指示剂快速硝化效果检测等步骤,筛得一株高效的异养硝化菌。经生理生化和16SrDNA序列的系统发育分析鉴定其种属;将该菌接入人工氨氮废水,定时检测水中含氮化合物的变化,了解其硝化特性;通过改变培养基碳源、溶氧量、C/N比、温度和pH考察其硝化条件。【结果】获得的高效异养硝化菌为革兰氏阴性杆菌,不利用葡萄糖发酵,氧化酶、接触酶阳性,不产吲哚,能由有机酸盐产碱;其与产碱菌属菌株Alcaligenessp.ES-SDK-3的16SrDNA同源性高达99.7%。用该菌株处理初始氨氮浓度为182.30mg/L的废水,30h后氨氮去除率为99.8%,指数期平均氨氮去除速率为9.61mg-N/L/h,其在硝化过程中几乎没有亚硝酸盐氮和硝酸盐氮产生;最佳碳源为柠檬酸钠;高的溶氧量和高的C/N比有利于其降解氨氮,当C/N比为12时即可达到较好的效果;该菌株在温度为30℃-35℃,pH为5.0-9.0范围内均能较彻底地降解氨氮。【结论】该菌株为产碱菌属,命名为Alcaligenessp.HN-S;其在硝化速率与处理的氨氮浓度方面均高于目前国内外筛出的大多数异养硝化菌;通过考察其硝化条件,为其走向实际污水脱氮工艺提供了依据。     

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.     

异养硝化复合菌强化处理含氮废水脱氮性能研究

针对传统污水处理脱氮工艺过程中工艺流程复杂、处理高氨氮废水效率低等问题,利用三株不同种属的高效异养硝化-好氧反硝化细菌构建异养硝化复合菌YM,探讨其异养硝化-好氧反硝化特性及其生物强化脱氮效能研究,从而为异养硝化菌强化处理高氨氮废水工程应用提供理论依据。结果表明:异养硝化复合菌YM的增殖速率、异养氨氧化、好氧反硝化能力均优于单一菌种,YM强化后的污泥系统氨氧化速率较未强化系统从7.04 mg/L/h提高到12.2 mg/L/h,并且生物强化作用可有效提高污泥系统的抗冲击负荷能力,一定程度上提高了系统的处理能力。研究表明异养硝化菌强化污水脱氮处理具有显著的应用潜能,尤其对于目前尚缺少经济高效处理技术的高污染物浓度废水处理而言,无疑是一条具有高潜在应用价值的新途径。     

新异养硝化菌Colloides sp.JZ1-1的鉴定及其硝化性能

从驯化后的活性污泥中筛分、诱变出一株性能较好的异养硝化菌JZ1-1.经形态及生理生化特性分析,鉴定菌株JZ1-1为胶样菌属(Colloides sp.).分别考察了碳源、C/N、pH、溶解氧、温度和铵态氮初始浓度对JZ1-1硝化性能的影响.结果表明:菌株对柠檬酸钠的利用较好;C/N为10 ～14、30℃、pH 6-9和转速150 r·min-1以上有利于铵态氮的降解;菌株对中高浓度铵态氮废水(100 mg·L-1≤铵态氮浓度≤500 mg·L-1)的降解效果显著.经5次继代培养,菌株的稳定性较好.     

Transformations of ammonia and the environmental impact of nitrifying bacteria

In the sequence of events leading from ammonia to N₂ during the process of biotransformation of inorganic nitrogen compounds, the weakest link, with respect to our knowledge and understanding of the organisms involved, is nitrification. In particular, this is true for the oxidation of ammonia to nitrite. The enzymes have not been thoroughly studied, and the enzymatic mechanisms have not been identified. Almost any biochemical and physiological aspect studied proved to be controversial, and major ecological questions still remain unanswered. Unless the structure and function of the various components of the process are worked out, progress in developing means for controlling nitrification will depend mainly on laborious trial and error and not on knowledgeable manipulation of this group of bacteria.Abbreviations AMO ammonia monooxygenase - HAO hydroxylamine oxidoreductase - MPN most probable number - TCE trichloroethylene