生物脫氮工藝由于運(yùn)行成本低,二次污染小,已逐漸被應(yīng)用于處理各種含氮廢水。 而作為生物脫氮新技術(shù)之一的好氧反硝化,較之傳統(tǒng)缺氧反硝化技術(shù),不僅效率更高,而且適應(yīng)性強(qiáng),好氧反硝化反應(yīng)過(guò)程中不受氧氣抑制從而容易調(diào)控,并且使硝化反硝化同時(shí)發(fā)生在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi),可減少占地面積和建設(shè)成本,其反硝化速率比傳統(tǒng)的缺氧條件下高,因此得到廣泛的關(guān)注。 國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn) Alcaligenes、Pseudomonas、Bacillus等菌屬具有好氧反硝化性能。

　　有機(jī)碳源作為電子供體,在異養(yǎng)反硝化菌代謝過(guò)程中發(fā)揮重要作用。 在污水生物處理中,碳源費(fèi)用占設(shè)備運(yùn)行和管理成本一半以上,因此,尋找高效低成本的碳源可以在一定程度上解決碳源成本高的問(wèn)題。 很多學(xué)者研究利用農(nóng)林業(yè)有機(jī)物質(zhì)作為反硝化碳源如報(bào)紙、麥稈、木、棉花、玉米芯等;但是有些農(nóng)林業(yè)有機(jī)物如棉花有更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,因此使用農(nóng)林業(yè)廢棄物作為反硝化碳(源能在脫氮同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢物資源化,更具實(shí)際意義。

　　農(nóng)林業(yè)廢棄物是由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素組成,其復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)阻礙微生物接近可生物利用的纖維素和半纖維素部分。 另外,使用農(nóng)林業(yè)廢棄物作固體碳源存在著許多問(wèn)題亟待解決,如釋碳速度無(wú)法控制,反硝化效率較低,需要較長(zhǎng)的水力停留時(shí)間,容易造成填料堵塞等。 若先將農(nóng)林業(yè)有機(jī)物進(jìn)行預(yù)處理,從三維結(jié)構(gòu)中分離纖維素和半纖維素,并進(jìn)一步分解出易被微生物利用的可溶性有機(jī)物質(zhì),以水解液作碳源從而提高反硝化效率,解決固體碳源所存在的問(wèn)題。

　　目前很多工業(yè)廢水如石油行業(yè)含氮廢水都超過(guò) 45 ℃,煙氣經(jīng)過(guò)除塵和脫硫后溫度也一般在 50 ~ 60℃,而當(dāng)前的相關(guān)生物技術(shù)的最佳溫度均為常溫,高溫生物脫氮技術(shù)具有切實(shí)的工程應(yīng)用價(jià)值。

　　本研究首次利用玉米葉作為好氧反硝化碳源,這是基于玉米葉的碳水化合物含量高而木質(zhì)素含量低,因而有利于微生物利用。 先對(duì)玉米葉進(jìn)行水解預(yù)處理,使水解液中富含可生物降解的可溶性有機(jī)碳,反硝化效率可進(jìn)一步提高。 本研究考察以玉米葉水解液為碳源,螯臺(tái)球菌( Chelatococcus daeguensis)TAD1 在 50 ℃下的好氧反硝化效率。

　　1　 材料與方法

　　1. 1　 實(shí)驗(yàn)菌株

　　螯臺(tái)球菌(Chelatococcus. daeguensis) TAD1 是本實(shí)驗(yàn)室前期從廣州瑞明電廠生物滴濾塔內(nèi)篩選出來(lái)具有好氧反硝化特性的菌株。 TAD1 在 - 20 ℃下保存于甘油管中,實(shí)驗(yàn)前使用種子培養(yǎng)基進(jìn)行活化。

　　1. 2　 培養(yǎng)基

　　種子培養(yǎng)基:蛋白胨 10. 0 g·L - 1,牛肉浸膏 5. 0 g·L - 1,氯化鈉 5. 0 g·L - 1。

　　硝酸鹽反硝化培養(yǎng)基: KH2 PO41. 5 g·L - 1, Na2HPO4 0. 8 g·L - 1, MgSO4 0. 2 g·L - 1, KNO3 0. 36 ~2. 16 g·L - 1,微量元素 2 mL,玉米葉和檸檬酸鈉根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行調(diào)整。

　　亞硝酸鹽反硝化培養(yǎng)基: KH2 PO41. 5 g·L - 1, Na2HPO4 0. 8 g·L - 1, MgSO4 0. 2 g·L - 1, NaNO2 0. 15~ 0. 74 g·L - 1,微量元素 2 mL,玉米葉和檸檬酸鈉根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行調(diào)整。

　　微量元素溶液成分:EDTA 50. 0 g·L - 1,ZnSO4 2. 2 g·L - 1,CaCl2 5. 5 g·L - 1,MnCl2·4H2O 5. 06 g·L - 1, FeSO4·7H2O 5. 0 g·L - 1,( NH4 ) 6Mo7O2·4H2O 1. 1 g·L - 1,CuSO4·5H2O 1. 57 g·L - 1,CoCl2·6H2O 1. 61 g·L - 1。

　　1. 3　 碳源材料及其主要參數(shù)測(cè)定

　　玉米葉來(lái)源于廣州市番禺區(qū)新造鎮(zhèn),回收后用自來(lái)水洗凈,儲(chǔ)存于4 ℃冰箱中。 前期實(shí)驗(yàn)得出以下預(yù)處理最優(yōu)條件,將玉米葉粉碎至 10 ~ 40 目,加堿量為 0. 01 mol·L - 1,固液負(fù)荷比為 60 g·L - 1,在 40 ℃下靜置 24 h,其水解液作為液體碳源供螯臺(tái)球菌 TAD1 生長(zhǎng)。 測(cè)定玉米葉水解液的化學(xué)需氧量(COD) 、還原糖、pH、NO -3 -N 和 NO -2 -N。

　　1. 4　 菌株 TAD1 分別利用玉米葉水解液、檸檬酸鈉為碳源時(shí)好氧反硝化性能

　　在玉米葉水解液中加入硝酸鹽反硝化培養(yǎng)基中除碳源以外的其他組分,在 105 ℃下高壓滅菌 30 min�；�于本實(shí)驗(yàn)室的前期研究,TAD1 脫氮的最佳 C / N 為 9,最佳碳源為檸檬酸鈉;因此,在硝酸鹽反硝化培養(yǎng)基中加入檸檬酸鈉使 C / N 為 9 與玉米葉水解液進(jìn)行比較,在 115 ℃下高壓滅菌 20 min。

　　將 TAD1 活化后取 10 mL(即 10%體積比)菌懸液接種于含 90 mL 硝酸鹽反硝化培養(yǎng)基的 250 mL 的錐形瓶中,于50 ℃、160 r·min - 1(此時(shí)溶解氧為7. 25 mg·L - 1)條件下培養(yǎng)20 h,每隔2. 5 h 取樣2 mL 檢測(cè)其 NO -3 -N、NO -2 -N。

　　1. 5　 培養(yǎng)條件對(duì) TAD1 好氧反硝化的影響

　　將 TAD1 活化后接種于 90 mL 反硝化培養(yǎng)基中,于 50 ℃、160 r·min - 1條件下培養(yǎng) 10 h,隔一定時(shí)間測(cè)定其 NO -3 -N、NO -2 -N、OD600 。

　　1. 5. 1　 混合碳源中玉米葉水解液與檸檬酸鈉比例的影響

　　玉米葉水解液與傳統(tǒng)碳源混合可能會(huì)提高硝酸鹽去除率,使處理后水質(zhì)達(dá)到更高標(biāo)準(zhǔn)。 將玉米葉水解液與檸檬酸鈉溶液以不同的比例混合,檸檬酸鈉加入量基于 C / N 為 9,初始 NO -3 -N 為 100 mg·L - 1時(shí),考察混合比對(duì)好氧反硝化性能的影響。

　　1. 5. 2　 初始 pH 的影響

　　前期研究探索出,玉米葉水解液被 TAD1 利用的過(guò)程中,pH 會(huì)下降再上升,偏堿性更有利于 TAD1 進(jìn)行好氧反硝化,最佳初始 pH 為 8. 5。 調(diào)整初始 pH 至 7. 0、7. 5、8. 0、8. 5、9. 0,考察不同 pH 對(duì) TAD1 以混合液為碳源時(shí)好氧反硝化性能的影響。

　　1. 5. 3　 初始 NO -3 -N 的影響

　　保持玉米葉水解液濃度不變,而檸檬酸鈉按 C / N 為 9 調(diào)整,使初始 NO -3 -N 濃度為 50、100、150、200、250、300 mg·L - 1,在最佳 pH 條件下考察不同初始 NO -3 -N 對(duì) TAD1 以混合液為碳源時(shí)和以玉米葉水解液為唯一碳源時(shí)好氧反硝化性能的影響。

　　1. 5. 4　 初始 NO -2 -N 的影響

　　調(diào)整初始 NO -2 -N 濃度為 30、50、100、150 mg·L - 1,考察不同初始 NO -2 -N 對(duì) TAD1 以混合液為碳源時(shí)和以玉米葉水解液為唯一碳源時(shí)好氧反硝化性能的影響。

　　1. 6　 分析方法

　　硝酸鹽氮(NO -3 -N)測(cè)定采用酚二磺酸-紫外分光光度法,亞硝酸鹽氮( NO -2 -N)測(cè)定采用 N-( 1-萘基) -乙二胺分光光度法,化學(xué)需氧量(COD)測(cè)定采用快速密閉消解法,還原糖測(cè)定采用 3,5-二硝基水楊酸分光光度比色法,OD600測(cè)定采用 721 分光光度計(jì)在光密度為 600 nm 處測(cè)定吸光度值,溶解氧測(cè)定采用YSI 型 DO 測(cè)定儀,pH 測(cè)定采用 PHS-25 pH 計(jì)。

　　2　 結(jié)果與分析

　　2. 1　 玉米葉水解液主要參數(shù)測(cè)定

　　實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng) 24 h 后的玉米葉水解液主要參數(shù)進(jìn)行測(cè)定。 玉米葉在 24 h 內(nèi)釋放大量 COD,濃度為4 508 mg·L - 1。 玉米葉水解液中還原糖含量先增加后減少, 24 h 時(shí)為2 530 mg·L - 1,占 COD 的56. 12% 。 加入 0. 01 mol·L - 1NaOH 時(shí)玉米葉水解液 pH 為 9. 35,pH 在水解過(guò)程中不斷降低,經(jīng)過(guò) 24 h后,pH 下降低至 4. 42,可能是由于玉米葉水解過(guò)程中產(chǎn)生有機(jī)酸,而且其水解產(chǎn)物糖類也會(huì)進(jìn)一步分解為有機(jī)酸。 玉米葉滲出 1. 16 mg·L - 1NO -3 -N 和 0. 01 mg·L - 1NO -2 -N,不會(huì)增加明顯的硝氮和亞硝氮含量。

　　2. 2　 菌株 TAD1 分別利用玉米葉水解液、檸檬酸鈉為碳源時(shí)好氧反硝化性能

　　由圖 1 可看出,菌株 TAD1 利用玉米葉水解液為唯一碳源生長(zhǎng)時(shí),硝酸鹽氮在 5 h 內(nèi)由 100. 25 mg·L - 1降至 20. 70 mg·L - 1,并在 10 h 內(nèi)降低到 8. 20 mg·L - 1,平均反硝化速率為 9. 21 mg·( L·h) - 1。 亞硝酸氮在 5 h 達(dá)到最大值 39. 28 mg·L - 1,在 7. 5 h 后降至 0。 硝酸鹽氮與亞硝酸鹽氮的迅速減少可能是由于玉米葉水解液中含有多種碳源供 TAD1 利用,有助于 TAD1 迅速生長(zhǎng),快速去除硝酸鹽氮與亞硝酸鹽氮。 但是硝酸鹽在 10 h 后并沒(méi)有進(jìn)一步并去除,脫氮率為 91. 82% 。 當(dāng)檸檬酸鈉為唯一碳源時(shí),反硝化速率明顯比玉米葉水解液為碳源時(shí)慢。 由于檸檬酸鈉、C / N 為 9 是 TAD1 脫氮的最佳條件,進(jìn)一步增加碳量并不會(huì)提高反硝化速率,因此其速率低于玉米葉水解液不是由于其含碳量較低而可能是因?yàn)?TAD1對(duì)其利用的速率低于玉米葉水解液。 NO -3 -N 在 20 h 內(nèi)降至 0, NO -2 -N 在 12 h 達(dá)到最大值 40. 80mg·L - 1,在 20 h 后低于檢測(cè)限。 雖然 TAD1 利用檸檬酸鈉為碳源生長(zhǎng)時(shí),反硝化速率僅有 5. 03mg·( L·h) - 1,但隨著反硝化過(guò)程的持續(xù)脫氮率可達(dá)到 100% 。 若將兩者按一定比例混合作為碳源可能會(huì)同時(shí)獲得高反硝化速率和脫氮率。

　　2. 3　 混合碳源中玉米葉水解液與檸檬酸鈉比例的影響

　　為了進(jìn)一步降低處理后的硝酸鹽濃度,實(shí)驗(yàn)將玉米葉水解液以不同比例混合,考察不同混合比對(duì)TAD1 的好氧反硝化性能的影響,結(jié)果如圖 2 所示。

　　由此可看出,隨著玉米葉水解液含量增大,硝酸鹽去除率先增加后減少,在混合比為 1 ∶ 4 時(shí)硝酸鹽去除率達(dá)到峰值 95. 85% 。 當(dāng)檸檬酸鈉與玉米葉比例大于等于 1 ∶ 4 時(shí),處理 10 h 后硝酸鹽去除率均達(dá)到92% 以上,并且沒(méi)有亞硝酸鹽的積累,因此無(wú)須進(jìn)一步增加玉米葉水解液的投入。 而當(dāng)混合比低于1 ∶ 4 時(shí)有亞硝酸鹽積累,并且玉米葉水解液含量越低其積累越明顯;因此,將玉米葉水解液與檸檬酸鈉以 1 ∶ 4 混合作為碳源供 TAD1 利用可以同時(shí)獲得最優(yōu)反硝化速率和脫氮率。

　　2. 4　 初始 pH 的影響

　　由圖 3 可看出:隨著初始 pH 的增加,硝酸鹽去除率先增加后下降,在 pH 為 8. 0 時(shí)達(dá)到最大值96. 79% 。 在初始 pH 為 7. 0 ~ 9. 0 時(shí)均沒(méi)有亞硝酸鹽的積累。 OD600的變化趨勢(shì)與硝酸鹽去除率的相一致,在 pH 為 8. 0 時(shí)達(dá)到最大值 1. 555。 因?yàn)樵赥AD1 利用玉米葉水解液的過(guò)程中,培養(yǎng)基的 pH 會(huì)先下降再上升,因此在初始 pH 為 8. 0 時(shí),更有利于TAD1 生長(zhǎng),從而達(dá)到更高的去除率。 值得注意的是,在 pH 為 7. 0 ~ 9. 0 時(shí),去除率均高于 92. 5% ,說(shuō)明 pH 的下降沒(méi)有給好氧反硝化帶來(lái)顯著的負(fù)面影響。

　　2. 5　 初始 NO -

　　3 -N 的影響

　　保持玉米葉水解液含量不變而檸檬酸鈉按 C / N 為9 調(diào)整,實(shí)驗(yàn)考察不同 NO -3 -N 對(duì) TAD1 利用 2 種碳源的好氧反硝化性能的影響,結(jié)果如圖 4 所示。

　　由圖4( a)可看出,在初始 NO -3 -N 為0 ~ 250 mg·L - 1時(shí),玉米葉水解液或混合液為碳源時(shí)硝酸鹽去除率與濃度正相關(guān),最大值分別為 97. 20%與 95. 12% 。 而當(dāng)濃度為 300 mg·L - 1時(shí),兩者均下降,并且伴隨著亞硝酸鹽的積累,分別為 16. 05 mg·L - 1與 18. 20 mg·L - 1,這是由于隨著硝酸氮濃度的增加需要相應(yīng)碳源的補(bǔ)充才能維持高效率,或延長(zhǎng)處理時(shí)間以達(dá)到高去除率,12 h 時(shí)以兩者為碳源均不再有亞硝酸鹽積累(數(shù)據(jù)在圖中未給出) 。 由圖 4( b)可看出,好氧反硝化效率隨濃度的變化趨勢(shì)與硝酸鹽去除率相一致,最大值分別為 24. 30 mg·( L·h) - 1與 23. 78 mg·( L·h) - 1,發(fā)生在初始濃度為 250 mg·L - 1時(shí)。 當(dāng)NO -3 -N 為 50、100 mg·L - 1時(shí),混合液為碳源時(shí)的硝酸鹽去除率與反硝化效率均高于玉米葉水解液為唯一碳源時(shí),在 50 mg·L - 1時(shí)更為明顯。 在 NO -3 -N≥150 mg·L - 1時(shí),TAD1 利用玉米葉水解液的好氧反硝化性能優(yōu)于檸檬酸鈉。 同樣地,OD600隨著濃度的增加相應(yīng)增大,利用玉米葉水解液為碳源的 TAD1 菌濃度始終高于利用混合液為碳源的菌濃度。 而且,當(dāng) NO -3 -N 由200 mg·L - 1增加至250 mg·L - 1,OD600的增加最為明顯,利用水解液生長(zhǎng)的菌濃度由 1. 865 增加至 2. 380,而利用檸檬酸鈉的由 1. 690 增加至 2. 298。當(dāng) NO -3 -N 為 300 mg·L - 1時(shí),兩者菌濃度皆達(dá)到最大值 2. 520 及 2. 410。 這可能是因?yàn)楦邼舛鹊牡�源可以刺�?TAD1 的生長(zhǎng),尤其當(dāng) NO -3 -N 高于 200 mg·L - 1時(shí)。 另外,玉米葉水解液為唯一碳源更能促進(jìn)TAD1 的生長(zhǎng);因此,當(dāng) NO -3 -N≤100 mg·L - 1時(shí),混合液更適宜作為 TAD1 的碳源,當(dāng) NO -3 -N > 100 mg·L - 1時(shí),則玉米葉水解液更具有優(yōu)勢(shì)。

　　2. 6　 初始 NO --N 的影響

　　實(shí)驗(yàn)考察不同 NO -2 -N 對(duì) TAD1 利用2 種碳源的好氧反硝化性能的影響,結(jié)果如圖5 所示。 由圖5( a)與 5( b)可看出,當(dāng)以玉米葉水解液為唯一碳源時(shí),初始 NO -2 -N 為 30 ~ 100 mg·L - 1時(shí),亞硝酸鹽均在 7. 5h 內(nèi)去除。 而利用混合液作為碳源時(shí),30 mg·L - 1NO -2 -N 在5 h 內(nèi)去除,50 mg·L - 1NO -2 -N 在7. 5 h 內(nèi)去除,100 mg·L - 1NO -2 -N 在 10 h 內(nèi)去除。 當(dāng)初始 NO -2 -N 為 150 mg·L - 1時(shí),利用玉米葉水解液生長(zhǎng)的TAD1 在 10 h 內(nèi)去除了 56. 46% 的 NO -2 -N。 而利用混合液生長(zhǎng)的 TAD1 在 10 h 內(nèi)僅僅去除了 8. 54% 的NO -2 -N。 說(shuō)明碳源不足導(dǎo)致好氧反硝化進(jìn)行不徹底,亞硝酸鹽去除率低;玉米葉水解液更適于高濃度亞硝酸鹽的去除。 由圖 5( c)可以看出,玉米葉水解液作為碳源時(shí),當(dāng) NO -2 -N 高于 30 mg·L - 1,TAD1 從 0 h開(kāi)始就迅速生長(zhǎng)。 當(dāng) NO -2 -N 為 100 mg·L - 1培養(yǎng) 10 h 后,OD600達(dá)到最大值 1. 185,而當(dāng) NO -2 -N 為 150mg·L - 1時(shí),培養(yǎng) 10 h 的 TAD1 的 OD600在 4 個(gè)濃度中最低,0. 615。 這說(shuō)明了以玉米葉水解液為碳源時(shí),NO -2 -N 為 30 ~ 100 mg·L - 1時(shí),亞硝酸鹽濃度增加并沒(méi)有抑制 TAD1 的生長(zhǎng),反而有助于其生長(zhǎng)。 由圖 5(d)可以看出,以混合液作為碳源時(shí),TAD1 從2. 5 h 開(kāi)始迅速生長(zhǎng)。 在初始 NO -2 -N 為100 mg·L - 1培養(yǎng)10 h后,OD600達(dá)到最大值 0. 922,明顯低于同條件下玉米葉水解液為碳源的 OD600 。 因此,當(dāng) NO -2 -N < 50 mg·L - 1時(shí),混合碳源更有利于 TAD1 進(jìn)行好氧反硝化。 當(dāng) NO -2 -N > 50 mg·L - 1時(shí),玉米葉水解液碳源更具有優(yōu)勢(shì)。

 圖 5 初始 NO -2 -N 對(duì) TAD1 分別利用玉米葉水解液( a,c) 、混合碳源( b,d)的好氧反硝化的影響

　　3　 討論

　　3. 1　 菌株 TAD1 分別利用玉米葉水解液、檸檬酸鈉為碳源時(shí)好氧反硝化性能

　　好氧反硝化需要充足的外源有機(jī)碳作為電子供體將硝酸鹽還原為氮?dú)狻?農(nóng)林業(yè)有機(jī)物即木質(zhì)纖維素物質(zhì)由于其經(jīng)濟(jì)性以及來(lái)源廣泛,有作為反硝化碳源的巨大潛力;但是由于纖維素是由線性的葡萄糖聚合物通過(guò)氫鍵連接,并與半纖維素和木質(zhì)素緊密結(jié)合在一起,其復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)會(huì)阻礙微生物獲得可利用的碳源,因此,先將玉米葉水解以破壞其復(fù)雜結(jié)構(gòu),使微生物更容易利用其有機(jī)碳有助于隨后的反硝化反應(yīng)。 水解預(yù)處理的費(fèi)用相對(duì)于碳源費(fèi)用要低得多。 實(shí)驗(yàn)證明玉米葉水解液為 TAD1 提供可利用的有機(jī)碳使其可高效進(jìn)行反硝化,使 NO -3 -N 的快速還原和積累的 NO -2 -N 的快速去除,反硝化時(shí)間比以檸檬酸鈉為碳源的縮短一半。 這可能是玉米葉水解后有各種各樣可利用的糖類以及有機(jī)酸類碳源為微生物提供電子供體,使其代謝活動(dòng)更加旺盛,在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期,快速利用氮源達(dá)到脫氮的目的,但是其脫氮率(91. 82% )低于以檸檬酸鈉為碳源(100% ) 。

　　3. 2　 培養(yǎng)條件對(duì)好氧反硝化的影響

　　當(dāng)檸檬酸鈉與玉米葉比例為 1 ∶ 4 時(shí)好氧反硝化效果最好,處理 10 h 后硝酸鹽去除率達(dá)到 95. 85% ,反硝化速率為 9. 59 mg·( L·h) - 1,TAD1 同時(shí)獲得最佳反硝化速率和脫氮率。 亞硝酸鹽在 7. 5 h 內(nèi)還原為含氮?dú)怏w,少于施氏假單胞菌 Pseudomonas. stutzeri PCN-1 利用玉米淀粉為碳源時(shí)所需時(shí)間(12 h)。 有研究表明,在有好氧條件下混合碳源可以同時(shí)促進(jìn)硝酸鹽還原和碳的降解;因?yàn)槔w維素是線性的葡萄糖聚合物,玉米葉水解液主要成分是糖類,與檸檬酸鈉混合其相互作用可能更有利于 TAD1 對(duì)碳源的利

　　用,從而充分還原硝酸鹽。 另外,檸檬酸鈉能使周質(zhì)硝酸鹽還原酶活性增強(qiáng),使好氧反硝化進(jìn)行得更徹底。 以混合液為碳源時(shí),最適宜 pH 為 8. 0。 這時(shí)由于 TAD1 利用含玉米葉水解液的混合碳源生長(zhǎng)時(shí),在胞外酶的作用下進(jìn)一步將糖類分解為有機(jī)酸,使 pH 降低,偏堿性有利于補(bǔ)償碳源分解帶來(lái)的 pH 下降。但是,在 pH 為 7. 0 ~ 9. 0 時(shí),去除率均高于 92. 5% ,說(shuō)明 TAD1 能適應(yīng)廢水處理過(guò)程中的 pH 的波動(dòng),具有實(shí)際意義。

　　高濃度的 NO -3 -N 可能是反硝化的其中一個(gè)限制因素,因?yàn)槭Ｓ嗟奶荚纯赡懿蛔阋跃S持異養(yǎng)代謝;但是在本實(shí)驗(yàn)高濃度硝酸鹽反而刺激了 TAD1 的生長(zhǎng),增強(qiáng)硝酸鹽還原酶的活性,促進(jìn)好氧反硝化快速進(jìn)行,以玉米葉水解液為碳源時(shí)尤為明顯。 可能由于玉米葉水解液中含有高濃度的多種糖類從而更有利于TAD1 生長(zhǎng)繁殖。 初始 NO -3 -N 濃度越高,NO -2 -N 的還原需要更多的時(shí)間,初始 NO -3 -N 為250 mg·L - 1時(shí),處理 10 h 后沒(méi)有亞硝酸鹽存在;NO -3 -N 為 300 mg·L - 1時(shí),處理 12 h 后沒(méi)有亞硝酸鹽存在。 其高效好氧反硝化性能明顯優(yōu)于已報(bào)道的好氧反硝化菌施氏假單胞菌 Pseudomonas stutzeri T13 利用丁二酸鈉為碳源時(shí)的性能。 在初始 NO -3 -N 為 185. 24 mg·L - 1,搖床轉(zhuǎn)速為 160 r·min - 1,T13 培養(yǎng) 15 h 后仍有 147. 44mg·L - 1NO -2 -N。 總的來(lái)說(shuō),當(dāng) NO -3 -N 為 30 ~ 100 mg·L - 1時(shí),混合液更適宜作為 TAD1 的碳源,當(dāng)NO -3 -N 為 150 ~ 300 mg·L - 1時(shí),玉米葉水解液更適宜為 TAD1 提供碳源進(jìn)行好氧反硝化;因此,玉米葉水解液可以作為一種高效廉價(jià)的碳源處理高濃度硝酸鹽廢水。

　　催化還原亞硝酸鹽為含氮?dú)怏w的亞硝酸還原酶通常是對(duì)氧氣敏感的;但是在初始 NO -2 -N 為 100mg·L - 1,搖床轉(zhuǎn)速為 160 r·min - 1條件下,TAD1 利用玉米葉水解液為碳源,NO -2 -N 在 7. 5 h 內(nèi)完全去除。 說(shuō)明當(dāng)玉米葉水解液為碳源時(shí),TAD1 的亞硝酸還原酶在較高溶解氧下也能高效運(yùn)作。 玉米葉水解液為碳源時(shí),適當(dāng)增加亞硝酸鹽的初始濃度可以加速 TAD1 的生長(zhǎng),但當(dāng) NO -2 -N 為150 mg·L - 1,TAD1 的生長(zhǎng)受到抑制,可能由于此時(shí)碳源已經(jīng)不能為 TAD1 提供大量的電子供體。 當(dāng) NO -2 -N 為30、50 mg·L - 1,以混合液為碳源時(shí),NO -2 -N 分別在 5、7. 5 h 內(nèi)被迅速還原,因此混合液適合在此濃度范圍內(nèi)作為 TAD1 的碳源。 當(dāng) NO -2 -N 為 50 ~ 150 mg·L - 1,利用玉米葉水解液為碳源時(shí)的好氧反硝化性能更佳。具體參見(jiàn)污水寶商城資料或http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　4　 結(jié)論

　　1)初始 NO -3 -N 為 100 mg·L - 1時(shí),檸檬酸鈉與玉米葉水解液比例為 1 ∶ 4 時(shí)可獲得最佳的好氧反硝化性能,TAD1 培養(yǎng) 10 h 后硝酸鹽去除率達(dá)到 95. 85% 。 其最佳 pH 為 8. 0,適宜范圍為 7. 0 ~ 9. 0。

　　2)初始 NO -3 -N 在 50 ~ 250 mg·L - 1的范圍內(nèi),脫氮率、反硝化效率與時(shí)間成正相關(guān),脫氮率最高達(dá)到97. 20% ,反硝化效率最高為 24. 30 mg·( L·h) - 1。 NO -3 -N 為 30 ~ 100 mg·L - 1時(shí),混合液更適宜作為T(mén)AD1 的碳源,當(dāng) NO -3 -N 為 150 ~ 300 mg·L - 1時(shí),玉米葉水解液更合適。

　　3)適當(dāng)增加亞硝酸鹽的初始濃度可以加速 TAD1 的生長(zhǎng),但當(dāng) NO -2 -N 為 150 mg·L - 1,TAD1 的生長(zhǎng)受到抑制。 NO -2 -N 為 30 ~ 50 mg·L - 1時(shí),混合液更適宜作為 TAD1 的碳源,當(dāng) NO -2 -N 為 50 ~ 150 mg·L - 1時(shí),玉米葉水解液更合適。