隨著經濟社會的快速發(fā)展,工農業(yè)廢水中的氮素含量日益增加,含氮物質的超標排放將引起嚴重的環(huán)境問題。因此,對高濃度含氮污水的處理顯得尤為迫切。污水中的氮素主要以氨氮和有機氮的形式存在,脫氮是污水處理的一個重要指標,傳統的生物脫氮是基于好氧自養(yǎng)硝化作用和厭氧異養(yǎng)反硝化的過程 。然而,這種傳統的工藝水力停留時間長、能耗大,且基建費用高,同時,自養(yǎng)菌在高濃度的氨氮和有機廢水中難以存活,從而限制其在處理高濃度氨氮廢水中的應用。近年來為了克服這些限制因素,人們開發(fā)了一些新型的生物脫氮工藝,包括部分亞硝化、好氧反硝化和厭氧性氨氧化等。
早在1983 年,ROBERTSON 等 篩選得到一株具有異養(yǎng)硝化-好氧反硝化能力的菌株Thiosphaera pantotropha。該菌在好氧生長結束后,就會立即迅速地進行反硝化作用。后來多個種屬的具有異養(yǎng)硝化-好氧反硝化的細菌被報道,包括糞產堿菌(Alcaligenes faecalis) 、施氏假單胞菌(Pseudomonas stutzeri) 、銅綠假單胞菌( Pseudomonas aeruginosa ) 、土壤桿菌屬( Agrobacterium sp. ) 、不動桿菌屬( Acinetobactersp. )、克雷伯氏肺炎桿菌(Klebsiella pneumoniae)、芽孢桿菌屬(Bacillus sp. ) 、泛養(yǎng)硫球菌(Thiosphaerapantotropha) 等。異養(yǎng)硝化細菌與自養(yǎng)菌相比,具有更高的生長率,并能利用有機物質作為碳源和能源在有氧條件下將氨氮轉變?yōu)镹2 。此外,反硝化過程中產生的堿性可以部分中和由硝化過程產生的酸。因此,同步硝化反硝化可以實現低運營成本和在一個反應器達到高速脫氮的效果。
雖然大量的新型脫氮菌株已經被報道,但是人們對異養(yǎng)硝化-好氧反硝化菌的分子學研究、反應機理及在廢水脫氮中的應用研究仍然不夠充分。本研究從活性污泥中篩選出1 株異養(yǎng)硝化-好氧反硝化菌,經鑒定為不動桿菌屬,通過單因素實驗和正交實驗對該菌的脫氮性能進行了分析,旨在為脫氮功能菌強化處理高濃度氨氮廢水提供理論支持。
1 實驗部分
1. 1 培養(yǎng)基
硝化富集培養(yǎng)基:(NH4 )2 SO4 0. 4 g·L - 1 ,檸檬酸鈉3. 5 g·L - 1 ,MgSO4 ·7H2 O 1 g·L - 1 ,NaCl 0. 12 g·L - 1 ,MnSO4 ·H2 O 0. 01 g·L - 1 ,FeSO4 ·7H2 O 0. 02 g·L - 1 ,KH2 PO4 0. 25 g·L - 1 ,Na2 HPO4 0. 3 g·L - 1 ,pH 7. 0 ~ 7. 5。固體培養(yǎng)基添加20 g·L - 1 瓊脂。
異養(yǎng)硝化培養(yǎng)基: (NH4 )2 SO4 0. 35 g·L - 1 ,檸檬酸鈉3. 03 g·L - 1 ,MgSO4 ·7H2 O 1 g·L - 1 ,KH2 PO40. 25 g·L - 1 ,Na2 HPO4 0. 3 g·L - 1 ,pH 7. 0 ~ 7. 5。
反硝化培養(yǎng)基:KNO3 0. 53 g·L - 1 (NaNO2 0. 5),檸檬酸鈉3. 0 g·L - 1 ,KH2 PO4 0. 25 g·L - 1 ,Na2 HPO40. 3 g·L - 1 ,MgSO4 ·7H2 O 1 g·L - 1 ,pH 7. 0。
溴百里酚藍(BTB)培養(yǎng)基:KNO3 1 g·L - 1 ,琥珀酸鈉8. 5 g·L - 1 ,MgSO4 ·7H2 O 1 g·L - 1 ,CaCl2 0. 15g·L - 1 , FeSO4 ·7H2 O 0. 05 g·L - 1 ,KH2 PO4 0. 25 g·L - 1 ,Na2 HPO4 0. 3 g·L - 1 ,1% 溴百里酚藍乙醇溶液1 mL,瓊脂20 g·L - 1 。
培養(yǎng)基使用前均需置于滅菌鍋中,121 ℃ 滅菌20 min。
1. 2 富集培養(yǎng)及菌株分離
活性污泥取自江蘇省常州市某呂業(yè)公司污水處理池,取5 mL 污泥懸浮于45 mL 硝化富集培養(yǎng)基,30 ℃ ,200 r·min - 1 搖床富集培養(yǎng)12 h,將富集液進行梯度稀釋涂布于硝化富集固體培養(yǎng)基,培養(yǎng)1 d 后,挑取形態(tài)大小不一的單菌落,多次劃線分離純化得到10 余株初篩菌株。挑取初篩菌株接種于溴百里酚藍固體平板,挑取培養(yǎng)基出現藍色暈圈的菌株,進行異養(yǎng)硝化性能和好氧反硝化性能測定,定量篩選出具有較高異養(yǎng)硝化能力和好氧反硝化能力的菌株。
1. 3 菌株的鑒定
菌株鑒定采用16S rDNA 序列比對法。提取菌株總DNA,利用一對通用引物擴增菌株16S rDNA。上游引物為8f(5′-AGAGTTTGATCCTGGCTCA-3′),下游引物為1 492 r (5′-GGTTACCTTGTTACGACTT-3′)。
基因測序后通過GenBank 進行同源性序列分析,應用MEGA5. 0 軟件構建該菌株系統發(fā)育樹。
1. 4 菌株YN3 的脫氮性能研究
1. 4. 1 單因素實驗研究不同培養(yǎng)條件對菌株YN3 異養(yǎng)硝化的影響
利用單因素實驗研究碳源、溫度、轉速、pH、C / N 和氨氮濃度對氨氮去除效果的影響。培養(yǎng)條件為C /N 為10,氨氮濃度為70 mg·L - 1 ,轉速為200 r·min - 1 ,pH 為7,碳源選擇檸檬酸鈉、琥珀酸鈉、葡萄糖、乙酸鈉和蔗糖,以下實驗均按上述要求固定其他因素,只改變研究的單因素條件;溫度分別為20、30 和37℃ ;搖床轉速分別為100、150、200 和250 r·min - 1 ;pH 分別為5、6、7、8 和9;C / N 分別為5、10、15 和20;初始氨氮濃度分別為50、100、150、200 和250 mg·L - 1 。所有實驗一式3 份。將處于對數期的菌液以5%(OD600 = 1)的接種量接種于裝有100 mL 異養(yǎng)硝化培養(yǎng)基的500 mL 三角瓶中,恒溫培養(yǎng),測定水樣中OD600 、氨氮(NH4+ -N)、硝氮(NO3- -N)、亞硝氮(NO2- -N)、羥氨(NH2 OH-N)和總氮(TN)的質量濃度變化。
1. 4. 2 正交實驗優(yōu)化培養(yǎng)條件
為優(yōu)化菌株YN3 的脫氮條件,以氨氮為唯一氮源,設計L18 (35 )正交實驗,因素水平表見表1。將菌液以相同接種量接種于裝有100 mL 異養(yǎng)硝化培養(yǎng)基的500 mL 三角瓶中,以氨氮降解效率為反應值分析得到最優(yōu)培養(yǎng)條件。初始氨氮的質量濃度為70 mg·L - 1 ,依照不同的碳氮比計算碳源質量。
表1 正交實驗因素水平表
1. 4. 3 菌株YN3 的適應性進化實驗設計
1)菌株YN3 的適應性進化。配置不同氨氮濃度(70、150、200、250 和300 mg·L - 1 )的硝化培養(yǎng)基,以菌株YN3 作初始育種菌株。以氨氮濃度為70 mg·L - 1 的硝化富集培養(yǎng)基富集培養(yǎng)菌株YN3,置于30 ℃ ,200 r·min - 1 的恒溫搖床培養(yǎng)12 h 后,以2% 接種量接入100 mg·L - 1 的硝化富集培養(yǎng)基,12 h 后測量菌株培養(yǎng)液的OD600 ,如果OD600 小于1 乃至更低,則將菌株YN3 再次接種到新鮮的氨氮濃度為100 mg·L - 1的硝化培養(yǎng)基;如果OD600 大于1,則菌株被認為能適應100 mg·L - 1 的氨氮濃度,以氨氮濃度為100 mg·L - 1 的硝化培養(yǎng)基多次傳代,直至菌株YN3 穩(wěn)定適應該濃度后,以2% 接種量接種到氨氮濃度為150 mg·L - 1 的硝化培養(yǎng)基,以如前所述方式培養(yǎng),直至菌株YN3 適應150 mg·L - 1 的氨氮濃度。轉接適應于150 mg·L - 1 的氨氮濃度的菌株于氨氮濃度為200 mg·L - 1 的硝化培養(yǎng)基培養(yǎng),直至菌株穩(wěn)定適應后,同樣地,轉接入250 mg·L - 1 的硝化培養(yǎng)基培養(yǎng)直至穩(wěn)定適應。重復此步驟,直到菌株適應于300 mg·L - 1的氨氮濃度。
2)氨氮適應性驗證。配制不同濃度的氨氮實驗廢水,初始氨氮濃度分別為100、200、300、500 和1 000 mg·L - 1 。將處于對數期的菌液以5% (OD600 = 1)的接種量接種于裝有100 mL 異養(yǎng)硝化培養(yǎng)基的500 mL 三角瓶中,恒溫培養(yǎng),測定水樣中OD600 和氮素的質量濃度變化。實驗一式3 份。
1. 4. 4 菌株YN3 的異養(yǎng)硝化功能驗證
將菌株YN3 接入100 mL 異養(yǎng)硝化培養(yǎng)基中,在優(yōu)化條件下培養(yǎng),1 d 后檢測培養(yǎng)基中各組分氮的質量濃度變化。
1. 4. 5 菌株YN3 的好氧反硝化能力驗證
將菌株YN3 接入反硝化培養(yǎng)基中,分別以硝酸鹽和亞硝酸鹽為唯一氮源,30 ℃ 、200 r·min - 1 恒溫搖床培養(yǎng),測定樣品中各組分氮的質量濃度變化。
1. 5 分析方法
菌體生長狀態(tài)(OD600 )采用吸光度法測定;NH4+ -N 濃度采用納氏試劑分光光度法;NO3- -N 濃度采用紫外分光光度法(HZ-HJ-SZ-0138);NO2- -N 濃度采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法(GB 7493-87);細胞內氮的含量采用凱氏定氮法(GB 11891-89),繪制菌體密度和含氮量的關系圖 ;NH2OH-N 濃度采用間接分光光度法 ;TN 濃度為NH4+ -N、NO3- -N、NO2- -N 和NH2OH-N 濃度之和。
2 結果與討論
2. 1 菌株的分離及鑒定
通過異養(yǎng)硝化培養(yǎng)基富集培養(yǎng),獲得在異養(yǎng)硝化固體培養(yǎng)基上生長的菌株10 株。將這些菌株通過溴百里酚藍平板復篩,獲得一株菌,命名為YN3。YN3 菌落表面為黃白色,圓形,表面光滑,不透明,革蘭氏染色為陰性。
通過BLAST 檢索與GenBank 中的核酸序列進行菌株YN3 16S rDNA 序列的同源性比對,該序列與NCBI 數據庫的Acinetobacter junii (NCBI 登錄號為:KP100 325. 1)同源性達99% ,結合菌株的形態(tài)學,確定菌株YN3 屬于不動桿菌屬(Acinetobacter sp. )。使用MEGA 5. 0 核酸分析軟件將菌株YN3 與其他不動桿菌屬和一些異養(yǎng)硝化好氧反硝化細菌進行系統發(fā)育分析,得到菌株的系統進化樹(見圖1),由圖1 可以看出,菌株YN3 與不動桿菌親緣關系較近。
2. 2 菌株YN3 異養(yǎng)硝化性能研究
2. 2. 1 碳源對菌株YN3 脫氮性能的影響
碳源常常作為異養(yǎng)細菌的能量和電子來源。圖2 表明,不同的碳源對氨氮的去除以及菌株的增長具有重要的影響。分別以檸檬酸三鈉、琥珀酸鈉和乙酸鈉為碳源時,其最大氨氮去除率分別為99% 、99%和97% ,且OD600 分別達到1. 25,1. 392 和1. 421。而碳源是葡萄糖和蔗糖時,菌株基本沒有增長,氨氮含量沒有降低,與REN 等 研究結果一致。說明相對于糖類,菌株更容易高效利用有機酸。可能是因為有機酸可以直接參與TCA 循環(huán),而糖類需要先轉化為有機酸再被利用。實驗結果表明,檸檬酸鈉是菌株YN3 的最佳碳源。
2. 2. 2 溫度對菌株YN3 脫氮性能的影響
由圖3 可以看出,溫度對于菌株的生長以及脫氮能力的影響。當溫度升高時,菌株的生長量和氨氮去除率增加,30 ℃ 條件下,菌株的生長適應期最短,快速進入對數期,12 h 內氨氮去除率達到99% 。而20 ℃ 和37 ℃ ,經過24 h 其氨氮去除率僅達到59% 和53% �？赡苁菧囟忍突蛱叩那闆r下,菌株YN3 中起脫氮作用的相關酶活性降低,導致菌株的脫氮效率降低 �？梢娋闥N3 的最適脫氮溫度是30 ℃ 。
2. 2. 3 溶氧對菌株YN3 脫氮性能的影響
通過改變搖床的轉速來調節(jié)培養(yǎng)基中的溶解氧。由圖4 可以看出,搖床轉速越高,菌株的對數期越短,越快達到最佳氨氮去除效果,200 和250 r·min - 1 條件基本相似,均在6 h 達到最佳去除效果,而低轉速100 和150 r·min - 1 下溶氧不足,不利于菌株生長,菌株的對數期長,其達到最佳去除效果需要9 h。原因是當轉速較低時,培養(yǎng)基中的溶氧偏低,抑制菌株YN3 的生長。隨著搖床轉速的提高,培養(yǎng)基中的液體形成渦流,延長了空氣的停留時間,加大了空氣接觸面積,使培養(yǎng)基中的溶解氧提高,滿足了菌株YN3 的生長代謝,所以提高了菌株YN3 的氨氮去除效率。當搖床轉速過高時,培養(yǎng)基中溶氧過剩,同時在高速運轉下,菌液與三角瓶強烈碰撞,造成了菌體YN3 細胞的損傷,抑制了脫氮過程中相關酶的合成能力,所以菌株YN3 對氨氮的去除效率不再提高 。因此,在實際廢水處理過程中,要控制適當的溶解氧,以適合微生物的生長,從而提高菌株處理氨氮廢水的效率。
2. 2. 4 pH 對菌株YN3 脫氮性能的影響
從圖5 可以看出,pH = 6 ~ 9 時,菌株YN3 具有很好的生長及氨氮去除性能,最高的氨氮去除率均達到99% ,而在pH = 5 時,菌株YN3 基本不生長,同時也沒有氨氮的去除。結果表明,菌株更適合在弱堿性的環(huán)境中生長,強酸性或強堿性環(huán)境會抑制菌株YN3 的脫氮效率。其適應的pH 范圍與吳建江等 研究的一株高效異養(yǎng)硝化菌Pseudomonas. sp XS76(pH6 ~ 9)大致相同。因為環(huán)境中的pH 與菌株YN3 的生長代謝有著密切聯系:一方面,pH 是微生物酶活性的重要影響因素之一,pH 過高或過低都會影響酶的帶電狀態(tài)和穩(wěn)定性,抑制酶活性;另一方面,pH 會改變微生物細胞膜的電位,從而影響微生物對營養(yǎng)物質的吸收;此外,過低的pH 會導致核酸和微生物表面蛋白的水解變質,抑制微生物的生長代謝。因此,菌株YN3在最適pH 下才具有快速生長和高效脫氮的能力。考慮到實際污水處理生化池的pH 一般為6 ~ 7,選擇7 ~ 7. 5 作為菌株YN3 的最佳初始pH。
2. 2. 5 C / N 對菌株YN3 脫氮性能的影響
不同的C / N 比對菌株YN3 的氨氮去除性能影響非常顯著,C / N 比越高,菌株的生長情況越好,氨氮去除效果越佳。隨著C / N 增大,菌株YN3 對氨氮的降解效率越高,在C / N 比大于15 時,在9 h 達到最大降解率99% 以上,相比C / N = 5,氨氮的去除率有了很大程度的提高。當C / N 增大到20 后,降解效率不再提高,這是因為碳源量增加有利于促進菌株YN3 的硝化性能;但碳源量過高時,部分碳源有機物會直接嵌入酶結構而影響酶的活性,抑制硝化反應的進行。實際污水處理池中C / N/ P 一般為100 ∶ 5 ∶ 1,考慮到成本問題,選擇C / N = 10 ~ 15 為菌株YN3 的最佳碳氮比。
2. 2. 6 菌株YN3 的氨氮濃度耐受性
將菌株YN3 接種于不同初始氨氮濃度的培養(yǎng)基中,培養(yǎng)1 d 后測定培養(yǎng)基氨氮濃度,結果如圖7 所示。初始氨氮質量濃度分別為50、100、150、200 和250 mg· L - 1 ,氨氮去除率分別為99. 2% 、98. 3% 、18. 7% 、2% 和2. 8% ,其對應的OD600 分別是1. 414、2. 655、0. 6、0. 089 和0. 06,說明菌株生長量與氨氮去除率成正相關。隨著初始氨氮濃度的提高, 菌株YN3 對氨氮的去除能力越來越低,這是因為氨氮濃度過高時對菌株產生抑制作用,抑制了菌株的生長代謝以及有效反應。當初始氨氮增加到200 mg·L - 1 ,反應1 d 后,幾乎無氨氮降解。說明菌株YN3比較適合初始氨氮濃度在150 mg·L - 1 以內的范圍。
2. 3 正交實驗優(yōu)化
L18 (35 )正交實驗結果如表2。培養(yǎng)1 d 后,有10 組實驗條件下的氨氮去除率達到50% 以上,其中有6組達到90% 以上,分別為99. 85% 、99. 36% 、99. 36% 、97. 06% 、96. 38% 和93. 18% 。其對應的氨氮去除效率分別為0. 201、0. 186、0. 161、0. 196、0. 166 和0. 183 mmol·(L·h) - 1 。結果顯示,去除率更高時,去除效率不一定更高,考慮時間的經濟性,氨氮去除效率更加直觀有效。
表2 正交實驗直觀分析表
由表2 可以看出,菌株YN3 脫氮的最優(yōu)條件為A3B2C3D2E2,即,碳源為檸檬酸鈉,30 ℃ ,200 r·min - 1 ,pH = 7,C / N = 15 時。通過極差分析法,分析5 種因素對菌株YN3 硝化性能的影響順序,依次為溫度> C / N > 碳源> pH > 轉速。由表3 方差分析得到,影響因子溫度和C / N 對菌株YN3 的脫氮效率影響顯著,同時,F 比值越大,因子的影響越顯著,其結果與方差分析結果一致。說明菌株YN3 對溫度的敏感度最大。C / N 比、碳源影響次之,充足的碳源才能保證菌株YN3 的生長以及異養(yǎng)硝化的有效進行,但C / N過高時,會使有機物嵌入酶結構,影響酶活性從而抑制反應。碳源的結構影響菌株YN3 對其吸收的效率,從而影響菌株YN3 的生長以及反應的有效進行,pH 和轉速的影響最小,說明菌株YN3 對pH 和轉速的適應范圍比較廣。
表3 正交實驗方差分析表
為了檢驗正交實驗所得結果的可靠性,在最佳條件下進行了3 次重復驗證實驗,氨氮去除效率的平均值為0. 488 7 mmol·(L·h) - 1 ,高于以上所有實驗組,這充分驗證了該實驗的可靠性,表明正交實驗適用于對氨氮去除條件進行參數優(yōu)化。
2. 4 菌株YN3 的適應性進化
通過濃度梯度遞增法,馴化菌株YN3 的氨氮耐受性,結果如圖8 所示。在最適條件下鑒定菌株YN3的氨氮耐受性,初始氨氮濃度分別為100、200、300、500 和1 000 mg·L - 1 ,在低、中、高濃度的氨氮條件下, 氨氮去除率分別為99. 38% 、98. 86% 、99. 26% 、58. 85% 和25. 00% ,其對應的最大去除效率分別為0. 644、0. 442、0. 268、0. 210 和0. 175 mmol·(L·h) - 1 。最大生長量分別為2. 05、3. 855、3. 44、3. 175 和2. 675。其原因可能是氨氮濃度越低,菌株能夠更快的將其去除,而氨氮濃度過高的時候會降低菌株脫氫酶活性,抑制硝化菌的生長,影響硝化反應 。雖然高濃度下菌株的氨氮去除效率低于中濃度,但是它們的氨氮去除量差別不大,分別是270、282. 5 和245 mg·L - 1 ,說明菌株YN3 對氨氮濃度在300 mg·L - 1 以內的廢水具有非常好的氨氮去除效果。在整個反應過程中,幾乎沒有中間產物NH2 OH、NO2- -N 和NO3- -N 的積累,菌株在低、中、高氨氮濃度下均生長良好。與圖3 相比,菌株YN3 的氨氮去除能力大幅度提高,說明經過馴化后的菌株YN3 的氨氮耐受范圍很大,完全可以應用于高濃度的氨氮廢水的治理。
2. 5 菌株YN3 硝化-反硝化過程氮平衡分析
菌株YN3 硝化實驗中的氮平衡分析如表4 所示。以氨氮作為初始氮源,初始總氮濃度為274. 2 mg·L - 1 。反應最后,氨氮下降到2 mg·L - 1 ,伴隨著微量的亞硝酸鹽的積累,而羥胺和硝酸鹽幾乎無積累。與初始總氮相比,在整個異養(yǎng)硝化-好氧反硝化過程中37. 8% 的初始氮被菌株降解,以轉化成氣體產物的形式被去除,62. 0% 的初始氮被菌株YN3 轉化為生物量,說明菌株YN3 具有良好的異養(yǎng)硝化作用。
2. 6 菌株YN3 反硝化功能驗證
反硝化過程是指在反硝化菌株的作用下將硝酸鹽轉化為亞硝酸鹽,再由亞硝酸鹽最終轉化為氮氣的過程。以硝酸鹽作為唯一氮源培養(yǎng)菌株YN3,如圖5(a)所示,隨著菌株YN3 生長曲線的上升,硝酸鹽濃度降低,亞硝酸鹽逐漸積累,但其最大積累量只有0. 68 mg·L - 1 ,反應過程中同時伴有微量的氨氮積累,無羥胺累積。反應15 h 后,硝酸鹽去除率即達到了78. 8% ,亞硝酸鹽的積累量很低,只有0. 1 mg·L - 1 左右,相比于菌株Rhodococuus pyridinivorans CPZ24只能將硝氮濃度由初始的50 mg·L - 1 降解到16. 6mg·L - 1 ,菌株YN3 降解硝氮的能力更強。
以亞硝酸鹽為唯一氮源培養(yǎng)菌株YN3 進一步實驗驗證,如圖5(b)所示。初始亞硝酸鹽氮為60 mg·L - 1 ,8 h 后,亞硝酸鹽完全去除,去除率為100% ,氨氮微量積累,無硝酸鹽和羥胺的累積,相比于菌株Serratiamarcescens N-2 以初始濃度為50 mg·L - 1 亞硝酸鈉為氮源時,72 h 后對亞硝氮的去除率達到98. 52% ,菌株YN3 對亞硝氮的處理更具優(yōu)勢。
為了直觀了解菌株YN3 在反硝化培養(yǎng)基中氮素的轉化情況,在最適條件下將菌株YN3 接入反硝化培養(yǎng)基中,以200 r·min - 1 的轉速,30 ℃ 搖床培養(yǎng),定期取樣測定各形態(tài)氮的含量。如表5 所示,以硝酸鹽作為初始氮源,初始總氮濃度為88. 3 mg·L - 1 。培養(yǎng)結束后,氨氮質量濃度下降到14 mg·L - 1 ,同時伴有微量亞硝酸鹽和氨氮的積累,而羥胺幾乎無積累。整個反硝化過程硝酸鹽去除率為83. 5% ,總氮降解率為35. 4% ,即35. 4% 的硝氮通過反硝化作用轉化為氣體達到脫除效果,47. 0% 的氮轉化為細胞內的生物量,說明菌株YN3 具有良好的好氧反硝化功能。
綜上所述,菌株YN3 能夠利用硝酸鹽、亞硝酸鹽和高濃度的氨氮進行生長代謝,以氨氮為底物時,菌株YN3 的生長量最大,對氮素的去除效率最高,亞硝酸鹽、硝酸鹽次之。具體參見污水寶商城資料或http://www.northcarolinalenders.com更多相關技術文檔。
3 結論
1)從活性污泥中篩得一株異養(yǎng)硝化-好氧反硝化菌YN3,經鑒定為不動桿菌(Acinetobacter. sp)。其系統抗沖擊能力較強,能在高濃度(1 000 mg·L - 1 )的氨氮廢水中生長及反應,可以運用于高濃度氨氮廢水的處理應用。
2)通過單因素實驗和正交實驗得出菌株YN3 生長及脫氮的最適條件為:碳源為檸檬酸鈉,C / N 為15,pH 為7. 0,溫度為30 ℃ ,轉速為200 r·min - 1 。其影響顯著性依次為溫度> C / N > 碳源> pH > 轉速。
3)最佳條件下,初始氨氮濃度為300 mg·L - 1 時,氨氮去除率為99. 3% ,其中37. 8% 的氮被菌株YN3降解,以轉化成氣體產物的形式被去除,62. 0% 的氮被菌株YN3 轉化為細胞內的生物量。
4)菌株YN3 還能夠利用亞硝酸鹽和硝酸鹽進行生長代謝,去除率分別為100% 和83. 5% 。
5)以硝酸鹽為唯一氮源驗證好氧反硝化功能。35. 4% 的硝氮通過反硝化作用轉化為氣體達到脫除效果,47. 0% 的氮轉化為細胞內的生物量,說明菌株具有較強反硝化作用。為實現同步硝化反硝化提供了理論基礎。
