一株異養(yǎng)硝化好氧反硝化菌的篩選和脫氮性能研究
作者：徐然、黃家鑫 環(huán)境學院
指導老師：王慧 環(huán)境學院
關(guān)鍵詞：生物脫氮，異養(yǎng)硝化，好氧反硝化
摘要
微生物原位修復脫氮是目前重要的修復技術(shù)，具有見效時間短、成本低等優(yōu)點，而高效的菌種資源對脫氮效率的增加至關(guān)重要，因此篩選優(yōu)質(zhì)的微生物菌種并對其應(yīng)用效果進行評價具有重要意義。異養(yǎng)硝化好氧反硝化菌由于生長速率快，能在有氧條件下去除水體中的氨氮和硝態(tài)氮，而受到關(guān)注。本課題組從污水處理廠活性污泥中，以檸檬酸鈉為碳源，分別以氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮為唯一氮源，富集并篩選出了39株菌株，從中篩選出一株同時具有硝化和反硝化能力且脫氮效果最好的菌株39號進行進一步的研究。該菌株為革蘭氏陰性菌，為假單胞菌。該菌株在好氧條件下24h能將100mg/L硝酸鹽氮去除71.3%，16h內(nèi)能將50mg/L硝酸鹽氮去除90%以上。若以氨氮作為單一氮源，當氨氮濃度為84.2mg/L時，處理24小時后，去除率為58.2%，去除速率達2.04mg/( L·h)，沒有硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮的大量積累。當氨氮濃度為40mg/L時，處理16小時后，去除率可達85.3%。該菌株生長迅速，生長16h可達到生長穩(wěn)定期。上述研究結(jié)果表明，該菌具有異養(yǎng)硝化好氧反硝化能力，有望運用于同步硝化反硝化過程。后續(xù)可對已有實驗進行補充，并對該菌的脫氮條件及其處理實際污水的脫氮效果進行深入研究。
菌株的篩選
取污水處理廠活性污泥，分別用以氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮為唯一氮源的培養(yǎng)液富集三代后，稀釋接種到篩選培養(yǎng)基上。根據(jù)反硝化反應(yīng)顯酸性的特征，通過光圈大小，選擇菌落50個，轉(zhuǎn)移到純化培養(yǎng)基中，經(jīng)過5次劃線純化，得到39株菌株。
圖1 菌株的培養(yǎng)與純化
將39株菌株分別接種到以氨氮為氮源的培養(yǎng)液中，培養(yǎng)足夠長的時間，測定培養(yǎng)液中氨氮濃度，選擇氨氮去除效果最好的10株，測定其亞硝酸鹽氮濃度和硝酸鹽氮濃度，確認兩種無機氮沒有大量積累，選擇去除率最高的一
株菌，為39號細菌，進行菌種鑒定。發(fā)現(xiàn)其為假單胞菌，為革蘭氏陰性菌。
圖2 菌株的篩選
圖3 系統(tǒng)發(fā)育樹
圖4 細菌的電鏡照片
定量測定該菌對硝酸鹽氮的脫氮效果
令該細菌在以硝酸鹽氮為唯一氮源的培養(yǎng)基中生長。初始硝酸鹽氮濃度為100mg/L左右，培養(yǎng)24小時后硝酸鹽氮濃度降低28.7mg/L,去除率達到71.3%，但亞硝酸鹽氮產(chǎn)生了積累，最后沒有消減，推測可能為亞硝酸鹽氮積累較多產(chǎn)生毒性。COD值由2358.5mg/L降低至1694mg/L，去除率達28.2%。
僅將硝酸鹽氮濃度降低一半進行實驗，發(fā)現(xiàn)16小時后硝酸鹽氮濃度降低至5mg/L以下,去除率達到90%以上，沒有產(chǎn)生亞硝酸鹽氮的積累，COD值由2859.5mg/L降低至688.825mg/L，去除率達75.9%?？梢娫摷毦芸赡懿贿m于處理高濃度的硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮。
圖5 對高濃度硝酸鹽氮脫除
圖6 對低濃度硝酸鹽氮脫除
定量測定該菌對氨氮的脫氮效果
令該細菌在以氨氮為唯一氮源的培養(yǎng)基中生長。在培養(yǎng)24h后，氨氮濃度從84.2mg/L降低至35.2mg/L，去除率達到58.2%，沒有硝酸鹽和亞硝酸鹽的大量積累。COD值從2627mg/L降低至1802.5mg/L，去除率達到31.4%。將氨氮濃度降低一半進行實驗，發(fā)現(xiàn)在培養(yǎng)16h后氨氮濃度從40mg/L降低至5.86mg/L，去除率達到85.3%，COD值從3032.5mg/L降低至711.05mg/L，去除率達到76.6%。可見該菌株對氨氮的脫除效果較好，有繼續(xù)研究的價值。
圖7 對高濃度氨氮的脫除
圖8 對低濃度氨氮的脫除
