净化湖泊水体氮污染的固定化硝化-反硝化菌研究

依据太湖水体氮污染的特点 ,设计应用低温辐射技术引导玻璃态单体丙烯酸羟乙脂 2 - Hydroxyethyl acrylate(HEA)与聚乙二醇二甲基丙烯酸脂 Polyethylene glycol dimethacrylate(14G)制备高分子载体 ,并使用增殖细胞技术固定化硝化 -反硝化菌净化湖水 .研究结果表明 ,富营养化湖水经过固定化硝化 -反硝化菌 SBR工艺净化后 ,总氮下降 70 % ,氨氮下降 84 % ,CODCr下降 6 8% ,出水水质得到明显改善 .研究结果还表明 ,固定化硝化反硝化菌系统的最适反应温度为2 8℃ ,溶解氧浓度对总氮的去除率有一定的影响 ,固定化菌在低温条件下表现出明显的耐受性 .

固定化异养硝化-好氧反硝化菌在污水生物强化中的研究进展

异养硝化-好氧反硝化(Heterotrophic nitrification-aerobic denitrification,HN-AD)菌可以在有机碳存在的好氧条件下实现同时硝化和反硝化,广泛应用于各类污水处理过程中。综述了HN-AD菌株的脱氮特性和代谢途径,总结了其在污水处理中的应用和研究现状,比较了不同载体材料的优缺点,重点讨论了固定HN-AD菌株提高反应器处理效果和稳定性的作用机理。最后,展望了固定化HN-AD菌株在污水处理中面临的挑战和未来的研究方向。

固定化反硝化菌强化MBBR处理水产养殖废水的研究

通过将高效脱氮细菌包埋在废旧纺织布表面,形成高生物量的柔性多孔填料,投加到移动床生物膜反应器MBBR中,探究不同HRT和包埋菌量对MBBR处理水产养殖废水的强化处理效能。结果表明:投加菌量为80 ml,HRT为8h时脱氮处理效果最好,TN去除率达到98.94%,NO2−-N的积累量仅为0.11 mg/L;包埋菌在脱氮过程起着主要作用,其他硝化和反硝化生物种群丰度随时间逐渐增加。采用该工艺净化水产养殖废水具有可行性和实用性。

硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复城市黑臭水体

固定化微生物技术可促进城市黑臭水体中氮磷污染物去除,但硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复黑臭水体研究较少。通过向改性载镧膨润土基复合微生物菌剂(La-Bt基复合菌剂)中添加经S_(2)O_(3)^(2-)驯化培养的硫自养反硝化菌(NR-SOB),试图引入硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复黑臭水体。在La-Bt基复合菌剂投加量为1.5 g/L时,向黑臭水体中分梯度投加不同浓度NR-SOB,研究NR-SOB协同La-Bt基复合菌剂去除黑臭水体污染物效果,并通过高通量测序分析底泥微生物群落结构变化。结果表明,当NR-SOB投加量为0.3 g/L时,对黑臭水体和底泥处理效果较好:上覆水氨氮、TN和TP去除率分别为87.42%、69.85%和71.11%;底泥酸可挥发性硫(AVS)去除率为34.76%,底泥TN和TP去除率分别为45.22%、45.04%;实验结束时底泥中厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度从11.76%降至9.84%,硫杆菌属(Thiobacillus)相对丰度达2.82%,氮硫去除相关微生物菌属比例提升约0.95%。

耐高温异养硝化-好氧反硝化菌的分离鉴定及其脱氮特性研究

经过16S rDNA以及各项菌株生理生化特性研究试验,寻找一种耐热性较好的异养硝化-好氧反硝化菌(HN-AD)菌株,并将菌株接种至模拟污水环境的硝酸盐氮培养基中,研究其在不充足碳源及充足碳源的情况下菌株的脱氮效率及硝酸盐氮去除率。结果表明,在温泉中筛选出一种可使污水的pH更适合自身反硝化作用的HN-AD菌株,经鉴定所筛选出的HN-AD菌为斯氏假单胞菌。该菌株在模拟污水环境下反硝化最适pH为8.0,在充足碳源的情况下,其硝酸盐氮去除率能到达93%以上。菌株不仅拥有着较为高效的脱氮效率以及较高的硝酸盐氮去除率,而且拥有着自我调节环境pH的能力,能在充足碳源的情况下调节至最佳氮降解的pH。

耐盐好氧反硝化菌Vibrio alginolyticus YT-3的固定化及对海水养殖废水的脱氮处理

以驯化分离得到的一株耐盐好氧反硝化细菌Vibrio alginolyticus YT-3为研究对象,系统研究了其在不同C/N、盐度、温度以及pH下的脱氮性能。同时,以陶粒为载体,对Vibrio alginolyticus YT-3进行固定化,优化固定化条件,并初步确定固定化Vibrio alginolyticus YT-3对实际海水养殖废水的脱氮效果。结果表明:Vibrio alginolyticus YT-3在C/N=15~20、25~30℃、中性和偏碱性条件及较宽的盐度范围内(0~40‰)具备较强的脱氮能力。最优的固定化条件为陶粒粒径2~4 mm、固菌比为1:3(质量:体积,g:mL)、固定化时间24 h。与游离态相比,固定化后的Vibrio alginolyticus YT-3具有更宽的温度和pH适宜范围。经固定化Vibrio alginolyticus YT-3的脱氮处理,海水养殖废水中无机氮浓度下降至0.32 mg/L,总氮浓度下降至1.95 mg/L,氨氮、硝态氮、总氮的去除率达100%、85.03%、92.52%。

异养硝化-好氧反硝化细菌MF1的生长及脱氮特性研究

从某对虾养殖池塘采集的底泥中筛出一株菌株MF1,经16S rDNA鉴定为Klebsiella michiganensis(密歇根克雷伯氏菌)。各菌株生长特性试验表明:氨氮培养基中菌株MF1的最适碳源为丙酮酸钠。在温度30℃、pH 7、转速100 r/min及C/N比例为10的条件下,菌株MF1的脱氮效率达到最大值。

沼液二级生化出水铁硫协同同步硝化-自养反硝化深度脱氮

针对沼液二级生化出水仍含高浓度硝态氮(NO-3-N)、氨氮等问题,文中研究了铁硫协同同步硝化-自养反硝化的影响因素。结果表明,在无外加碳源的条件下,铁硫协同同步硝化反硝化可有效提高TN、NO^(-)_(3)-N和氨氮的去除率。同时,在S/N为2的条件下,对TN、NO^(-)_(3)-N、氨氮去除率分别达到51.25%、83.63%、67.33%。氮去除动力学结果表明,TN去除规律在0~15 h内符合一级反应动力学特征,且其反应速率常数(0.0510 h^(-1))大于不投铁硫的空白组(0.0355 h^(-1))。微生物群落演变规律表明,铁刨花及硫代硫酸钠的投加会使微生物群落丰富度提高、多样性降低,且投加铁硫可显著提高自养反硝化菌[硫杆菌属(Thiobacillus)、铁杆菌属(Ferribacterium)]及异养反硝化菌[聚糖菌属(Defluviicoccus)、Candidatus_Competibacter、陶厄氏菌属(Thauera)]的丰度。

硝化-反硝化细菌在循环水高密度养殖中脱氮应用进展

简述了硝化-反硝化细菌的脱氮机理,介绍了硝化-反硝化细菌在处理含氮水体中以及循环水高密度养殖中的脱氮应用。指出,在循环水高密度养殖中,异养硝化-好氧反硝化菌能将自养硝化-厌氧反硝化过程优势结合在一起,解决了硝化与反硝化反应器分别独立设置的问题,减少了反应器的规模和能源成本,其相比于自养细菌更能解决水体中与有机物不能兼容的问题。提出,异养硝化-好氧反硝化菌在处理高密度养殖水体中具有高效的净化水质能力,是一种在循环水高密度养殖中具有巨大潜力的生物修复细菌。

施氏假单胞菌菌剂的好氧生长条件优化及其短程反硝化性能

短程反硝化是目前生物脱氮技术的研究热点之一,但有关短程反硝化菌剂的研究仍较为匮乏.该文从污水厂活性污泥中分离了1株兼具异养氨氧化能力和短程反硝化能力的施氏假单胞菌(Stutzerimonas stutzeri WH-01).通过单因素优化试验,逐步确定了WH-01菌剂在好氧条件下的最适生长参数:以300 mg·L^(-1)氨氮为氮源、以1500 mg·L^(-1)葡萄糖为碳源、培养温度为35℃,初始pH为8.0.以乙酸钠为碳源时,WH-01菌剂虽具有全程反硝化能力,但会优先进行短程反硝化:在培养基中的亚硝氮积累效率为81%,在实际污水中的亚硝氮积累效率为97%.上述结果表明WH-01菌剂具有工程应用的潜力.

反硝化产气温和食酸菌G21及其在油田生产中的应用潜力

以反硝化产气菌在油田生产中的潜在应用为出发点,从油田产出液中分离到一株兼性厌氧反硝化产气菌G21,对菌株G21进行了16S rRNA基因和反硝化功能基因分析,并基于产气效果对最佳碳源及碳氮比进行优化,测定产生气体的组分,从G21与油藏产出液互配性角度探究了G21在油田生产中的应用潜力。结果表明:菌株G21与Acidovorax temperans PHL的16S rRNA基因相似性达到99.36%,属于温和食酸菌;菌株G21含有膜结合硝酸盐还原酶(Nar)、周质硝酸盐还原酶(Nap)、亚硝酸盐还原酶(Nir)、一氧化氮还原酶(Nor)和氧化亚氮还原酶(Nos)的编码基因;气体组分分析结果证实,菌株能够将硝酸盐氮还原为氧化亚氮和N_(2);糖类是其反硝化产气的最佳碳源,碳氮比为5∶1时(葡萄糖5000 mg/L(以化学需氧量COD计)、NaNO_(3)-N 1000 mg/L),产气量(气液比)达到1∶1;在油藏产出液中,G21产气性能良好,且能压制硫酸盐还原菌的生长。可见,反硝化产气温和食酸菌G21在防控油藏硫酸盐还原菌和产气提高原油采收率方面具有一定的应用潜力。

耐盐好氧反硝化菌黏质沙雷氏菌HL4的分离鉴定及脱氮性能

【目的】分离鉴定一株耐盐好氧反硝化细菌,以开发高效脱氮菌种,加强海水及咸淡水养殖尾水脱氮技术研究。【方法】采集花鲈(Lateolabrax maculatus)池塘原位底泥,采用稀释涂布法初步分离一株脱氮功能最佳的菌株HL4,通过16s rDNA测序以及生理生化实验鉴定菌株,通过设置不同碳源、碳氮质量比(m_(C)/m_(N))、pH、温度、盐度等条件探明其最适培养条件及脱氮性能。通过攻毒试验[以健康斑马鱼(Danio rerio)为受试生物],检验菌株的环境安全性。【结果】经鉴定,菌株HL4为黏质沙雷氏菌(Serratia marcescens),命名为S.marcescens HL4。以葡萄糖或琥珀酸钠为碳源,菌株HL4在m_(C)/m_(N)=20、pH=6.0~7.0、温度30℃的条件下具有较强脱氮能力,48 h TN去除率为81.83%~87.17%;该菌株在0~30的盐度环境下均可生长,在0~10盐度范围内72 h的总氮(TN)去除率为68.76%~76.59%,在20~30盐度范围内72 h的TN去除率为23.84%~53.94%;在NH_(4)^(+)-N质量浓度为0~100 mg·L^(-1)时,72 h NH_(4)^(+)-N去除率皆在90%以上,在NH_(4)^(+)-N质量浓度为500 mg·L^(-1)时,72 h NH_(4)^(+)-N去除率高达73.52%。健康斑马鱼在含1×10^(6)CFU·mL^(-1)菌株HL4的水体中15 d后,成活率100%。【结论】菌株HL4生物及环境安全性较高,在处理中高浓度铵废水以及治理咸淡水、低盐度海水养殖尾水等领域具有潜在的应用价值。

一株耐低温异养硝化-好氧反硝化菌的分离鉴定及其脱氮特性

为了提高低温废水的生物脱氮效率,从寒冷地区冬季土壤和底泥中分离筛选耐低温异养硝化-好氧反硝化细菌,研究其脱氮特性及途径。通过菌落和细胞形态特征观察、16S rRNA基因序列分析鉴定菌种。分别以NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、NO_(2)^(-)-N为唯一氮源,以NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N为混合氮源,考察菌株在低温条件(10℃)的硝化、反硝化以及同步硝化反硝化性能。采用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)对菌株的脱氮功能酶基因扩增,推测低温脱氮途径。结果表明,从河水底泥中筛选出一株异养硝化-好氧反硝化菌,经鉴定为Pseudomonas veronii,命名为P.veronii DH-3。该菌分别以相同初始含氮量(105 mg/L)的NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N和NO_(2)^(-)-N为唯一氮源,在10℃好氧培养48 h时,氮的去除率分别为99.07%、96.89%和90.29%,且在脱氮过程中几乎无亚硝酸盐的累积。以NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N为混合氮源时,NH_(4)^(+)-N在48 h内被完全去除,NO_(3)^(-)-N的去除率为87.09%;氮平衡分析结果表明,以NO_(3)^(-)-N和NO_(2)^(-)-N为唯一氮源时含氮气体和细胞内生物氮的转化率均低于NH_(4)^(+)-N,表明该菌株的异养硝化能力强于好氧反硝化能力。脱氮功能基因hao、napA、nirS、nirK、cnorB和nosZ的成功表达,进一步证实该菌株具有硝化反硝化能力。根据上述研究结果,推测该菌株低温脱氮的主要途径为异养硝化-好氧反硝化作用和同化作用。菌株P.veronii DH-3具有良好的异养硝化-好氧反硝化性能,为低温含氮废水的生物净化提供了理论支持。

基于污水同步脱氮除磷的反硝化聚磷菌的研究与展望

与传统的好氧除磷技术相比,反硝化除磷具有节约碳源、一碳两用、减少污泥产量等优点。综述了反硝化脱氮除磷过程中的主要功能微生物反硝化聚磷菌的培养、分离筛选、电子受体利用等研究的相关进展,总结了近年来研究中常见的反硝化聚磷菌,并对其未来的发展前景做出展望。

复合垂直流人工湿地基质理化性质对nirS和nirK型反硝化菌多样性的影响

深入研究复合垂直流人工湿地基质理化性质及其对相关脱氮反硝化微生物的影响,可为解析人工湿地污水处理及提高脱氮效率提供理论依据。2020年12月采集贵州喀斯特地区复合垂直流人工湿地4口池(一级垂直流下行池、一级垂直流上行池、二级垂直流下行池、二级垂直流上行池)的基质样品,用Illumina高通量测序技术获得反硝化功能基因序列,分析其种群组成和多样性特征,并采用冗余分析揭示反硝化菌群落与基质理化性质之间的相关性。结果表明,复合垂直流人工湿地中4口池的基质理化性质存在显著差异;pH在4口池中均呈中性,溶解氧(DO)呈先下降后升高趋势,下行池的基质电导率(EC)均比上行池要高;总氮(TN)、总磷(TP)含量随着人工湿地梯级呈显著下降趋势,未出现厌氧现象;NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N含量在二级垂直流下行池中大量积累并达到峰值。在多样性分析中,nirS、nirK型反硝化菌丰度随着人工湿地梯级呈先降低后升高的趋势,多样性随人工湿地级数逐渐降低,且下行池丰度多样性显著高于上行池。基质中nirS型反硝化菌共5门9属,nirS型为6门14属,变形菌门是nirS、nirK型反硝化菌群的共同优势菌门,相对丰度为55.36%~65.72%、30.06%~45.66%。nirS、nirK型反硝化菌共有OTUs数分别为392、245,并与反硝化菌群OTUs数目趋势一致,从多角度表明nirS型反硝化菌群丰度明显高于nirK型,且共有OTUs占有率高达41.6%和41.7%,表明各级池中反硝化菌群相似度较高。冗余分析表明基质中nirS和nirK反硝化菌群的构建主要受pH、NH4+-N、DO、TP、TN影响,且nirS型对pH、nirK型对NH4+-N的响应更为强烈。

好氧反硝化细菌脱氮性能及其在污水处理中应用研究进展

好氧反硝化菌自从第一次被提出以来,就因为其挑战了厌氧反硝化理论,能够在好氧条件下发挥反硝化作用,实现了在一个反应器里硝化反硝化同时进行而受到了很多关注。本文较为系统的总结了近几年来从不同环境中筛选分离出的好氧反硝化菌,并从“协同呼吸理论”和“好氧反硝化酶作用”这两个方面深入探讨了好氧反硝化菌的反硝化作用机理。在此基础上,考察了各种环境因子对好氧反硝化菌脱氮效果的影响。包括碳源的种类,温度,溶氧,pH,盐度。最后对好氧反硝化菌在污水处理领域的应用前景进行分析,并利用好氧反硝化菌易于附着于生物膜表面,从而达到高效稳定运行的目的,为污水处理领域的实际应用研究提供理论依据。

一段式短程反硝化-厌氧氨氧化工艺处理电厂循环冷却水与城市污水的可行性研究

厌氧氨氧化反应由于其自养脱氮的特性,自被发现之日起就备受关注。作为一种能稳定为厌氧氨氧化反应提供亚硝态氮的技术,短程反硝化技术将硝酸盐仅还原为亚硝态氮,已经被认为是目前最节能的硝酸盐废水脱氮技术。针对一段式短程反硝化-厌氧氨氧化工艺实现电厂循环冷却水浓水与城市污水同步脱氮的可行性进行探究。在pH=9的条件下,经过26 d的驯化,成功启动在低pH下能稳定实现高亚硝积累的短程反硝化反应器。加入厌氧氨氧化污泥后,迅速启动一段式短程反硝化-厌氧氨氧化反应器。短程反硝化过程能利用的有机物主要来源于城市污水。因此,预计通过控制化学强化初沉的可以控制预处理过程有机物的去除量,从而控制进水的碳氮比实现稳定脱氮。采用短程反硝化-厌氧氨氧化技术可以在低物质输入,低能源消耗,低碳排放,低剩余污泥产生的前提下实现电厂循环冷却水浓水与城市污水的同步脱氮,是一种经济且环境友好的处理技术。

异养硝化-好氧反硝化菌氮代谢特性研究进展

综述近40年异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)菌的相关报道,从HN-AD细菌的种类、常见应用及脱氮效果、氮代谢途径、氮代谢的关键酶、氮代谢过程的影响因素等5个方面对HN-AD菌的脱氮特性进行详细阐述,以期为挖掘更多高效的HN-AD菌并应用于实际废水处理提供理论依据。目前,关于HN-AD细菌的大部分应用研究还处在实验室阶段,其脱氮分子机制的研究依然不够深入,未来可以通过基因敲除等手段进一步明确关键酶编码基因在菌株氮代谢过程中的作用,也可以利用基因重组或体细胞融合等手段构建高效脱氮工程菌,以应对更复杂的废水环境。

改良型生物转盘污水处理系统中有氧反硝化菌菌群研究

随着城市生活污水排放量的增加,生活污水的有效处理成为目前急需解决的重要问题。基于此,结合各种新型处理工艺的研究与应用,利用改良型生物转盘工艺进行有氧反硝化菌的富集筛选,对筛选出的高效脱氮有氧反硝化菌进行群落结构和多样性分析,为新型生物脱氮提供依据,并对日后将高效脱氮有氧反硝化菌应用于实际研究提供理论支持。

反硝化细菌Y39-6的基因组及生理生化特征研究

菌株Y39-6是从哈尔滨周边地区地下水中分离的一株假单胞菌,具有异养反硝化和自养脱氮能力,由于假单胞菌属内的菌种鉴定存在复杂性,对菌株Y39-6的具体分类仍有争议。通过获得菌株Y39-6的全基因组序列,进行比较基因组学分析,分析了菌株的碳源利用和脂肪酸含量特征,对菌株的生理生化特征进行了系统研究。发现菌株Y39-6与模式菌Pseudomonas veronii CIP 104663T的基因组相似性更高,G+C的含量接近,共有基因数量最多,为368个,碳源利用特征相似,可以确定菌株Y39-6属于Pseudomonas veronii菌种。菌株Y39-6有15个特有基因,主要脂肪酸为C16∶0和C17∶0 cyclo,含量分别为22.05%和21.25%,与Pseudomonas veronii菌种的其他菌株相比,存在明显的特异性。通过以上研究,确定了菌株Y39-6的分类地位和生物学特征,为菌株Y39-6的进一步应用提供了生物学参考依据。