异养硝化–好氧反硝化细菌X3的氮形态响应

异养硝化–好氧反硝化细菌的氮响应机制对研究生物脱氮技术具有重要意义。通过分析异养硝化–好氧反硝化细菌X3 (Halomonas alkaliphila)生化周期与培养液中氮形态的关系,对该菌的脱氮机制进行了研究。结果表明:1) 含混合形态氮培养液中,细菌X3在对数生长期主要进行有机氮的降解;整个周期中,氨氮先升高后降低,48 h达到最高值,亚硝酸氮先升高后降低,第4天达到最高值,硝酸氮表现为先下降,48 h后上升的变化趋势,96 h总氮去除率为17.07%;2) 仅含无机氮的培养液中,细菌X3在对数生长期主要进行氨氮和硝酸氮的降解;整个周期中,氨氮和硝酸氮持续下降,亚硝酸氮先升高后降低,24 h达到最高值,96 h总氮去除率可达51.13%。结论:细菌X3的氮降解优先顺序和最终效能皆受控于环境氮化合物形态。本研究有望为生物脱氮工程设计提供理论指导。

三株异养硝化–好氧反硝化细菌对圆斑星鲽养殖水质的净化效果

为了考察3株异养硝化–好氧反硝化细菌对圆斑星鲽(Verasper variegates)养殖废水的净化效果,选择初始体重为(98±6)g的圆斑星鲽240尾,随机分为8组。分别接种花津滩芽孢杆菌(Bacillus hwajinpoensis)SLWX_2、嗜碱盐单胞菌(Halomonas alkaliphila)X_3和麦氏交替单胞菌(Alteromonas macleodii)SLNX2的不同组合。测定了不同组合中各项无机氮及有机物的变化情况。结果显示,在实验过程中,对照组氨氮、亚硝酸氮、硝酸氮、总氮和化学需氧量的浓度均呈持续上升趋势,分别从0.21 mg/L升至15.94mg/L,0.08 mg/L升至5.68 mg/L,1.10 mg/L升至7.05 mg/L,1.74 mg/L升至38.86 mg/L,1.19 mg/L升至22.87 mg/L。而加菌组的各指标浓度一直低于对照组,其中,SLWX_2+X_3+SLNX2组合对圆斑星鲽养殖废水净化效果最佳,氨氮、亚硝酸氮、硝酸氮、总氮、化学需氧量的浓度分别低于对照组68.55%、48.36%、58.38%、40.02%和27.47%,SLWX_2+X_3组合的净化效果次之。此外,第21天时,对照组出现大量死鱼现象,各实验组中仅有少量死鱼。研究表明,添加的异养硝化–好氧反硝化细菌可在不添加碳源的情况下实现脱氮功能,有效维护养殖水质,并且对圆斑星鲽无毒害及致病作用。

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。

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。

一株异养硝化-好氧反硝化细菌的筛选及氮转化特性研究

水产养殖过程中氮元素超标易造成水质恶化,威胁水产动物的生长繁殖,亟需安全、高效的脱氮方法。从福建某水产养殖池底的污泥中筛选出一株氨氮降解菌,菌种鉴定后进行适应性驯化,并研究不同条件对菌株生长和氨氮降解的影响,随后又以亚硝态氮为唯一氮源检测菌株的好氧反硝化特性。菌株经16S rRNA鉴定为阿氏芽孢杆菌Bacillus aryabhattai,命名为JN01;驯化后,菌株的生长、氨氮去除率均有不同程度提高,初始NH_(4)^(+)-N浓度为200 mg/L的氮去除率最高达87.29%;影响菌株脱氮的单因素实验结果表明,当NH_(4)^(+)-N浓度为200 mg/L、丁二酸钠为碳源、碳氮比为15∶1、pH 7.5、培养温度为30℃时,菌株的氨氮降解率可以达到92.78%。在亚硝态氮为唯一氮源的条件下,菌株JN01也能进行好氧反硝化转化,NO_(2)^(-)-N降解率为82.30%。B.aryabhattai JN01具有良好的异养硝化和好氧反硝化特性,具备同时解决养殖废水中氨氮和亚硝酸盐超标的应用潜力。

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。

一株异养硝化-好氧反硝化细菌Paracoccus sp.QD-30分离及脱氮特性研究

为获得具有异养硝化-好氧反硝化能力的高效脱氮菌,从沈阳市南部污水厂活性污泥中筛选分离得到能高效脱氮的异养硝化-好氧反硝化菌株.通过筛选得到一株脱氮能力最强的菌株,命名为Paracoccus sp.QD-30.通过测定16SrRNA基因序列确定该菌株为副球菌属,并进一步研究了Paracoccus sp.QD-30菌株在不同氮源环境下的脱氮特性和单因素环境因子的最佳脱氮条件.菌株最大氨氮去除率为87.69%,最大亚硝态氮去除率为77.19%,最大硝态氮去除率为77.25%.最佳脱氮条件:琥珀酸钠为最佳碳源、C/N质量比为14、温度为35℃、pH为7,转速为140 r/min.菌株Paracoccus sp.QD-30是一株新型且具有高效脱氮能力的副球菌,在生物脱氮领域具有较好的工程应用前景.

1株反硝化细菌的筛选鉴定及其基于响应面法的脱氮条件优化

从污水处理厂采集的污泥样品中分离、筛选出1株具有较高好氧反硝化性能的菌株,命名为X_(3)。通过菌落形态特征、染色特征观察以及16S rDNA分子鉴定,初步确定该菌株为赤红球菌(Rhodococcus ruber)。为了明确该菌株的脱氮特性,通过单因素试验,确定了菌株的最佳碳源为葡萄糖,最佳C/N比为10。利用响应面分析方法考察温度、pH以及转速三个因素相互作用对菌株脱氮能力的影响。研究结果表明,菌株X_(3)在32.24℃,pH为6.65,180.79 r/min为最佳培养条件。最佳条件下培养48 h后,NO_(3)^(-)-N去除率可达96.99%,同时没有NO_(2)^(-)-N的产生。筛选获得的好氧反硝化菌株X_(3)可以作为生物脱氮菌剂开发和相关脱氮机制研究的候选菌株。

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。

一株异养硝化-好氧反硝化细菌的分离鉴定及脱氮活性研究

从杭州市天子生活岭垃圾填埋垃圾渗滤液调节池周围土壤样品中分离到一株异养硝化-好氧反硝化细菌ZB612,通过形态学观察及16S r DNA同源性分析,初步鉴定属于根瘤菌属(Rhizobium sp.).随后研究了该菌株的脱氮能力,结果表明在初始氨氮浓度为100mg/L异养硝化培养基中,氨氮的去除效率达到90%,未出现明显的硝态氮和亚硝态氮积累,具有同步硝化反硝化特征;在亚硝酸盐反硝化体系中,亚硝态氮的去除效率达到60%.除此还考察了四种单因素(温度、p H值、碳氮比和碳源种类)分别对菌株ZB612脱氮效率的影响:该菌株的最佳脱氮条件为温度30oC,初始p H=7,C/N=8,以葡萄糖作为最适碳源.

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。

一株异养硝化-好氧反硝化细菌的分离鉴定及其脱氮性能研究

与传统脱氮菌相比,异养硝化-好氧反硝化菌在脱氮方面具有较大优势并受到广泛关注。以乙酰胺为唯一氮源从活性污泥中分离得到1株脱氮性能较高的异养硝化-好氧反硝化细菌,命名为Y1。经形态观察、生理生化特征和16S rRNA分析后鉴定为Acinetobaterjohnsonii(约氏不动杆菌),革兰氏染色结果为阴性。对Y1菌株进行生理生化鉴定试验,结果显示Y1对吲哚、柠檬酸盐、硫化氢和接触酶的反应呈阳性,表明该菌株能良好的利用以上物质;而甲基红、葡萄糖发酵、蔗糖发酵、明胶液化、淀粉水解、氧化酶、尿素酶试验结果呈阴性,表明该菌株不能很好的利用以上物质。为了检测Y1菌株的脱氮性能,将其分别置于异养硝化培养基和好氧反硝化培养基进行培养,在108 h内,接种Y1菌株的异养硝化培养基中的氨氮去除率约为66.9%,去除速率达0.53 mg.L^(-1)·h^(-1),硝氮去除率约为100%,去除速率达0.10 mg·L^(-1)·h^(-1);在84 h内,接种Y1菌株的好氧反硝化培养基中的硝氮去除率约为69.7%,去除速率达0.74 mg·L^(-1)·h^(-1),上述结果表明Y1菌株的脱氮性能较高。为了进一步研究该菌株的生长需求,保持其它条件不变的情况下,将其分别置于不同碳源和氮源下进行培养,结果表明,菌株Y1在琥珀酸钠为唯一碳源时的生长速率、异养硝化和好氧反硝化性能最好,并且利用无机氮源的能力比有机氮源能力强。

硫自养-异养协同反硝化脱氮技术研究

研究水力停留时间、进水硝酸盐浓度、pH值对硫自养反硝化脱氮的影响以及外加有机碳源构建的自养-异养反硝化系统的脱氮效能。结果显示:硫自养的优化工艺条件为进水硝酸盐浓度30 mg/L,水力停留时间2 h,pH值7,此时的硝酸盐去除率可达97.23%,容积负荷可达0.35 kg/(m^(3)·d)。适量增加碳源形成硫自养-异养反硝化体系时,硝酸盐去除率可达99.59%,容积负荷可达0.52 kg/(m^(3)·d),表明硫自养和异养反硝化具有协同作用。变形菌门是参与硫自养-异养协同反硝化过程的主要菌门,约占85.33%。铁氧化菌属是参与反硝化过程的主要菌属。

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。

天然橡胶加工废水中异养硝化好氧反硝化菌株的筛选及脱氮特性

从天然橡胶加工废水中分离筛选出一株异养硝化好氧反硝化菌株JD-7,再根据16S rDNA序列和形态学特征初步鉴定该菌株为芽孢杆菌属。菌株JD-7在48 h内能将水体中氨态氮质量浓度从最初的98.24 mg/L降到8.33 mg/L,去除率达到91.52%,并且菌株同时具有去除硝态氮和亚硝态氮的能力,去除率分别达到44.39%和50.06%。通过响应面实验方法探究菌株不同影响因子(温度、初始pH值、碳氮比)下脱氮能力。结果显示,在温度为30.35℃、初始pH值为7.85、碳氮比为6.13的条件下,脱氮能力最强。将菌株投入到不同比例的实际废水进行小试实验确定菌株的实际应用效果,在最优条件下JD-7对实际天然橡胶加工废水的氨氮去除速率可达到131.48 mg/(L·d)。研究表明,菌株JD-7具有较高的脱氮能力,在天然橡胶加工废水处理中具有巨大的应用潜力。

天津滨海湿地一株高效异养硝化细菌的分离鉴定及脱氮特性研究

从天津滨海湿地土壤中分离筛选得到一株具有高效脱氮能力的异养硝化细菌WP5,通过16S rRNA序列分析,鉴定该菌株属于肠杆菌属(Enterbacter),将其命名为Enterbacter sp.WP5.以氨态氮为氮源,研究碳源、温度、氨氮负荷、接种量对该菌株生长和脱氮特性的影响,并应用正交实验探究其脱氮的优化条件.实验结果表明,碳源、温度、氨氮负荷、接种量对该菌株的生长和脱氮效能均有显著影响(P<0.05).正交实验结果显示,各因素对该菌株总氮去除效能的影响从大到小依次为:温度>碳源>氨氮负荷>接种量.最优脱氮条件为:碳源为蔗糖、温度35℃、氨氮负荷50 mg/L、接种量5%,在此条件下,该菌株达到最佳总氮去除率91.41%.菌株Enterbacter sp.WP5具有优良的异养硝化特性,在治理滨海湿地氨氮污染方面将有很好的应用前景.

几株异养硝化细菌与好氧反硝化细菌的分离与鉴定

从海水养殖场的生物膜,逛荡河口淤泥,烟大三元湖底泥中分离筛选出8株异养硝化细菌和8株好氧反硝化细菌.分别对16株细菌的异养硝化性能和好氧反硝化性能进行测定,结果表明,异养硝化细菌Y-3、Y-6、Y-7的72 h NH4+-N去除率分别为95.65%、96.60%、96.09%,好氧反硝化细菌F-3、F-5、F-7的72 h NO3--N去除率分别为76.20%、75.87%、76.00%.选择性能较高的3株异养硝化细菌和3株好氧反硝化细菌进行传统生理生化鉴定,并对各菌株的16S r DNA序列进行测定及分析,结果表明,Y-3和F-3为除烃海杆菌(Marinobacter hydrocarbonoclasticus),Y-6为溶藻孤菌(Vibrio alginolyticus),Y-7和F-7为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida),F-5为海洋单胞菌属(Oceanimonas sp.).

同步异养硝化好氧反硝化细菌Acinetobacter sp.TAC-1的氮代谢途径研究

为阐明分离自重庆某生猪养殖企业畜禽粪污沼液的一株高效同步异养硝化好氧反硝化(simultaneous heterotrophic nitrification and aerobic denitrification,SND)脱氮菌株Acinetobacter sp.TAC-1的氮代谢途径,分别考察TAC-1菌株DNA水平上的氮代谢基因序列特征和mRNA水平上氮代谢基因差异表达。首先,通过T-A克隆和Sanger测序定性分析TAC-1菌株的SND氮代谢基因,确认DNA水平上TAC-1菌株存在SND过程硝酸盐还原酶调控基因narG,亚硝酸还原酶调控基因nirK及nirS,并发现羟胺氧化过程在TAC-1菌株中可能为新的脱氮途径。其次,结合不同氮源(NH_(4)^(+)-N,NO_(3)^(-)-N及NO_(2)^(-)-N)培养条件下TAC-1菌株不同生长阶段的氮代谢特性、产物分析和过程中的narG、nirK及nirS在mRNA水平上的差异表达分析证实了TAC-1菌株的SND氮代谢途径,反硝化过程中nirK和nirS负责NO_(2)^(-)-N的解毒,硝酸盐还原是由narG型硝酸盐还原酶介导的。因此,该研究从氮代谢基因及其差异表达视角深化了对SND细菌氮代谢机制的认识,为SND细菌的改造和同步硝化反硝化脱氮工艺的开发提供理论依据。

一株耐高氨氮好氧反硝化细菌的鉴定及脱氮性能研究

氨氮(NH_(4)^(+)-N)、硝态氮(NO_(3)^(−)-N)、亚硝态氮(NO_(2)^(−)-N)等含氮(N)化合物是工厂化养殖系统中的主要污染物,水中N浓度较高易造成养殖水体污染并危害水生动物的安全,而好氧反硝化细菌被广泛用于养殖尾水的N降解。为获得一株能安全高效处理高NH_(4)^(+)-N废水的菌株,对从养殖池塘筛得的耐高NH_(4)^(+)-N好氧反硝化细菌WM28进行了研究。运用形态学观察、生理生化及16S rRNA基因测序对该菌株进行种属鉴定;采用抗生素实验、斑马鱼(Danio rerio)攻毒实验对菌株进行了环境及生物安全性评估;在3种单一氮源模拟废水下测定其生长与脱氮性能,并在高浓度N H 4+-N模拟废水中对其进行脱氮能力测试。经鉴定,WM28为红球菌属赤红球菌(Rhodococcus ruber);有较高的抗生素敏感性及较好的生物安全性。在单一NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(−)-N、NO_(2)^(−)-N模拟废水中,培养48 h后N去除率分别为100%、76.3%、66.99%;高浓度NH_(4)^(+)-N模拟废水结果显示:100~500 mg·L^(−1)高浓度NH_(4)^(+)-N模拟废水在48 h后的NH_(4)^(+)-N去除率为100%;700 mg·L^(−1)NH_(4)^(+)-N在116 h后的去除率在88%以上;在第120小时,NH_(4)^(+)-N初始质量浓度为1000 mg·L^(-1)时仍有脱氮能力,去除率为74.38%,说明菌株WM28具有较好的高NH_(4)^(+)-N耐受性。综上所述,菌株WM28是一株耐NH_(4)^(+)-N、安全且高效的好氧反硝化菌,在处理养殖尾水、工业废水上有较好的应用前景。

异养硝化-好氧反硝化细菌的筛选及其脱氮性能研究

为寻求高效水体脱氮手段,从龙泓涧梯级塘底泥中筛选出以Pseudomonas菌属为主、具有异养硝化-好氧反硝化功能菌群,将其命名为LHJ-1.异养硝化和好氧反硝化性能研究结果表明,菌群LHJ-1具有明显的异养硝化功能,对NH_4^+-N和TOC利用率分别达99.90%和56.69%,且表现出较高的反硝化能力,对NO_3^--N和NO_2^--N的转化率分别为92.46%和89.67%.由不同环境因素(碳氮比、碳源、pH值和溶解氧)影响实验可知,多种环境因子均对菌群LHJ-1脱氮效果具有较大影响,因此在实际应用中需考察不同环境因子,以找出最佳生长条件,获得最大脱氮效率.异养硝化-好氧反硝化菌群LHJ-1的筛选在水体脱氮除碳中具有广阔的应用前景.