异养硝化_好氧反硝化菌异养硝化性能的影响因素_于大禹
异养硝化一好氧反硝化细菌的筛选及其脱氮性能研究
异养硝化一好氧反硝化细菌的筛选及其脱氮性能研究作者：张婷月丁钰黄民生来源：《华东师范大学学报（自然科学版）》2018年第06期摘要：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、具有异养硝化一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.异养硝化一好氧反硝化菌群LHJ-1的筛选在水体脱氮除碳中具有广阔的应用前景.关键词：异养硝化;好氧反硝化;混合菌;脱氮性能中图分类号：X522 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.003引言近年来水生态环境问题日益严重，水中氮素污染状况不断恶化，氮素超标已成为水体富营养化的一个重要原因.因此去除水中氮素已经成为水污染防治领域的一个热点问题生物脱氮以无污染、高效率的优点被认为是脱除水中氮素的有效手段传统的生物脱氮分为硝化过程和反硝化过程.自养硝化细菌将水中NH+4-N在好氧条件下氧化为NO-3-N和NO-2一N，反硝化细菌在缺氧的环境下还原NO-3--N成氮气，从而脱除水中氮元素.由于反应条件和作用机理不同，硝化和反硝化过程需分开进行，导致工艺流程耗时较长.因此科学家希望能够突破传统生物脱氮技术限制，发掘新型脱氮方法.1984年，Robertson等人发现了一种能以NO-3一N和氧气同时作为电子受体的兼养微生物Thiosphaera Pantotropha，并将此过程命名为好氧反硝化.这一发现突破了传统生物脫氮理论，此后陆续有学者对好氧反硝化领域展开研究.目前被报道出的好氧反硝化菌属有产碱杆菌属（alcaligenes）[9]、假单胞菌属（Pseudomonas）、芽孢杆菌属（Bacillus）和红球杆菌属（Rhodococcus）等.综合分析好氧反硝化作用机理的不同观点，总结起来可以从微环境和生物学角度进行析分.前者认为在微生物絮体内，由于氧传递导致絮体内产生溶解氧浓度梯度，在外部环境中与空气接触良好的好氧反硝化菌进行硝化作用，在絮体内部存在厌氧的微环境，由厌氧菌进行反硝化作用.后者认为好氧反硝化过程中的协同呼吸，使得氧和NO-3一N可同时作为电子受体此外，在好氧条件下，膜内硝酸盐还原酶几乎不起作用，而周质硝酸还原酶能够在高浓度溶解氧条件下表达，参与完成反硝化过程.较传统的生物脱氮而言，好氧反硝化菌能够同时进行硝化和反硝化，缩短工艺流程，且具有较好的耐高溶解氧性能，能够利用原水中的碳源完成自身代谢活动，生长速率快.本实验从龙泓涧梯级塘底泥中富集出具有异养硝化一好氧反硝化功能的细菌菌群，讨论了其异养硝化及好氧反硝化生理生化特征，并研究了不同因素（碳源、碳氮比、pH值和溶解氧）对其脱氮效能的影响，以期为实际工程应用提供技术借鉴.1材料与方法1.1样品采集龙泓涧梯级塘位于杭州西湖西南面，采用彼得森抓泥斗采集底部沉积物，随后迅速冷藏运回实验室.1.2培养基2结果与讨论2.1菌群鉴定细菌生物多样性检测是基于对16SrDNA功能基因等特定区域片段PCR产物进行高通量测序，来探究物种的群落组成和进化关系.高通量测序结果表明（如图1所示），LHJ-1为混合菌群，在属水平上主要由Pseudomonas（74.34%）、Cupriavidus（2.79%）、Acidovorax（10.44%）、Acinetobacter（11.09%）和Pseudoduganella（1.16%）构成，其中假单胞菌属（Pseudomonas）占比最大，成为优势菌.假单胞菌属是典型的好氧反硝化菌，这表明经过长时间的富集和驯化，菌群LHJ-1已成为由好氧反硝化菌主导的功能群落.不同菌属的细菌混合生长，物种多样性丰富，提高了系统的稳定性，菌种之间的协同共生作用，在实际应用中具有更好的环境适应性，更有利于水中氮素和有机物的脱除.2.2菌群LHJ-1的异养硝化特性异养菌较自养菌而言，可利用环境中的有机碳源维持自身生长，生长速率快，细胞产量高，同时达到降解有机物的目的.本文为了考察LHJ-1的异养硝化性能，将其接种至以NH4C1为唯一氮源、丁二酸钠为碳源的培养基中，结果如图2所示.0-6h内细菌处于适应期，生长较为缓慢.6-18 h细菌处于对数增长阶段，细菌量迅速增加，OD600值从0.008增长至0.112.与此同时，碳源浓度也迅速下降，从113.175 mg/L下降至30.353mg/L，平均降解速率为4.601mg/（L.h），降解率为73.18%.由此可见，细菌利用了大量外部碳源来供自身生长，具有明显的异养功能.NH+4一N浓度在0-6 h内迅速下降，从最初3.081mg/L降至0.003 mg/L，去除率达99.90%，而后趋于稳定.细菌生长与NH-4一N的去除存在一个滞后过程，可能是由于菌体先吸收氮源和碳源后需要一个利用转化过程，此现象与康鹏亮研究一致.TN的去除主要集中在细菌的对数生长阶段，从Oh到18 h，TN去除率达83.04%，最大去除率在第30小时，达到93.58%.随后细菌生长进入衰亡期，TOC和TN3结论从龙泓涧梯级塘底泥中筛选出具有异养硝化好氧反硝化功能的菌群LHJ-1，主要包含Pseudomonas、Cupriavidus、Acidovorax、Acinetobacter和Pseudoduganella，其中Pseu-domonas 占比最大.异养硝化特性探究结果表明，菌群LHJ-1对NH+4一N和TN的最大去除率分别为99.90%和93.58%，具有较强的异养硝化功能.好氧反硝化性能研究中，菌群LHJ-1对NO-3-N 和NO-2N的最大去除率分别为92.46%和89.67%，具有明显的好氧反硝化性能.研究还进一步证实，多种环境因子对菌群LHJ-1的脱氮效率影响显著.环境因子影响实验表明，菌群LHJ-1发挥异养硝化一好氧反硝化功能的最佳c/N为16，最佳碳源为葡萄糖，最佳pH值范围为5-9，最佳通氧转速为60～120r/min，在对应的培养条件下，菌群LHJ-1达到了较高的脱氮效率.该菌拟用于处理生活污水的厌氧/好氧（A/O）工艺中.生活污水中COD通常在300～400mg/L，较高的在500 mg/L左右，NH+4一N浓度在30mg/L左右.由上述结果可知，当c/N 为16时TN去除效果最高，而实际应用中原水很难达到较高的c/N，这可能导致碳源不足，从而降低处理效果.因此在后续的实验中需加强对LHJ-1的驯化，使其能够适应较低的c/N条件，并取得较好的脱氮效果.。
《异养硝化-好氧反硝化细菌PseudomonasputidaZN1的脱氮及耐重金属特性研究》范文
《异养硝化-好氧反硝化细菌Pseudomonas putida ZN1的脱氮及耐重金属特性研究》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展，水体污染问题日益严重，其中氮污染和重金属污染是两大主要问题。
异养硝化-好氧反硝化细菌作为一种新型的生物脱氮技术，因其具有同时进行硝化和反硝化的能力，在污水处理中受到了广泛关注。
本篇论文旨在研究异养硝化-好氧反硝化细菌Pseudomonas putida ZN1的脱氮性能及耐重金属特性，以期为污水处理提供新的思路和方法。
二、材料与方法2.1 实验材料本实验所使用的异养硝化-好氧反硝化细菌Pseudomonas putida ZN1，是从某污水处理厂的活性污泥中分离得到的。
实验所用的培养基为改良的Luria-Bertani（LB）培养基。
2.2 实验方法（1）脱氮性能实验：通过在不同浓度的氮源条件下培养细菌，测定其脱氮性能。
（2）耐重金属实验：将细菌分别暴露于不同浓度的重金属离子（如铜、铅、镉等）环境中，观察其生长情况及耐受力。
（3）数据分析：采用SPSS软件进行数据分析，利用单因素方差分析（ANOVA）等方法比较各组间的差异。
三、结果与分析3.1 脱氮性能研究实验结果显示，Pseudomonas putida ZN1在低浓度氮源条件下，脱氮效果较好，随着氮源浓度的增加，脱氮率逐渐降低。
这表明该细菌在低浓度氮源条件下具有较强的脱氮能力。
同时，我们还发现该细菌在混合氮源（如氨氮和亚硝酸盐氮）条件下也具有较好的脱氮效果。
这为实际污水处理中的脱氮处理提供了新的思路和方法。
3.2 耐重金属特性研究实验结果表明，Pseudomonas putida ZN1对重金属离子具有一定的耐受性。
在低浓度重金属离子环境下，该细菌仍能保持良好的生长状态。
然而，随着重金属离子浓度的增加，细菌的生长受到抑制。
不同种类的重金属离子对细菌的抑制程度也有所不同，其中铜离子对细菌的抑制作用最为显著。
异养硝化-好氧反硝化菌PseudomonasmendocinaTJPU04的筛选及其脱氮性能研究
异养硝化-好氧反硝化菌PseudomonasmendocinaTJPU04的筛选及其脱氮性能研究随着工业的快速发展,大量含氮污水在实际生产中产生并排放,对水体造成严重污染,水体中氮素的去除已成为废水治理的重中之重。
本文从不同菌种来源,筛选出一株新型的异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)细菌,探究了该菌株的HN-AD能力,以及不同因素对其脱氮性能的影响,并进一步探讨了菌株对真实废水的脱氮处理效果。
主要内容如下:(1)分离出一株HN-AD细菌,通过形态学观察并结合16SrDNA 基因序列分析,鉴定该菌株为门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina),命名为TJPU04。
(2)分别以氨氮(NH4+-N)、硝酸氮(NO3--N)和亚硝酸氮(N02--N)为唯一氮源,以NH4--N/NO3--N和NH4+-N/NO2--N为混合氮源,探究菌株TJPU04的脱氮性能。
在NH4--N硝化培养基(HNM)中,30 h内菌株TJPU04去除COD、总氮(TN)和NH4+-N的效率分别为60%、97.01%和100%。
在NO3--N反硝化培养基(ADM-1)中,26 h内菌株TJPU04去除COD、TN和NO3--N的效率分别为3 5.6%、82%和97%。
在NO2--N反硝化培养基(ADM-2)中,30h内菌株TJPU04去除COD、-TN和NO2--N的效率分别为50%、88.2%和99.3%。
菌株TJPU04在以NH4+-N/NO3--N为混合氮源的反硝化(SND-1)培养基中培养30 h,TN、NH4+-N/NO3--N的去除率分别为88%、96%和87%;在以NH4+-N/NO2--N为混合氮源的反硝化(SND-2)培养基中培养30h,TN、NH4+-N和NO2--N的去除率分别为76%、97%和32%,这些结果表明菌株TJPU04具备良好的HN-AD能力。
(3)菌株TJPU04以柠檬酸钠为碳源且在较高的C/N条件下均有较高的脱氮性能,在较宽的氮浓度范围内,在灭菌和未灭菌条件下均具有较高的脱氮能力;以细菌纤维素(BC)为固定化载体材料,考察固定化菌株TJPU04的脱氮性能。
《2024年异养型同步硝化反硝化脱氮技术及微生物特性研究》范文
《异养型同步硝化反硝化脱氮技术及微生物特性研究》篇一一、引言随着社会经济的快速发展和城市化进程的加速，水体富营养化、水体氮污染问题日益突出，其中尤以脱氮技术成为研究的热点。
异养型同步硝化反硝化脱氮技术以其独特的工作原理和良好的脱氮效果，在水处理领域具有广泛应用前景。
本文将就异养型同步硝化反硝化脱氮技术的相关内容以及涉及的微生物特性进行详细研究和分析。
二、异养型同步硝化反硝化脱氮技术异养型同步硝化反硝化脱氮技术是一种集硝化与反硝化于一体的生物脱氮技术。
该技术利用异养微生物在特定环境下的生理活动，同时进行硝化和反硝化反应，从而达到脱氮的目的。
其核心在于创造适宜的物理化学环境，以促进异养微生物的生长和代谢活动。
（一）技术原理异养型同步硝化反硝化脱氮技术的原理主要基于异养微生物的生理活动。
在适宜的条件下，异养微生物通过摄取有机物进行生长和繁殖，同时进行硝化和反硝化反应。
硝化反应将氨氮氧化为硝酸盐，而反硝化反应则将硝酸盐还原为氮气，从而实现脱氮。
（二）技术流程异养型同步硝化反硝化脱氮技术的流程主要包括污水预处理、生物反应器处理和后续处理等步骤。
其中，生物反应器处理是关键环节，需根据实际情况选择合适的反应器类型和运行参数，如温度、pH值、有机物浓度等，以促进异养微生物的生长和代谢活动。
三、微生物特性研究异养型同步硝化反硝化脱氮技术的实施离不开异养微生物的参与。
了解这些微生物的特性和生长规律对于优化脱氮技术具有重要意义。
（一）异养微生物种类参与异养型同步硝化反硝化脱氮的微生物种类繁多，主要包括异养硝化细菌、异养反硝化细菌等。
这些微生物具有独特的生理特性和代谢途径，对脱氮过程起着关键作用。
（二）生长环境要求异养微生物的生长和代谢活动受环境因素影响较大。
适宜的温度、pH值、有机物浓度等是异养微生物生长的重要条件。
此外，氧气和营养物质的供应也会影响微生物的生长和代谢。
因此，在实施异养型同步硝化反硝化脱氮技术时，需根据实际情况调整环境参数，以满足异养微生物的生长需求。
一株高效异养硝化好氧反硝化菌的分离鉴定与脱氮特性
一株高效异养硝化好氧反硝化菌的分离鉴定与脱氮特性孙巍;宋玉文;洪维祎;夏春雨【摘要】从龙岩市某污水处理厂的活性污泥中富集分离纯化得到一株具有较高脱氮能力的异养硝化-好氧反硝化菌,命名为LT-11.通过菌落形态、生理生化和16S rDNA序列分析,LT-11初步鉴定为Pseudomonas putida.通过单因素实验考查碳源、pH、温度及溶解氧对该菌株的脱氮性能影响.结果表明:菌株LT-11最适碳源为琥珀酸钠,pH为7~7.5,温度为25~30℃,摇床转速180 r/min,该菌株氨氮去除率达90%以上.同时该菌株具有良好的好氧反硝化能力,24 h硝酸盐氮(初始浓度50 mg·L-1)去除率接近80%,且没有亚硝酸盐氮积累.【期刊名称】《龙岩学院学报》【年(卷),期】2017(035)005【总页数】7页(P82-88)【关键词】异养硝化;好氧反硝化;分离鉴定;脱氮性能【作者】孙巍;宋玉文;洪维祎;夏春雨【作者单位】龙岩学院;福建省家畜传染病防治与生物技术重点实验室;福建省生猪疫病防控工程技术研究中心福建龙岩 364000;龙岩学院;龙岩学院;龙岩学院;福建省家畜传染病防治与生物技术重点实验室;福建省生猪疫病防控工程技术研究中心福建龙岩 364000【正文语种】中文【中图分类】X172近年来，养殖废水的违规排放以及人类活动向水环境排放大量含氮物质，造成淡水资源含氮量急剧上升，去除废水中氮素污染具有迫切需求。
但污水中处理过程中存在氮素含量高、处理难度大以及效率低等问题，氮素能否快速、有效地分解去除成为污水处理关键点之一。
目前，水处理脱氮技术包含物理、化学和生物方法［1］，相比较之下，生物脱氮作为最经济有效的一种脱氮方式被广泛认可，成为水环境处理领域关注和研究的主要内容［2］。
传统脱氮技术是由自养菌的好氧硝化作用和异养菌的厌氧反硝化作用下共同完成的，这种工艺耗时、需分段进行且存在基建费用大等问题［3］。
异养硝化-好氧反硝化菌的筛选与脱氮性能研究
ｂｉｏａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｓｌｕｄｇｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｅｔｅｒｏｔｒｏｐｈｉｃ ｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ－ａｅｒｏｂｉｃ ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，
ｒｅａｃｔｏｒ
ＴＴ
ｗｏｒｋｓ
ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ
ｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ
ａｎｄ
硕士论文
异养硝化．好氧反硝化菌的筛选与脱氮性能研究
ａｃｈｉｅｖｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｏｒ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｒｅｍｏｖａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｓｌｕｄｇｅ ｗｉｔｈ
Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｒｅｍｏｖｉｎｇ ａｍｍｏｎｉａ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｗａｓ ｄｏｎｅ ｂｙ ｓｅｔｔｉｎｇ ｓｔｒａｉｎ ＨＹ２ ｉｎ ｔｈｅ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｅｒａｔｅｄ ｆｉｌｔｅｒ
ａｎｄ ｔｈｅ
ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ
ｂａｔｃｈ
ｒｅａｃｔｏｒ
ｉｎ
ｏｒｄｅｒ
ｔｏ
ｔｅｓｔ
ｔｈｅ
ｂｉｏａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ ａｍｍｏｎｉａ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｅｒａｔｅｄ
研究生签名：
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异养硝化-好氧反硝化细菌的研究进展
关 键 词 ：异 养 硝 化 一好 氧 反 硝 化 ；代 谢 途 径 ；生 物 脱 氮 ；酶
中 图 分 类 号 ：Ｑ９３９．９７
文献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：２０９６—３４９１（２０１８）０５—０４１９一ｉｉ
Ｒ ｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｈｅｔｅｒｏｔｒｏｐｈｉｃ ｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ—ａｅｒｏｂｉｃ ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉＯｎ ｂａｃｔｅｒｉａ
最 经 济 、有 效 的 脱氮 方 法 。异 养 硝 化一好 氧 反 硝化 菌 的 出现 ，打 破 了 传 统硝 化 和 反 硝化 的概 念 。作 为
一 种 新 型 的生 物脱 氮 技术 ，同步 异养 硝化 一好 氧 反硝 化 不仅 可 以将 氨 氮 转化 为 气 态 产物 ，而且 不 会 造成 ＮＯ２－Ｎ／ＮＯａ－－Ｎ积 累 现象 ，同时 还能 够 去 除污 水 中 的 ＣＯＤ…。与传 统脱 氮 工艺 相 比 ，异 养 硝化 一好 氧 反 硝 化 微 生物 处 理 含 氮废 水 有 如 下优 点 ：① 具 有 更
收 稿 日期 ：２０１８—０３—０５ 修 回 日期 ：２０１８—０６—２０ 作者 简介 ：李 贵 珍 （１９８７一），女 ，博 士 生 ，现 主 要 从 事 深 海 微 生 物 的分 离 鉴 定 、微 生 物 系统进化与分类 学研究及废 水生物脱氮 处理等研
究 。Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉｇｕｉｚｈｅｎ．ｏｋ＠ １６３．ｃｏｍ ＊通 讯 联 系 人 ：邵 宗 泽 （１９６４一），男 ，研 究 员 ，研 究 方 向为 海 洋 微 生 物 资 源 与海 洋 环 境 微 生物 。 Ｅ—ｍａｉｌ：ｓｈａｏｚｚ＠１６３．ＣＯＮ 基 金 项 目 ：大 洋 微 生 物 新 资 源获 取 及 资 源 库 建设 （ＤＹ１３５一Ｂ一０１）
异养硝化 好氧反硝化在生物脱氮方面的研究进展
摘 要： 异 养 硝 化-好 氧 反 硝 化 （ Heterotrophic Nitrification-Aerobic
Denitrification，HN-AD） 菌的发现，是对传统硝化反硝化理论的丰富与
突破。HN-AD 菌不但可以将氨氮转化为氮气等气态产物，而且几乎
图 1 异养硝化-好氧反硝化代谢机理 Fig． 1 Flow chart of the working hypothesis of HN-AD
2014 年 4 月
乔 森，等： 异养硝化-好氧反硝化在生物脱氮方面的研究进展
Apr． ，2014
Wehrfritz 等［22］ 从 Thiosphaera pantotropha 中 纯 化 出 羟 胺 氧化酶（ HAO） ，并提出了 HN-AD 的反应模型（ 图 3） ，认为电 子首先从泛醌通过氨单加氧酶（ AMO） 和 HAO 传到细胞色素 c551，其被还原的同时产生亚硝酸盐，接着利用羟胺氧化产生 的电子继续还原亚硝酸盐为 NO、N2 O 和 N2 。 2. 2 HN-AD 过程中的关键酶及代谢途径
* 收稿日期： 2013-08-30
作者简介： 乔森，副教授，从事水处理技术研究，qscyj@ mail． dlut．
edu． cn。
基金项目： 国家自然科学基金项目（ 51008045） ； 大连市科技计划
项目（ 2012E11SF067） ； 大连理工大学基本科研业务费
128
专项项目（ DUT12LK20）
第 14 卷第 2 期 2014 年 4 月
安全与环境学报 Journal of Safety and Environment
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2012年第31卷第12期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ・2797・化工进展异养硝化-好氧反硝化菌异养硝化性能的影响因素于大禹1，张琳颖1，高 波1，2（1东北电力大学化学工程学院，吉林吉林 132012；2众和海水淡化工程有限公司，天津 300462）摘要：在异养硝化-好氧反硝化菌H1良好的脱氮效果基础上，研究了在不同溶解氧浓度、废水成分和金属离子存在条件下时，H1的代谢途径及其异养硝化性能的变化。
研究表明，溶解氧浓度在4.7 mg/L时，H1脱氮途径最佳；在NH4+模拟废水中，NH4+会通过NH4+—→NH2OH—→N2O—→N2的途径被快速去除；在NH4+和NO2−混合模拟废水中，没有显示出H1优先进行反硝化的现象，NH4+-N的降解是短程的硝化反硝化过程；在NH4+和NO3−混合模拟废水中，NO3−会诱导羟胺氧化酶产生NO2−-N，使得NH4+-N经过反硝化途径的亚硝酸盐水平被去除；在NH4+模拟废水中，1 mmol/L的Cu2+和Fe2+对异养硝化过程具有显著地激活作用。
关键词：异养硝化-好氧反硝化菌；异养硝化性能；溶解氧；废水成分；金属离子中图分类号：X 703.1；X 172 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2012）12–2797–04 Factors affecting the heterotrophic nitrification property of heterotrophicnitrification-aerobic denitrifierYU Dayu1，ZHANG Lin y ing1，GAO Bo1，2（1School of Chemical Engineering，Northeast Dianli University，Jilin 132012，Jilin，China；2ZhongHe SeawaterDesalination Engineering Co.，Ltd.，Tianjin 300462，China）Abstract：Based on the good denitrification effectiveness of heterotrophic nitrification-aerobic denitrifier H1, this paper investigated the metabolic pathways and the heterotrophic nitrification characteristics of H1 under different conditions including dissolved oxygen concentration, wastewater composition and the metal ions. The results showed that when the dissolved oxygen concentration was4.7 mg/L in the simulated NH4+ wastewater, the removal pathway of ammonia was NH4+—→NH2OH —→N2O—→N2, which was the fast removal pathway. In the simulated NH4+ and NO2−wastewater, NH4+-N was removed by short - cut nitrification and denitrification, not showing priority denitrification by H1 in the whole process. In the simulated NH4+ and NO3− wastewater, NO3− induced hydroxylamine oxidase to produce NO2−-N, thus NH4+-N was removed by the nitrite levels of denitrification pathway. In the simulated NH4+ wastewater, 1 mmol/L Cu2+ and Fe2+ can significantly activate the activities of heterotrophic nitrification.Key words：heterotrophic nitrification-aerobic denitrifier；heterotrophic nitrification property；dissolved oxygen；wastewater composition；metal ions近年来，异养硝化细菌和好氧反硝化细菌的发现打破了传统理论认为的硝化反应只能由自养细菌完成而反硝化反应只能在厌氧条件下进行的观点。
这些研究为生物脱氮提供了新的理论基础。
目前，异养硝化-好氧反硝化生物脱氮理论已成为国内外研究者的新宠。
它克服了传统的生物脱氮收稿日期：2012-08-07；修改稿日期：2012-08-31。
基金项目：国家973计划（2007CB206904）、吉林省科技发展计划（20090145）及吉林省教育厅“十二五”科学技术研究（2011-370和2012-92）项目。
第一作者及联系人：于大禹（1978—），男，博士，副教授，主要从事环境微生物学及其应用方面的研究。
E-mail yudy@mail. nedu. 。
化工进展 2012年第31卷・2798・技术存在的缺点，缩短了脱氮工艺流程，提高脱氮效率，节约加药量，减小池体占地面积，使投资和运行费用大大降低。
而现阶段主要的研究重点一直处于对好氧反硝化菌的筛选和驯化上[1-2]，对异养硝化-好氧反硝化菌脱氮机理的探讨却很少。
本实验欲从异养硝化-好氧反硝化菌H1的异养硝化性能的影响因素方面研究异养硝化-好氧反硝化的异养硝化机理，寻求出一种快速有效的脱氮过程。
1 材料方法1.1实验所用菌种、培养基和模拟废水H1是从某污水厂中A2/O工艺好氧段驯化好的活性污泥中筛选得到[3]。
（1）菌体生长培养基 KNO3 0.6 g/L；KH2PO4 1.0 g/L；MgSO4·7H2O 1.0 g/L；琥珀酸钠2.4 g/L；H2O 1.0 L；pH=7.0。
（2）NH4+模拟废水 (NH4)2SO4 0.35 g/L；KH2PO4 0.75 g/L；K2HPO4·3H2O 2.22 g/L；MgSO4·7H2O 0.03 g/L；柠檬酸三钠 1.81 g/L；H2O 1.0 L；pH=7.0。
（3）NH4+和NO2−混合模拟废水 (NH4)2SO4 0.35 g/L；NaNO2 0.04 g/L；KH2PO4 0.75 g/L；K2HPO4·3H2O 2.22 g/L；MgSO4·7H2O 0.03 g/L；柠檬酸三钠 1.81 g/L；H2O 1.0 L；pH=7.0。
（4）NH4+和NO3−混合模拟废水 (NH4)2SO4 0.35 g/L；KNO3 0.06 g/L；KH2PO4 0.75 g/L；K2HPO4·3H2O 2.22 g/L；MgSO4·7H2O 0.03 g/L；柠檬酸三钠 1.81 g/L；H2O 1.0 L；pH=7.0。
1.2 溶解氧浓度对H1异养硝化性能的影响溶解氧对异养硝化-好氧反硝化细菌的生长及其还原活性均有影响，所以溶解氧浓度是菌体异养硝化过程中一个重要的衡量指标，因此设计了溶解氧浓度分别为6.4 mg/L、4.7 mg/L、1.1 mg/L条件下，通过H1对NH4+模拟废水的处理效果来研究菌体的代谢途径和异养硝化性能的变化。
1.3 H1处理不同模拟废水时异养硝化的性能本实验在4.7 mg/L的溶解氧条件下，分别研究H1处理NH4+，NH4+和NO2−混合以及NH4+和NO3−混合模拟废水的异养硝化性能。
1.4 金属离子对H1异养硝化过程的影响在NH4+模拟废水中分别加入浓度为1 mmol/L 的Fe2+、Mg2+、Zn2+、Cu2+、Ca2+、Mn2+，一个做空白试验。
将上述全部NH4+模拟废水高温灭菌冷却后，接入10%菌液，溶解氧浓度为4.7 mg/L。
每天测一次样，连续测量两天。
1.5 分析方法总氮采用过氧化钾氧化-紫外分光光度法测定；NH4+-N采用纳氏试剂分光光度法测定；NO3−-N采用紫外分光光度法测定；NO2−-N采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法测定[4]；菌体生长吸光度(OD600)采用吸光度法测定，用721可见分光光度计在光密度为600 nm处测定菌液吸光度值；NH2OH采用Fe(Ⅲ)-磺基水杨酸体系间接分光光度法[5]；水样及溶液的pH值采用精密pHS-3C精密酸度计；溶解氧采用溶解氧仪直接测定。
2 结果与讨论2.1溶解氧浓度对H1异样硝化性能的影响由图1可知，随着溶解氧浓度的增加，NH4+-N 的去除明显增加，但NO2−-N也有较多的积累。
说明高浓度的溶解氧条件下，有利于氨单加氧酶活性的提高，但同时也改变了NH4+-N的去除途径，使其不通过NH4+→NH2OH→N2O→N2的途径，而是经过反硝化途径被去除，这样会增加脱氮历程。
因此，合理控制溶解氧浓度可以优化菌体对NH4+-N 的去除途径，初步推断溶解氧浓度在4.7 mg/L时其脱氮途径最佳。
图1 不同溶解氧条件下H1对NH4+模拟废水的处理效果● 6.4 mg/L；■ 4.7 mg/L；▲ 1.1 mg/L2.2 H1处理不同模拟废水时异养硝化的性能2.2.1 H1处理NH4+模拟废水时异养硝化的性能NH4+-N是水体富营养化的重要指标，因此对NH4+-N的去除将被视为脱氮的重要环节，如何快速有效地去除NH4+-N成为水处理研究的热点。
本实验通过H1对NH4+模拟废水（NH4+-N浓度为80 mg/L）的处理来研究H1的异养硝化性能。
由图2可知，在溶解氧浓度为4.7 mg/L 时，NH4+-N呈现了快速的降解趋势，NO3−-N和NO2−-N均不发生积第12期于大禹等：异养硝化-好氧反硝化菌异养硝化性能的影响因素・2799・图2 4.7 mg/L溶解氧条件下H1对NH4+模拟废水的处理效果●总氮；■ NH4+-N；▲ NO3−-N；▼ NO2−-N累，试验中检测出少量的NH2OH（数据未显示），NH4+-N并不是经过完整的硝化反硝化途径被去除，而是在氨氮加氧酶的作用下将NH4+-N氧化为NH2OH，再经羟胺氧化酶的作用将其氧化为N2O，以气体形式排出，而非通过NH4+—→NH2OH—→NO2−—→NO3−—→NO2−—→NO—→N2O—→N2的途径被去除。