两株异养硝化细菌的分离鉴定及其脱氮特性的研究

论文摘要

氮素是导致水体污染的重要污染物,大量的氮素进入水体后,会引起水质的恶化,并造成多方面的危害。目前,生物脱氮是在污水的脱氮处理过程中最为常用的方法。传统的生物脱氮途径,一般包括好氧硝化和缺氧的反硝化两个过程,其工艺复杂,成本较高,且脱氮效果差。近年来,一些异养硝化菌的发现,为生物脱氮提供了新的思路,其在污水脱氮方面的应用也越来越受到人们的关注。与传统的脱氮微生物相比,异养硝化菌生长速率快、脱氮效率高,而且对环境条件的要求也更低。因此,分离筛选具有高效脱氮能力的异养硝化微生物,进而实现对氨氮污染水体的低成本修复,已经成为国内外学者研究的热点。本课题利用以氨氮作唯一氮源的异养硝化培养基,通过极限稀释法和平板划线分离法,从华中农业大学实验猪场污水中共筛选到了6株异养硝化菌。其中,菌株P2和菌株P9的脱氮效率最高。通过形态学特征及16S rDNA （?）序列的系统发育分析,对分离菌株P2和P9进行了鉴定。初步判断菌株P2为副球菌属（Paracoccus sp.）,菌株P9为申氏杆菌属（Shinella sp.）。研究表明,2株细菌均能在有机物的存在下进行异养硝化作用。经过24 h的培养,菌株P2与P9对氨氮的去除率可达80%左右,同时未发现亚硝酸盐和硝酸盐的积累；但菌株P2和P9不能以NO3-或NO2-为唯一氮源发生好氧反硝化作用。此外,对菌株P2和P9降解氨氮的相关特性也作了研究。实验结果表明,菌株P2和P9异养硝化的最适碳源为丁二酸钠,最适C/N比为9,且脱氮过程中pH值从6.8到8.9一直呈上升趋势。将菌株P2和P9单独或混合接种于猪场污水,检验其对实际污水的脱氮效果。实验结果显示,菌株P2和P9对小分子碳源具有较强的依赖性,在加入了小分子碳源丁二酸钠的情况下,其对污水具有较强的脱氮能力,且这两个菌株混合施用较单独作用对氨氮的去除效果更好。此外,氨氮脱除的去向研究表明,异养硝化菌株P2和P9,在降解氨氮的过程中,均不产生硝酸盐与亚硝酸盐等物质,氨氮是通过菌株的自身同化作用或者异化成为含氮气体而被脱除的。总体而言,异养硝化菌株P2和P9的脱氮能力较强,其在污水的生物脱氮处理方面,将会有着广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 我国氮污染现状及危害
• 1.2 国内外脱氮研究现状
• 1.3 异养硝化微生物的相关研究
• 1.3.1 异养硝化微生物的种类
• 1.3.2 异养硝化微生物的优势与特性
• 1.3.3 影响异养硝化菌脱氮的相关因素
• 1.3.3.1 碳源类型
• 1.3.3.2 底物浓度
• 1.3.3.3 C/N
• 1.3.3.4 pH
• 1.3.3.5 温度
• 1.3.3.6 溶解氧浓度（DO）
• 1.3.3.7 抑制剂
• 1.3.4 异养硝化菌的应用现状
• 1.3.4.1 异养硝化菌处理合成污水
• 1.3.4.2 异养硝化菌处理实际污水
• 1.4 研究目的和意义
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.1.1 污水来源
• 2.1.2 培养基
• 2.1.3 试剂
• 2.1.4 主要仪器
• 2.2 方法
• 2.2.1 异养硝化菌的筛选
• 2.2.2 分离菌株脱氮效果比较
• 2.2.3 菌株的鉴定
• 2.2.3.1 形态学鉴定
• 2.2.3.2 分子鉴定
• 2.2.4 菌株P2,P9脱氨氮曲线的测定
• 3^-和NO₂^-为唯一氮源的代谢情况'>2.2.5 菌株P2,P9分别以NO₃^-和NO₂^-为唯一氮源的代谢情况
• 2.2.6 菌株P2,P9生长趋势的测定
• 2.2.7 菌株P2,P9脱氮过程中pH值的变化情况
• 2.2.8 菌株P2,P9对不同碳源的利用情况
• 2.2.9 不同的C/N比对菌株P2和P9脱氮效果的影响
• 2.2.10 菌株P2和P9对实际污水的脱氮效果
• 2.2.11 菌株P2和P9单独与混合条件下对实际污水的脱氮效果
• 2.2.12 菌株P2,P9脱除的氨氮去向分析
• 2.2.13 分析方法
• 3 结果与讨论
• 3.1 菌株分离结果
• 3.2 分离菌株脱氮效果比较
• 3.3 菌株P2,P9鉴定
• 3.3.1 形态学鉴定
• 3.3.2 菌株P2,P9的分子鉴定
• 3.4 菌株P2和P9的脱氨氮曲线
• 3^-和NO₂^-为唯一氮源的代谢情况'>3.5 菌株P2和P9分别以NO₃^-和NO₂^-为唯一氮源的代谢情况
• 3.6 菌株P2和P9的生长趋势测定
• 3.7 菌株P2和P9脱氮过程中pH值的变化情况
• 3.8 菌株P2和P9对不同碳源的利用情况
• 3.9 不同的C/N比对菌株P2和P9脱氮效果的影响
• 3.10 菌株P2和P9对实际污水的脱氮效果
• 3.11 菌株P2和P9单独与混合条件下对实际污水的脱氮效果
• 3.12 菌株P2,P9脱除的氨氮去向分析
• 4 结论与展望
• 参考文献
• 致谢