不同碳源和碳氮比对一株好氧反硝化细菌脱氮性能的影响
好氧反硝化菌的脱氮特性研究与探讨
经 成为 研究 热 点之 一 , 论文 采 用 S R反 应 器 筛 选 出 本 B
由于本实验主要考查好 氧反硝化菌 的脱氮效率 ,
O 光 ;O 的好氧反硝化菌 , N , 和 N 为底物进行好氧反 因此 测 定 的 主 要 项 目有 : D( 密 度 值 ) N ; 一N; 以 O一 O一
THE EATURE F RES EARCH AND S DI CUS I S ON 0F
DENI TRoGENATI oN oF AERo BI ANTI—NI C TRATI N o BA CTERI A
G AO UO D JN XI YUN I AN
(
d nto e ai n i tri e o n e d h tp i t fw trp l t n e i g n t n wae sb c mi g k ya o on ae o u i .T e b oo ia e i o e ain i r fre o o t l i o a t — r o n o o h i lgc d nt g n t s e er d t p i l r o ma d s s meh p l o .T ef au e fa t d h e t r so ni—n t t n o Rl X5a d F n e h e o i o d t n a e su id i ai F ,F X4u d rt e a r b c c n i o r t d e . r o f n i
W a h ucyE v o m na ntr gSai , nr n oi 0 2 0 ; uL n C aB i ni n etl t r Mo i i tt n I e Mo g l 10 0 on o n a
J n ir tVg t l Istt, uL n C aB i 0 2 0 ) i gDs c ee be ntue W a h ucy 10 0 Ni t i a i t
不同碳氮比对好氧堆肥进程和腐殖质及其组分含量的影响
不同碳氮比对好氧堆肥进程和腐殖质及其组分含量的影响好氧堆肥是一种有效的有机废弃物处理和回收利用方法。
碳氮比是一个重要的指标,能够影响好氧堆肥过程中的微生物活性和有机物的分解转化。
同时,好氧堆肥产物中的腐殖质含量和组分也是另一个关键因素,可以反映堆肥质量和土壤肥力。
一、碳氮比对好氧堆肥进程的影响好氧堆肥过程中,有机物的分解需要大量的微生物参与,而碳和氮是这些微生物生长和繁殖的基本营养元素。
合适的碳氮比可以提供丰富的能量和氮源,增进微生物的活动,推动有机物的降解。
若果碳氮比偏低,即碳源不足,微生物无法得到足够的能量供应,堆肥过程会变慢或停滞不前。
反之,若果碳氮比偏高,即氮源不足,微生物无法得到足够的氮源来维持正常的生长和代谢,也会影响堆肥过程。
因此,选择合适的碳氮比是增进好氧堆肥进程的重要一环。
二、碳氮比对腐殖质含量的影响腐殖质是好氧堆肥的产物之一,其主要由有机质分解形成,具有良好的保水保肥功能。
碳氮比可以直接影响好氧堆肥过程中有机质的分解与转化,从而影响腐殖质的含量。
适当调整碳氮比可以提高有机质的分解速率,增加腐殖质含量。
一般来说,碳氮比在20:1到30:1左右是适合的,这样可以充分利用有机质中的碳和氮,增进腐殖质的形成。
三、碳氮比对腐殖质组分的影响腐殖质是复杂的混合物,其组分种类和含量决定了其特性和功能。
碳氮比可以影响腐殖质的化学结构和组成。
探究表明,当碳氮比低于25:1时,腐殖质中的蛋白质、多糖等含量较高,而碳氮比高于25:1时,腐殖质中的脂肪、芳香族化合物等含量相对较高。
因此,调整碳氮比可以影响腐殖质中不同组分的含量,从而影响腐殖质的性质和功能。
结论:选择合适的碳氮比是增进好氧堆肥进程和提高腐殖质含量的关键。
碳氮比过高或过低都会影响好氧堆肥的效果。
适当调整碳氮比可以提高有机物的分解速率,增加腐殖质的含量,并影响腐殖质的组分和性质。
因此,在实际的好氧堆肥过程中,应依据不同的有机废弃物的特性和需要,合理选择碳氮比,以获得较好的堆肥效果和腐殖质质量综上所述,碳氮比对好氧堆肥过程中的有机质分解和转化起着重要的影响作用。
不同碳源及其碳氮比对反硝化过程的影响
0.
0. 4 ~ 0. 9 664( CH3OH) 0. 6 ~ 0. 8
0. 4 ~ 0. 5 0. 18(CH3OH)
0. 04 ~ 0. 08 0. 048
理论产率而言,甲醇都是其中最理想的碳源。同时
外加碳源不仅能够促进人工细菌的脱氮作用,还能 够提高细菌的脱氮能力〔5〕。
1. 3 不同碳源的反硝化效果 不同的有机物在作为碳源时,若采用不同浓度
糖类物质作为碳源其处理效果是比 较理想 的,但也有一定的缺陷。G"mez M. A.[15、16]等曾采 用蔗糖、乙醇及甲醇作碳源处理受污染的地下水。 结果表明,以蔗糖作外碳源时,会产生亚硝酸盐的 积累,另两种碳源则几乎没有积累现象;同时发现, 以甲醇和乙醇作碳源的体系中,溶解氧的影响要远 远低于蔗糖体系中溶解氧的影响。另外,其作为高 碳化合物,微生物生长量相对要高于醇类物质,这 样在反应体系中,就易引起堵塞。
不同碳源及其碳氮比对反硝化过程的影响 王丽丽
不同碳源及其碳氮比对反硝化过程的影响
InfIuence of Different Carbon Source and Ratio of Carbon and Nitrogen For Water Denitrification
王丽丽 赵 林 谭 欣 闫 博 ( 天津大学环境科学与工程学院 天津 300072)
不同碳源及其碳氮比对反硝化过程的影响 王丽丽
100% 。Soares M. I. M.[11]等以原棉作为碳源处理 井中饮用水的 NO3- 时,处理效果也达到了要求。
纤维素作为碳源,可以取得不错的效果,但是 通常会受到温度的影响( Volokita[10、17])(1996),以 及后处理所带来的困难,实用性并不是很好。 1. 4 不同碳氮比对反硝化效果的影响
碳氮比对MBBR系统脱氮性能及微生物群落的影响
碳氮比对MBBR系统脱氮性能及微生物群落的影响碳氮比对MBBR系统脱氮性能及微生物群落的影响引言:随着人口的增加和工业的发展,水体污染逐渐成为了全球性的环境问题。
其中,氮污染是一大关注焦点,因为氮化物的排放不仅会导致水体富营养化,还可能对水生态系统造成严重破坏。
因此,研究和优化脱氮技术对于保护水体资源具有重要意义。
在已有的脱氮技术中,移动床生物膜反应器(Moving Bed Biofilm Reactor, MBBR)因其高效、稳定的特点被广泛应用于废水处理领域。
MBBR系统介绍:MBBR系统是一种使用生物膜固定在填料上进行废水处理的技术。
此系统利用微生物的生物催化作用,将废水中的有机物和氮化物转化为无害的物质,达到净化水质的目的。
膜固定微生物膜是MBBR系统的核心部分,也是决定其脱氮性能的重要因素。
碳氮比对MBBR系统脱氮性能的影响:碳氮比是指废水中的有机碳与氨氮的比值。
研究发现,碳氮比对MBBR系统的脱氮性能具有重要影响。
适宜的碳氮比可以提高MBBR系统的脱氮效果,而过高或过低的碳氮比则会导致MBBR系统脱氮效果下降。
碳氮比过低:当废水中的碳氮比过低时,即有机碳供应不足,微生物在脱氮过程中会受到限制。
由于缺乏足够的碳源,微生物转化氨氮的能力会降低,无法有效地将氨氮转化为氮气释放。
此外,低碳氮比还会使微生物群落的构成发生变化,导致一些优势微生物的减少,从而降低了脱氮效果。
碳氮比过高:相反地,当碳氮比过高时,废水中的有机碳供过于求,微生物可能会选择以有机碳作为优先废物去利用,从而导致脱氮效果下降。
虽然过高的碳氮比可以更好地满足微生物对碳源的需求,但过多的有机碳会抑制氨氮的转化过程,影响氮的去除效果。
微生物群落的影响:除了碳氮比外,微生物的种类和数量对MBBR系统的脱氮性能也具有重要影响。
适宜的微生物群落结构可以提高系统的稳定性和脱氮效率。
然而,当碳氮比过高或过低时,微生物群落将受到影响,导致优势微生物的减少或增加。
碳源及碳氮比对异养反硝化微生物异养反硝化作用的影响
碳源及碳氮比对异养反硝化微生物异养反硝化作用的影响
•相关推荐
碳源及碳氮比对异养反硝化微生物异养反硝化作用的影响
摘要:碳源(甘油和柠檬酸钠)及碳氮比对纯培养的`异养反硝化菌HP1(Pseudomonas alcaligenes)异养反硝化能力影响的试验表明,碳源种类对硝酸还原酶活性没有明显影响,对氧化亚氮还原酶活性有影响.批式培养方式下最适C/N为8,菌株HP1可以利用NO-3作为唯一氮源进行反硝化作用,证明HP1至少有2种硝酸还原途径.连续培养方式下温度对菌株HP1异养反硝化作用中间产物的积累有影响,不同C/N时均有NH4+积累,C/N为3时还有NO-2的积累. 作者:傅利剑郭丹钊史春龙黄为一 FU Li-jian GUO Dan-zhao SHI Chun-long HUANG Wei-yi 作者单位:南京农业大学,生命科学学院,微生物学系/农业部农业环境微生物工程重点开放实验室,江苏,南京,210095 期刊:农村生态环境ISTICPKUCSSCI Journal:RURAL ECO-ENVIRONMENT 年,卷(期):2005, 21(2) 分类号:X172 Q935 关键词:异养反硝化微生物反硝化作用碳源 C/N。
不同碳源对DelftiatsuruhatensisHT01脱氮性能的影响
中国环境科学 2019,39(4):1478~1484 China Environmental Science 不同碳源对Delftia tsuruhatensis HT01脱氮性能的影响金翠萍1,向斯2,郭溪2,程凯1*(1.湖北工业大学资源与环境工程学院,河湖生态修复及藻类利用湖北省重点实验室,湖北武汉 430068;2.武汉凯诺金环境生物科技有限公司,湖北武汉 430068)摘要:以一株异养氨氧化菌Delftia tsuruhatensis HT01为研究对象,比较了以十二烷基硫酸钠(SDS)、甘蔗糖蜜、丁二酸钠、乙酸钠、蔗糖、葡萄糖、果糖或柠檬酸钠等为唯一碳源时的生长情况及对TOC、NH4+-N、TN的去除率,并通过两轮中试测试了该菌对皮革污水的处理效果.结果表明:HT01在异养条件下能够生成NO2--N,并可以在利用SDS(去除率为34%)的同时去除NH4+-N和TN(去除率分别为74%和14%);丁二酸钠和乙酸钠分别有利于实现最快的生长速度和最高的TOC去除率(71%),而果糖则有利于实现最高的NH4+-N和TN去除率(分别为98%和29%). HT01能够在皮革污水中生长,第2轮中试对COD,NH4+-N和TN的去除率分别达到38%,49%和22%.关键词:Delftia tsuruhatensis HT01;十二烷基硫酸钠;异养氨氧化;皮革污水中图分类号:X172 文献标识码:A 文章编号:1000-6923(2019)04-1478-07The influence of different carbon sources on the nitrogen removal characters of a Delftia tsuruhatensis HT01. JIN Cui-ping1, XIANG Si2, GUO Xi2, CHENG Kai1* (1.Hubei Key Laboratory of Ecological Restoration for River-Lakes and Algal Utilization, College of Resources and Environmental Engineering, Hubei University of Technology, Wuhan 430068, China;2.Wu Han Cyano-King Enviromental Technology, Wuhan 430068, China). China Environmental Science, 2019,39(4):1478~1484 Abstract:The growth and the removal efficiency of TOC, NH4+-N and TN of a heterotrophic ammonia oxidizer Delftia tsuruhatensis HT01 were studied when SDS, cane molasses, sodium succinate, sodium acetate, sucrose, glucose, fructose or sodium citrate was used as sole carbon source. Furthermore, two rounds of the pilot-scale test were performed using leather sewage. The results indicated that NO2--N was produced in heterotrophic condition by HT01 and NH4+-N, TN and SDS were removed simultaneously at the removal efficiency of 74%, 14% and 34%, respectively. Moreover, the highest growth rate and the highest removal efficiency of TOC (71%) were observed when sodium succinate and sodium was used as sole carbon source, respectively. While the highest removal efficiency of NH4+-N (98%) and TN (29%) were observed when fructose was used as sole carbon source. The growth of HT01 was observed in leather sewage, and the removal efficiency of COD, NH4+-N and TN was 38%, 49% and 22%, respectively, in the second round of pilot-scale test.Key words:Delftia tsuruhatensis HT01;sodium dodecyl sulfate(SDS);heterotrophic ammonia oxidation;leather sewage传统生物脱氮技术首先需要在好氧条件下经自养硝化菌将NH4+-N氧化为NO2--N或NO3--N,再于厌缺氧条件下经异养反硝化菌还原生成含氮气体[1].而异养氨氧化-好氧反硝化菌则突破了上述理论限制,该类微生物可以在异养好氧条件下同时实现氨氧化和反硝化,并同步去除有机物[2-5],因此能够极大简化微生物脱氮工艺,具有重要的应用价值.考虑到异养氨化-好氧反硝化菌的异养生长特性,碳源种类对这类微生物的脱氮效果有着显著影响[6-12].以十二烷基硫酸钠(SDS)为代表的阴离子表面活性剂,是工业及生活洗涤剂的核心成分,由于其具有高起泡性及低氧化电位,会通过影响污水处理过程中微生物的活性而降低污水处理效率[13-15],甚至会降低受纳水体的溶解氧(DO)量乃至毒害水生生物[13-15].微生物降解SDS具有特异性高、成本低和副作用少的优点,国外虽已报道了多株以假单胞菌为主的SDS降解菌[16-19],但目前国内对于SDS降解菌的报道还非常罕见[20-21],能够同步去除SDS、NH4+-N与总氮(TN)的菌种更是尚未见诸报道.戴尔福特菌(Delftia sp.)广泛分布于自然界,在地表水、土壤、污水中均有分布,并具有降解多种环境污染物的能力,有关其去除TN能力的研究较多[22-29],也有零星报道指出部分该属菌株能够异养氨氧化[30-31],而对这类菌降解(利用)SDS的能力知之甚少,对不同碳源影响戴尔福特菌异养氨氧化-好氧反硝化能力的研究也较少.为此,本文探索了一株戴收稿日期:2018-09-13基金项目:国家科技重大专项(2017ZX07602002)* 责任作者, 教授, chengkaicn@4期金翠萍等:不同碳源对Delftia tsuruhatensis HT01脱氮性能的影响 1479尔福特菌对SDS的去除能力,还研究了不同碳源对该菌株脱氮能力的影响并进行了皮革污水处理的中试,为应用戴尔福特菌进行污水处理提供参考.1材料与方法1.1培养基基础培养基:MgSO4⋅7H2O 0.05g,K2HPO4 1g, NaCl 2g,FeSO4⋅7H2O 0.4g,NaHCO31.5g,CaCl2⋅2H2O 0.5g;微量元素溶液1mL;加纯水至1L[32].微量元素溶液:CuSO4⋅/5H2O 0.075g, ZnSO4⋅7H2O 0.3g, CoCl2⋅6H2O 0.375g,MnCl2⋅2H2O 0.3g,EDTA 0.5g, NaMoO4⋅2H2O 0.22g, H3BO4 0.014g;加纯水至1L.SDS碳源培养基:在基础培养基中添加0.4g/L NH4Cl作为唯一氮源,再添加2g/L SDS作为唯一碳源.常规碳源培养基:在基础培养基中添加0.4g/L NH4Cl作为唯一氮源,再分别添加2g/L蔗糖、葡萄糖、果糖、柠檬酸钠、丁二酸钠、甘蔗糖蜜或乙酸钠作为唯一碳源.1.2接种菌液的制备Delftia tsuruhatensis HT01[33]分离于垃圾渗滤液污水处理系统.为制备接种液,先将该菌种接种于添加了0.4g/L NH4Cl和2g/L乙酸钠的基础培养基中,于27℃,190r/min振荡培养至对数期,再将菌悬液于6000r/min离心10min,弃上清液,用基础培养基离心洗涤3次,并用基础培养基重悬菌体,于27℃, 190r/min振荡饥饿处理1d后,作为接种菌液.1.3 不同碳源对生长及脱氮性能的影响按5%的接种比例,将接种菌液分别接种至120mL不同碳源的培养基中,以此作为实验组,相应的不接种菌液的培养基作为对照组.实验组与对照组均设置3个平行,并置于27℃,190r/min振荡培养箱中培养.每隔8h取样,测量菌悬液的吸光值OD600(以指示其生长情况)、TN和TOC.另将菌悬液6000r/min 离心10min,取上清液用0.22µm针头过滤器过滤,测定透过液中NH4+-N、NO2--N及NO3--N含量.NH4+-N含量采用水杨酸法[34], NO2--N和NO3--N的测量分别采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法和硫酸肼还原法[34]. TN和TOC含量采用德国Elementar vario TOC/TN测定仪完成.1.4 菌株SDS降解转录激活酶基因系统发育树根据D. tsuruhatensis HT01的全基因组测序结果,发现该菌具有SDS降解转录激活酶基因[35],将测序结果在NCBI中进行Blastn序列比对[https:// /Blast.cgi],并采用Neighbor- Joining法(Mega 6)构建了该基因的系统发育树. 1.5菌株处理皮革污水中试采用的皮革污水由于盐度较高(约20000mg/L)而不适于自养氨氧化菌的生长,实验期间污水的COD与NH4+-N含量的波动范围分别为4350~ 5355, 687~768mg/L.实验分2轮进行,第1轮实验中,实验组为向1t污水中接种3.5L以乙酸钠为唯一碳源的对数期D. tsuruhatensis HT01菌液,同时向污水中加入1.4kg乙酸钠,并在通气培养至第3,4, 5,6d 时各补加1.4kg乙酸钠,继续培养至第7d.对照组为未加入菌液(但按照与实验组相同的剂量补加了乙酸钠),空白组则既不加菌液,也不加乙酸钠.试验期间的水温为21~23℃,DO为3.22~5.59mg/L,pH值为7.8~8.0.为模拟污水序批处理的效果,又开展了第2轮试验:取第2轮培养至第7d的实验组污水0.5t,加入0.5t未经处理的污水,同时加入1.4kg乙酸钠,并在培养至第2d时补加乙酸钠1.4kg,继续培养至第3d.对照组与空白组的设置及试验过程中的水温、DO及pH值的变化均与第1轮试验相同.1.6统计分析采用Origin7.5作图,图中的误差线均用SD表示.统计分析采用SPSS17.0,显著水平以P < 0.05计.2结果分析2.1 以SDS为唯一碳源时的生长与脱氮性能0204060 80 100 1200.00.10.20.3OD60时间(d)图1 SDS为碳源的培养基中的生长曲线Fig.1 The growth curve when SDS was used as carbon source1480 中国环境科学 39卷D. tsuruhatensis HT01能够在以SDS为唯一碳源的培养基中生长,其对数生长期从24h开始,至84h 达到稳定期时(图1),其最大OD600接近0.3,TOC去除率达到33.94%,说明细菌具有利用SDS生长并去除SDS的能力.与此同时,NH4+-N和TN的去除率分别达到了73.73%和13.95%,说明该菌能够同时利用SDS并高效脱氮和去除TN.D. tsuruhatensis HT01菌株的SDS降解转录激活酶基因的系统发育树如图2所示.可见 D. tsuruhatensis HT01菌株的SDS降解转录激活酶基因与其它D. tsuruhatensis的同类基因的同源性较高,而与其它菌种的同类基因的差异较大.SPH-1 (CP000884.1)isolate ANG1 (CP019171.1)strain RAY209 (CP022656.1)H16 (AM260480.1)N-1 (CP002878.1)strain X1 (CP014845.1)strain DSM 16583(CP010310.2)Pseudomonas sp. strain ATCC 19151 (M86744.2)Pseudomonas protegens CHAO (NC 021237.1)HT01 (MH393620)0.05图2 HT01菌株SDS降解转录激活酶基因的系统发育树Fig.2 Phylogenetic tree of SDS degradation transcriptional activation protein gene2.2菌株在常规碳源中的生长及碳源利用情况D. tsuruhatensis HT01在7种常规碳源中的生长量(图3)均明显高于以SDS为唯一碳源时生长量,但该菌株在这7种常规碳源中的生长曲线仍明显不同:以丁二酸钠为唯一碳源时,接种8h后即表现出了明显生长,16h时就达到稳定期,OD600最大为0.81;而以乙酸钠或柠檬酸钠为唯一碳源时,8h起进入对数期,至24h进入稳定期,OD600最大值分别为0.89,0.75;当以蔗糖、果糖和甘蔗糖蜜为唯一碳源时,虽然晚至24h时才进入对数期,但却具有最大的生物量,其OD600最大分别能达到1.21,1.08和1.13;而当以葡萄糖为唯一碳源时,延迟期长至48h,最大生物量时的OD600也达到了0.95.D. tsuruhatensis HT01在利用7种常规碳源生长的过程中,培养基中的TOC浓度也明显下降(图4),至稳定期时,以蔗糖、葡萄糖、果糖、柠檬酸钠、丁二酸钠、甘蔗糖蜜或乙酸钠为唯一碳源时的TOC去除率分别为54.87%(64h),59.77%(80h),62.49%(64h), 47.29%(32h),26.49%(24h),38.34%(48h),70.92%(32h).特别是,以乙酸钠为唯一碳源时的TOC去除率显著高于其它碳源(P<0.05),说明碳源种类明显影响了TOC去除率.此外,以蔗糖、果糖或甘蔗糖蜜为唯一碳源时的TOC去除率也较高,此现象与这3种碳源条件下该菌的生物量(以OD600计)较大的结果是吻合的.08162432 40 48 56 64 7280OD60时间(h)图3 不同常规碳源中的生长曲线Fig.3 The growth curves by using different conventionalcarbon sources蔗糖64h葡萄糖8h果糖64h柠檬酸钠32h丁二酸钠24h甘蔗糖蜜48h乙酸钠32h1020304050607080TOC去除率(%)碳源种类及取样时间图4 不同常规碳源条件下的TOC去除率Fig.4 The removal efficiency of TOC by using differentconventional carbon sources4期 金翠萍等:不同碳源对Delftia tsuruhatensis HT01脱氮性能的影响 1481此外,为了验证该菌的异养氨氧化性能,选取以乙酸钠为唯一碳源时的组别,测量了24h 时(生物量峰值)的NO 3--N 与NO 2--N 含量.结果发现, NO 3--N 含量无法检出,而NO 2--N 含量则达到(64±33)µg/L,考虑到培养基中的本底NO 2--N 含量低于3µg/L(N -(1-萘基)-乙二胺光度法检测下限),说明HT01能够异养氨氧化生成NO 2--N. 2.3 菌株在常规碳源中的脱氮性能随着细菌的生长,D. tsuruhatensis HT01也表现出明显的脱氨和脱总氮性能.由图5可见,当达到稳定期时:以果糖为唯一碳源时的NH 4+-N 去除率最高,达到了97.79%,相应的TN 去除率也达到了28.58%;以葡萄糖为碳源时, NH 4+-N 去除率也高达89.62%,但TN 去除率仅为10.19%;以蔗糖为碳源时, NH 4+-N 和TN 的去除率分别为75.25%和22.19%;以乙酸钠为唯一碳源时的NH 4+-N 去除率虽然高达70%,但其TN 去除率却仅为约10%;以柠檬酸钠、丁二酸钠或甘蔗糖蜜为唯一碳源时,NH 4+-N 去除率约为60%,且以丁二酸钠为碳源时的TN 去除率较高达到28.54%,而在以柠檬酸钠为碳源时则完全不能去除TN.进一步统计分析表明,NH 4+-N 的去除率与测量时的培养时长显著正相关(P <0.05,r 2=0.67),而与对数期时长无显著相关性(P >0.05),说明培养时长是影响NH 4+-N 去除率的主要因素.而TN 去除率与培养时长及对数期时长等均无显著相关(P >0.05),说明该菌的反硝化脱氮性能与生长的关系较弱.蔗糖64h葡萄糖80h果糖64h柠檬酸钠32h丁二酸钠24h甘蔗糖蜜48h乙酸钠32h20 40 60 80 100 120 去除率(%)碳源种类及取样时间NH 4+-N TN图5 不同常规碳源条件下的NH 4+-N 和TN 去除率 Fig.5 The removal efficiency of NH 4+-N and TN by usingdifferent conventional carbon sources2.4 皮革污水处理结果由图6可见,接种HT01并补充碳源(乙酸钠)后,污水中NH 4+-N 和COD 的去除率均显著高于对照组与空白组(P <0.05),至第1轮试验结束时(第7d),试验组的NH 4+-N 和COD 去除率分别达到47%和79%,而对照组的去除率则分别为28%和49%,空白组的去除率更是仅为15%和36%,说明HT01明显促进了皮革污水中NH 4+-N 与COD 的同步去除.去除率(%)天数(d)图6 第1轮中试的NH 4+-N 和COD 去除率Fig.6 The removal efficiency of NH 4+-N and COD in the firstround of pilot test与第1轮试验的结果类似,第2轮试验中(图7),试验组的NH 4+-N 和COD 的去除率也显著高于对照组与空白组(P <0.05).去除率(%)天数(d)图7 第2轮中试的NH 4+-N 和COD 去除率 Fig.7 The removal efficiency of NH 4+-N and COD in thesecond round of pilot test对比2轮污水处理中试,第2轮中试至第3d 时,试验组的NH 4+-N 去除率即达到了49%,甚至高于第1轮中试时第7d 时的NH 4+-N 去除率(47%).由于第1轮中试时HT01的接种量仅为0.35%,而第2轮中试的换水率为50%,说明HT01能够在第1轮的试验中持续生长,并积累了更多的生物量,所以在第2轮试验中才表现出了更快的脱氮速度.此外,2轮中试1482 中国环境科学 39卷终点时,试验组的TN去除率(平均为22%)也明显高于对照组和空白组(平均为11%),也说明该菌在本次中试中能够去除皮革污水中的部分TN.3讨论目前国内关于SDS降解菌的分离报道较少[20-21],国外虽分离得到了较多的SDS降解菌[36],但这些菌多属于Pseudomonas sp.和Actinobacterium sp.,仅Yilmaz等[14]从地表水体中筛选出一株具有降解SDS能力的D. acidovorans,但目前尚未有D. tsuruhatensis降解去除SDS的报道.SDS降解转录激活酶基因的进化分析表明,尽管Genbank中的部分D. tsuruhatensis菌的某些基因与本菌的SDS降解转录激活酶基因同源性极高,但这些基因却并未被注释为SDS降解转录激活酶基因,这些 D. tsuruhatensis菌的SDS降解活性也均未见诸报道,说明D. tsuruhatensis菌的SDS降解活性很可能被低估了.考虑到D. tsuruhatensis多来源于污水[24-28],具有较强的耐污性能,因此其在污水处理中的应用潜力也更大.此外,Paulo等[13]分离出的2株Pseudomonas sp.能够以NO3--N为唯一氮源,实现同步去除SDS和反硝化,而本研究则首次发现D. tsuruhatensis HT01能够以NH4+-N为唯一氮源,实现同步去除SDS、NH4+-N和TN,为污水中SDS的降解及脱氮提供了新的思路.有关D. tsuruhatensis异养氨氧化性能的研究报道较少,不同碳源对D. tsuruhatensis去除NH4+-N和TN影响的研究屈指可数,仅刘晶晶等[22]比较了柠檬酸三钠、乙酸钠和琥珀酸钠对D. tsuruhatensis好氧反硝化性能的影响,发现柠檬酸三钠为最优的反硝化碳源.此外,王欢等[25,27]研究发现Delftia sp. WXZ-1以柠檬酸三钠为碳源时的NH4+-N去除率为55%,略低于HT01在柠檬酸钠中的NH4+-N去除率(59.43%).匡燕[31]等定性描述了D. acidovorans对葡萄糖、碳源、蔗糖等碳源有利用能力,但没有细致研究菌株在不同碳源中的生长特点.Li等[28]仅以丁二酸钠为碳源对D. acidovorans HS-043开展了好氧反硝化性能研究.崔文娟等[37]仅以酵母粉作为Delftia sp. NS2和NS5硝化过程中的碳源,最大生物量OD600均在0.45左右,明显低于本研究中HT01在各种常规碳源中的生物量.此外,类似于 D. acidovorans[31]和D. tsuruhatensis WXZ-15[25]的异养氨氧化过程,D. tsuruhatensis HT01也能在以乙酸钠为碳源时积累少量的NO2--N,既证明了 D. tsuruhatensis HT01具有异养氨氧化能力,也说明该菌异养氨氧化的产物可以被好氧反硝化所迅速消耗[38].本研究发现,D. tsuruhatensis HT01能利用多种形式的碳源,但不同碳源对该菌的生长及脱氮性能影响较大,综合考虑到实际污水处理的成本与耗时,如仅以去除NH4+-N为目标,应选择乙酸钠作为碳源,但如以去除TN为目标,则应以蔗糖(或果糖)作为碳源.因此在本次处理皮革污水的中试研究中,以NH4+-N 为主要目标污染物,补加乙酸钠作为碳源,不但能够有效去除NH4+-N,而且(通过第2轮序批式中试)证明该菌能够适应高盐度的皮革污水并能够积累生物量,说明在实际应用该菌种处理皮革污水时,初期只需少量接种,即可在皮革污水中自行增殖,再通过污泥回流等方式即可使生物量不断积累,从而达到增效的目的.此外,D. tsuruhatensis HT01分离于垃圾渗沥液,考虑到垃圾渗沥液具有高盐、高氨、高COD的特征[39-41]与皮革污水[42-44]高度相似,很可能是该菌能够适应并有效处理皮革污水的主要原因.4结论4.1 D. tsuruhatensis HT01能够通过异养氨氧化积累少量的NO2--N,还能够同步去除SDS、NH4+-N 及TN.4.2碳源种类明显影响D. tsuruhatensis HT01的生长与脱氮能力,以丁二酸钠为碳源时的生长速度最快,以乙酸钠为碳源时的TOC去除率最高,以果糖为碳源时的NH4+-N和TN去除率最高.4.3 D. tsuruhatensis HT01能够适应高盐皮革污水,并有效去除其COD、NH4+-N及TN.参考文献:[1] 叶剑锋.废水生物脱氮处理新技术 [M]. 北京:化学工业出版社,2006:10-12.Ye J F. New technology for biological denitrification of wastewater [M]. Beijing: Chemical Industry Press: 2006:10-12.[2] 乔森,刘雪洁,周集体.异养硝化-好氧反硝化在生物脱氮方面的研究进展 [J]. 安全与环境学报, 2014,14(2):128-135.Qiao S, Liu X J, Zhou J T. Research progress of heterotrophic nitrification-aerobic denitrification in biological denitrification [J].4期金翠萍等:不同碳源对Delftia tsuruhatensis HT01脱氮性能的影响 1483Journal of Safety and Environment, 2014,14(2):128-135.[3] 林燕,孔海南,王茸影,等.异养硝化作用的主要特点及其研究动向[J]. 环境科学, 2008,29(11):3291-3296.Lin Y, K ong H N, Wang R Y, et al. Characteristic and prospects of heterotrophic nitrification [J]. Environmental science, 2008,29(11): 3291-3296.[4] 苟莎,黄钧.异养硝化细菌脱氮特性及研究进展 [J]. 微生物学通报, 2009,36(2):255-260.Gou S, Huang J. Advances in denitrification characteristics of heterotrophic nitrification bacteria [J]. Microbiology, 2009,36(2):255- 260.[5] Kim J K, Park K J, Cho K S, et al. Aerobic nitrification-denitrificationby heterotrophic Bacillus strains [J]. Bioresource Technology, 2005, 96(17):1897-1906.[6] 邹艳艳,张宇,李明智,等.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 [J]. 中国环境科学, 2016,36(3):887-893.Zou Y Y, Zhang Y, Li M Z, et al. Isolation and identification of a heterotrophic nitrification-aerobic denitrification bacterium and its denitrification ability [J]. China Environmental Science, 2016,36(3): 887-893.[7] 王骁静,于德爽,李津,等.海洋异养硝化-好氧反硝化菌y6同步脱氮除碳特性 [J]. 中国环境科学, 2017,37(2):686-695.Wang X J, Yu D S, LI J, et al. Separation identification and the characteristics research of simultaneous removal of nitrogen and carbon about Marine heterotrophic nitrification and aerobic denitrification strain y6 [J]. China Environmental Science, 2017,37(2):686-695.[8] Duan J M, Fang H D, Su B, et al. Characterization of a halophilicheterotrophic nitrification-aerobic denitrification bacterium and its application on treatment of saline wastewater [J]. Bioresource Technology, 2015,179(3):421-428.[9] 张树松,樊月婷,孙兴滨,等.菌株Diaphorobacter polyhydroxybutyrativoransSL-205的反硝化特性 [J]. 中国环境科学, 2017,37(9):3532-3539.Zhang S S, Fan Y T, Sun X B, et al. Denitrification performance of the bacterium Diaphorobacter polyhydroxybutyrativorans SL-205 [J].China Environmental Science, 2017,37(9):3532-3539.[10] Lei Y, Wang Y Q, Liu H J, et al. A novel heterotrophic nitrifying andaerobic denitrifying bacterium, Zobellella Taiwanensis DN-7, can remove high-strength ammonium [J]. Applied Microbiology Biotechnology, 2016,100(9):4219-4229.[11] Y ang L, Ren Y X, Zhao S Q, et al. Isolation and characterization of threeheterotrophic nitrifying-aerobic denitrifying bacteria from a sequencing batch reactor [J]. Annals of Microbiology, 2016,66(2):737-747.[12] Chen Q, Ni J R. Ammonium removal by Agrobacterium sp.LAD9capable of heterotrophic nitrification-aerobic denitrification [J].Journal of Bioscience and Bioengineering, 2012,113(5):619-623. [13] Paulo A M S, Plugge C M, García-encina P A, et al. Anaerobicdegradation of sodium dodecyl sulfate (SDS) by denitrifying bacteria [J].International Biodeterioration and Biodegradation, 2013,84(5):14-20. [14] Yilmaz F, Icgen B. Characterization of SDS-degrading Delftiaacidovorans and in situmonitoring of its temporal succession in SDS- contaminated surface waters [J]. Environmental Science & Pollution Research International, 2014,21(12):7413-7424.[15] 郑琰晶,陈琳,陈燕平,等.十二烷基硫酸钠对水生生物的急性毒性影响 [J]. 农业环境科学学报, 2006,25(增刊):496-498.Zheng Y J, Chen L, Chen Y P, et al. Acute toxicity of sodium dodecyl sulfate (SDS) on selected aquatic organisms [J]. Journal of Agro-Envionment Science, 2006,25(Supplements):496-498.[16] Furmanczyk E M, K aminski M A, Spolnik G, et al. Isolation andcharacterization of Pseudomonas spp. strains that efficiently decompose sodium dodecyl sulfate [J]. Frontiers in Microbiology, 2017,8:1-16.[17] John E M, Rebello S, Asok A K, et al. Pseudomonas plecoglossicida S5, anovel nonpathogenic isolate for sodium dodecyl sulfate degradation [J].Environmental Chemistry Letters, 2015,13(1):117-123.[18] Rahman M F, Rusnam M, Gusmanizar N, et al. Molybdate-reducingand SDS-degrading Enterobacter sp. strain Neni-13 [J]. Nova Biotechnologica et Chimica, 2016,15(2):166-181.[19] Masdor N. Isolation and characterization of a molybdenum-reducing andSDS-degrading Klebsiella oxytoca strain Aft-7and its bioremediation application in the environment [J]. Biodiversitas, 2015,16(2):238-246. [20] 关向杰,杨海君,黄水娥,等.一株耐铬不动杆菌对十二烷基硫酸钠的降解特性 [J]. 环境工程学报, 2014,8(5):2117-2123.Guan X J, Yang H J, Huang S E, et al. Degradation characteristics of sodium dodecyl sulfate by a chromium resistant Acinetobater Strain [J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2014,8(5):2117-2123.[21] 颜丙花,杨海君,罗琳,等.十二烷基硫酸钠降解菌的分离鉴定及其降解能力 [J]. 化工环保, 2011,31(2):110-113.Yan B H, Yang H J, Luo L, et al. Isolation, identification of SDS- degrading strain and its degrading capability [J]. Environmental Protection of Chemical Industry, 2011,31(2):110-113.[22] 刘晶晶,汪苹.一株好氧反硝化菌的反硝化性能研究 [J]. 北京工商大学学报(自然科学版), 2008,26(4):5-8.Liu J J, Wang P. Study on denitrification characteristic of an aerobic denitrifier [J]. Journal of Beijing Technology and Business University (Natural Science Edition), 2008,26(4):8-11.[23] 叶杰旭,林彤晖,骆煜昊,等.1株氯苯高效降解菌的分离鉴定及降解特性 [J]. 环境科学, 2017,38(2):802-808.Ye J X, Lin T H, Luo Y H, et al. Isolation and identification of a chlorobenzene-degrading bacterium and its degradation characteristic [J]. Environmental Science, 2017,38(2):802-808.[24] 金德才,吴学玲,梁任星,等.一株DMP降解菌的分离鉴定及其降解特性 [J]. 微生物学通报, 2009,36(9):1318-1323.Jin D C, Wu X L, Liang R X, et al. Isolation, identification and degradation characteristics of a DMP-degrading strain [J].Microbiology, 2009,36(9):1318-1323.[25] 王欢,汪苹,张海波.一株戴尔福特菌的异养硝化与好氧反硝化性能研究 [J]. 北京工商大学学报(自然科学版), 2008,26(2):1-5.Wang H, Wang P, Zhang H B. Characteristics of heterotrophic nitrification and aerobic denitrification by Delftia tsuruhatensis [J].Journal of Beijing Technology and Business University (Natural Science Edition), 2008,26(2):1-5.[26] 王娟,汪苹,项慕飞,等.2株好氧反硝化菌还原能力测定及菌种鉴定 [J]. 环境与健康杂志, 2008,25(6):525-529.Wang J, Wang P, Xiang M F, et al. Study on reducing capacity and identification of aerobic denitrifiers [J]. Journal of Environment and1484 中国环境科学 39卷Health, 2008,25(6):525-529.[27] 王欢,汪苹,刘晶晶.好氧反硝化菌的异养硝化性能研究 [J]. 环境科学与技术, 2008,31(11):45-47.Wang H, Wang P, Liu J J. Characteristics of heterotrophic nitrificationby aerobic denitrifiers [J]. Environmental Science & Technology,2008,31(11):45-47.[28] Li P, Liu D L, Liberat N, et al. High nitrogen removal from wastewaterwith several new aerobic bacteria isolated from diverse ecosys [J].Journal of Environmental Sciences, 2006,18(3):525-529.[29] 侯颖,王飞,李静,等. Delftia sp.T3-6菌株及其粗酶液对2',6'-甲乙基-2-氯乙酰苯胺的降解 [J]. 环境科学学报, 2014,34(6):1396-1402.Hou Y, Wang F, Li J Q, et al. Degradation characteristics of2',6'-methylethyl-2-chloroacetanilide by strain Delftia sp. T3-6 and itscrude enzyme[J].Acta Scientiae Circumstantiae, 2014,34(6):6,1396-1402.[30] 陈香琪,李科,张利平.异氧硝化-好氧反硝化菌株的筛选及初步鉴定 [J]. 河南农业科学, 2014,43(3):59-64.Chen X Q, Li K, Zhang L P. Screening and identification ofsimultaneous nitrification and denitrification bacteria [J]. Journal ofHenan Agricultural Sciences, 2014,43(3):59-64.[31] 匡燕,梁运祥.一株水体高效氨化菌的分离及特性研究 [J]. 环境科学与技术, 2013,36(2):19-22.Kuang Y, Liang Y X. Isolation of an efficient ammonifying bacteriumand study of its transformation properties [J]. Environmental Science& Technology, 2013,36(2):19-22.[32] Joo H S, Hirai M, Shoda M. Characteristics of ammonium removal byheterotrophic nitrification-aerobic denitrification by Alcaligenesfaecalis no. 4 [J]. Journal of Bioscience & Bioengineering. 2005,100(2):184-191.[33] Jin C P, Cheng K. Delftia tsuruhatensis strain K HN-HT01 16Sribosomal RNA gene, partial sequence, GenBank: MG543680.1[EB/OL]. https:///nuccore/MG543680.1/,2018-12-01/2018-12-16.[34] 国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法 [M]. 4版.北京:中国环境科学出版社, 2002:258-284.State Environmental Protection Administration. Monitoring Method ofWater and Waste Water [M], 4th ed. Beijing: Chinese EnvironmentalScience Press, 2002:258-284.[35] Jin C P. Unverified: Delftia tsuruhatensis SDS degradationtranscriptional activation protein-like gene, partial sequence, GenBank:MH393620.1 [EB/OL]. https:///nuccore/ MH393620, 2018-12-04/2018-12-16.[36] 张若木,李泽琴,陈杨武,等.十二烷基硫酸钠微生物降解研究进展[J]. 再生资源与循化经济, 2016,9(1):34-40.Zhang R M, Li Z Q, Chen Y W, et al. Research advances on microbial degradation of sodium dodecyl sulfate [J]. Recyclable Resources and Cyclecar Economy, 2016,9(1):34-40.[37] 崔文娟,董琳茜,孙珮石,等.硝化菌的分离及特性分析 [J]. 环境工程学报, 2012,6(2):683-686.Cui W J, Dong Li Q, Sun P S, et al. Isolation and characterization of nitrifiers [J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2012, 6(2):683-686.[38] 何厚波,熊杨,周敬超.生活垃圾填埋场渗滤液的特点及处理技术[J]. 环境卫生工程, 2002,10(4):159-163.He H B, Xiong Y, Zhou J C. The characteristic and treatment technology of municipal solid waste landfill leachate [J].Environmental Sanitation Engineering, 2002,10(4):159-163.[39] 董春松,樊耀波,李刚,等.我国垃圾渗滤液的特点和处理技术探讨[J]. 中国给水排水, 2005,21(12):27-31.Dong C S, Fan Y B, Li G, et al. Characteristics of domestic refuse landfill leachate and discussion on treatment technology [J]. China Water & Wastewater, 2005,21(12):27-31.[40] 陈雷,贺磊,吴立群,等.垃圾渗滤液的处理现状及发展方向 [J].环境工程, 2016,34(增刊):295-298.Chen L, He L, Wu L Q, et al. Status of landfill leachate treatment and its development direction [J]. Environmental Engineering, 2016, 34(Supplements):295-298.[41] 张培玉,曲洋,于德爽,等.菌株qy37的异养硝化/好氧反硝化机制比较及氨氮加速降解特性研究 [J]. 环境科学, 2010,31(8):1819-1826.Zhang P Y, Qu Y, Yu D S, et al. Comparison of heterotrophic nitrification and aerobic denitrification system by strain qy37 and its accelerating removal characteristic of NH4+-N [J]. Environmental Science, 2010,31(8):1819-1826.[42] 王欣,黄瑞敏,陈克复.制革废水氨氮处理的研究进展 [J]. 皮革化工, 2004,21(2):9-13.Wang X, Huang R M, Chen K F. Advances in ammonium removal of tannery wastewater [J]. Leather Chemicals, 2004,21(2):9-13.[43] 冯景伟,孙亚兵,郑正,等.制革废水处理技术研究进展 [J]. 环境科学与技术, 2008,31(6):73-77.Feng J W, Sun Y B, Zheng Z, et al. Recent advances of technology for treatment of tannery wastewater [J]. Environmental Science & Technology, 2008,31(6):73-77.[44] 游伟民.皮革废水治理技术的研究进展 [J]. 皮革与化工, 2009,26(2):16-20.You W M. Research progress in techniques of tannery wastewater treatment [J]. Leather and Chemicals, 2009,26(2):16-20.作者简介:金翠萍(1992-),女,山东滨州人,湖北工业大学硕士研究生,主要从事污水微生物法脱氮研究.发表论文1篇.。
不同碳源和碳氮比对一株好氧反硝化细菌脱氮性能的影响
env ironm en t. The resu lts sh ow ed that n itrate reductase activ ity w as in flu enced by d ifferent carbon sou rce. The nitrogen rem oval rate by us ing succin ate and
K eywords: aerob ic den itrification; b iolog ical n itrogen rem ova;l C /N; P seudom ona s
1 引言 ( Introduct ion)
随着水体中氮素污染日益严重, 脱氮成为目前 水处理研究中的 重要课题. 目前普遍认为, 生物脱 氮是从废水中去除氮素污染的较为经 济有效的方
C /N rat io of 1 ~ 14, n it rate reduction ma in ly occu rred in the grow th phase of the 4~ 10 hou r and there w as m in im n itrite accumu lation in the p rocess.
2. 3 试验装置
试验装置由 2 L 具塞密闭的试剂瓶及管件组成
( 见图 1) , 整个反应器是密闭的, 进出口两端配有孔
径为 0. 25 m 的滤菌器. 在反应器中装入 1 L DM 培
养基后密封, 与氧气罐连接, 打开进气口和排气口,
以 3L m in- 1的流量通入纯氧气 3m in, 驱走反应器和
T echnology, H arb in 150090
2. D ep artm en t of M un icipal Engineering, W uhan U n ivers ity, W uhan 430072
不同碳源及含量对反硝化脱氮效果的影响研究现状
碳 源 投 量
定 的 影 响
1 . 乙醇 2
马 勇 [在 S R 反 应 器 中发 现 甲醇 、 4 B ] 乙醇 为 碳 源 时 污 泥 产
目前 . 内外 对 外 碳 源 的 投 加 种 类 和投 量 进 行 了 一 系列 国 的研 究 .发 现 不 同 外 碳 源 对 系 统 的 反 硝 化 过 程 影 响 不 同 . 即
硝 化 速率 。混 合 V A碳 源 的反 硝 化 速率 比组 成 它 的单 一 F
V A 的反 硝 化 速 率 高 . F 碳 源 的 反 硝 化 速 率 比相 应 的 醇 F VA
垃 圾 渗 滤 液 中 富含 有 高 浓 度 的 有 机 废 水 .其 中 C OD一 般 为 10 0 / 5 0 mg L.新 鲜 垃 圾 渗 滤 液 的 可 生 化 性 高 . 大 约 为 04 06 所 以 . 垃 圾 渗 滤 液 作 为 一 种 以 废 治 废 的碳 源 具 有 .~ .. 以 很 大 的应 用 前 景 . 目前 在 这 方 面 也 有 了一 定 的研 究 。
率均 为 O : . 尚会来 _ S R反应 器 中试 验发现 . 4 5 B _ 在 以乙醇为碳 源. 硝酸 盐为 电子受体 时 . 佳 的 CN= , 源缺乏 时会引 起 最 / 5碳
亚 硝 酸 盐 积 累 还 有 研 究 发 现 . 甲 醇 为 碳 源 时 硝 酸 盐 氮 去 用
使 外碳源投 加量相 同 . 理效果也 不 同。 活性污 泥法方面 . 处 在 虽 然还没有 定量 的确 定 出最佳 可行 的碳源种类 和投加 量 . 但
21 ,o 0.3 1o. N
硝化和反硝化脱氮效率
硝化和反硝化脱氮效率
硝化和反硝化是生物脱氮过程中的两个重要步骤,其脱氮效率受到多种因素的影响。
硝化过程是由自养型好氧微生物完成的,主要包括两个步骤:氨氧化和亚硝酸盐氧化。
这个过程将氨氮(NH4+)转化为硝酸盐(NO3-),其中氨氧化细菌将氨氮转化为亚硝酸盐,而亚硝酸盐氧化细菌则将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐。
硝化细菌的活性受温度、pH、溶解氧、碳源和有毒物质等多种环境因素的影响。
在适宜条件下,硝化细菌能够高效地将氨氮转化为硝酸盐。
反硝化过程则是由异养型微生物在缺氧条件下完成的,主要利用硝酸盐作为电子受体进行呼吸作用,并产生氮气(N2)或一氧化二氮(N2O)。
这个过程需要有机碳源作为电子供体,同时还需要适宜的温度、pH和缺氧环境。
反硝化细菌的活性同样受到多种环境因素的影响,如碳源类型、碳氮比、温度、pH和有毒物质等。
关于硝化和反硝化的脱氮效率,这取决于多种因素的综合作用。
在适宜的条件下,硝化细菌和反硝化细菌能够高效地完成各自的转化过程,从而实现较高的脱氮效率。
然而,在实际应用中,由于环境因素的复杂性和微生物群落的多样性,硝化和反硝化的脱氮效率可能会有所不同。
此外,为了提高脱氮效率,可以采取一些措施,如优化反应条件、选择合适的微生物菌种、提供充足的碳源等。
同时,还可以考虑采用组合工艺或联合其他技术,如厌氧氨氧化等,以进一步提高脱氮效果。
总之,硝化和反硝化的脱氮效率受到多种因素的影响,需要通过优化反应条件和选择合适的微生物菌种等措施来提高脱氮效果。
碳源对海水反硝化细菌活性的影响及动力学分析
碳源对海水反硝化细菌活性的影响及动力学分析刘伶俐;宋志文;钱生财;冯梦雪;张宇洲【摘要】分别以乙酸钠(1.8∶1)、柠檬酸钠(3.5∶1)、葡萄糖(3∶1、6∶1、7∶1)、甲醇(3.2∶1)为唯一碳源,研究不同碳源及碳氮比对反硝化细菌活性的影响.结果表明,不同碳源及碳氮比情况下均能实现对硝酸盐的去除,其中,以乙酸钠为碳源时去除效率最高,10 h 去除率可达78.8%;以甲醇为碳源时去除效率最低,24 h去除率为71.9%.以柠檬酸钠和甲醇作为唯一碳源时,观察到亚硝酸盐的积累,峰值分别为16.9 mg ・ L -1、15.3 mg ・ L -1;以葡萄糖、乙酸钠作为唯一碳源时,亚硝酸盐氮含量较低.用单一底物 Monod 方程模拟不同碳源条件下 NO -3- N 去除情况,发现模拟值与实验值吻合良好.%The sodium acetate (1 .8 1) ,sodium citrate (3 .5 ∶ 1) ,glucose (3 ∶ 1/6 ∶ 1/7 ∶ 1) ,metha-nol (3 .2 ∶ 1) were chosen as sole carbon source respectively ,and the influences of different kinds of carbon source and carbon nitrogen ratio on denitrifying bacteria activities were investigated .The re-sults showed that system can achieved nitrate nitrogen removal under all conditions .Among them , when sodium acetate was chosen as sole carbon source ,the highest removal efficacy was achieved by 78 .8% .however ,when methanol was chosen as sole carbon source ,the lowest efficacy was achieved by 71 .9% .Nitrite nitrogen accumulation was observed when sodium citrate and methanol were used as the sole carbon source ,and peak concentration were 16 .9 mg ・ L - 1 and 15 .3 mg ・ L - 1 respectively . When glucose and sodium acetate were used as sole carbon source respectively ,nitrite nitrogen accu-mulation didn’t exist M onod equation was used to simulate the dynamics of NO 3— N degradation un-der different carbon source conditions ,and the simulated values agreed well with the experimental val-ues .【期刊名称】《河北渔业》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】4页(P6-9)【关键词】反硝化细菌;碳源;碳氮比;硝酸盐;Monod 方程【作者】刘伶俐;宋志文;钱生财;冯梦雪;张宇洲【作者单位】青岛理工大学环境与市政工程学院,山东青岛 266033;青岛理工大学环境与市政工程学院,山东青岛 266033;青岛理工大学环境与市政工程学院,山东青岛 266033;青岛理工大学环境与市政工程学院,山东青岛 266033;青岛理工大学环境与市政工程学院,山东青岛 266033【正文语种】中文近年来,我国海水养殖业发展迅速,已跃居世界前列。
不同碳源对底泥脱氮效果的影响研究
不同碳源对底泥脱氮效果的影响研究底泥是水体底部积累的沉积物,其中含有大量有机物和营养盐。
底泥中的氮化物主要以氮气态氮和硝酸盐形式存在。
底泥脱氮是指将底泥中的氮化物转化为无害的氮气,从而减少氮对水体的富营养化影响。
碳源在底泥脱氮中起着关键作用。
在不同碳源的作用下,微生物能够利用底泥中的氮化物进行呼吸作用,并将氮化物转化为氮气释放到水体中。
本文将分析不同碳源在底泥脱氮过程中的影响,并讨论其机理。
首先,碳源的类型对底泥脱氮效果有显著影响。
常见的碳源包括葡萄糖、乳酸、醋酸、羟基丁酸等。
研究表明,葡萄糖作为一种简单的碳源,在底泥脱氮过程中具有较好的效果。
这是因为葡萄糖分解产生的有机物能够提供丰富的电子供体,促进微生物的呼吸作用。
而乳酸、醋酸等有机酸虽然也能够作为碳源,但其分解产生的有机物含量较少,不利于底泥脱氮。
其次,碳源的浓度也对底泥脱氮效果有重要影响。
实验结果表明,适当增加碳源浓度可以促进底泥脱氮效果的提高。
这是因为碳源浓度的增加能够提供更多有机质,增强微生物的代谢活性,从而加快底泥中氮化物的转化速度。
然而,当碳源浓度过高时,由于微生物过度繁殖和有机物积累,反而会对底泥脱氮效果产生负面影响。
此外,碳源对底泥脱氮效果影响的机理主要有两方面:一是提供电子供体促进微生物的呼吸作用;二是调节微生物群落结构。
底泥中的微生物通过呼吸作用将氮化物转化为氮气。
碳源中的有机物能够提供电子供体,作为底泥中微生物呼吸过程的能量来源。
不同碳源提供的有机物有差异,因此在底泥脱氮过程中会引起微生物呼吸作用的差异,进而影响脱氮效果。
同时,碳源还可以影响底泥中微生物群落的结构。
不同碳源的有机物组成不同,导致微生物对碳源的利用能力不同。
一些研究发现,不同碳源的添加会导致底泥中微生物的种类和数量发生变化。
微生物群落结构的改变可能会影响脱氮效果,因为不同微生物对氮化物的降解能力有差异。
综上所述,不同碳源对底泥脱氮效果产生明显影响。
碳源的类型、浓度以及微生物群落结构都会影响底泥脱氮的效果。
不同种类外加碳源对污水厂活性污泥反硝化的影响研究
不同种类外加碳源对污水厂活性污泥反硝化的影响研究
随着城市化进程的加速,城市污水处理成为一项重要的环境工程任务。
活性污泥法是常用的污水处理方法之一,其主要通过微生物的作用将污水中的有机物和氨态氮转化为可沉积的无机物。
传统的活性污泥法存在着一些问题,如COD(化学需氧量)/氨氮比值较大、稠泥浓度低、污泥沉降速度慢等,这些问题都会影响污水处理的效果。
反硝化是指在缺氧条件下,通过微生物的作用将硝酸盐还原为氮气释放到大气中的过程。
反硝化可以降低污水中的氮含量,减少对水体的污染。
为了进一步提高污水处理的效果,研究人员开始在活性污泥法中引入反硝化过程。
本研究主要是探讨在活性污泥法中不同种类外加碳源对污泥的反硝化过程的影响。
首先收集不同种类的外加碳源,如乙酸、乳酸和葡萄糖。
然后,将这些碳源加入到活性污泥系统中,并分别考察其对污泥的反硝化性能的影响。
本研究还发现,在不同碳源条件下,污泥的磷释放情况也有所不同。
磷是污水中的一种重要污染物,如果在反硝化过程中能够有效释放和封存磷,将有助于进一步减少对水体的污染。
实验结果显示,乳酸和葡萄糖条件下的活性污泥磷释放量较大,而乙酸条件下的磷释放量较低。
这可能是由于不同碳源促进微生物代谢的方式和程度不同所致。
碳氮比对于微生物生长产生影响的原理
碳氮比对于微生物生长产生影响的原理碳氮比是指在有机物中碳元素与氮元素的比值,对于微生物的生长和代谢过程具有重要影响。
微生物的生长和代谢需要碳源和氮源,碳氮比的不同会影响微生物对碳源和氮源的利用效率,从而影响微生物的生长速率和产物合成。
碳氮比对微生物生长产生影响的原理之一是碳源与氮源之间的协同作用。
微生物在生长过程中需要能够提供能量的碳源和提供生物合成所需的氮源。
在不同的碳氮比条件下,微生物对碳源和氮源的利用效率会有所差异。
当碳氮比较低时,碳源相对较少,微生物在有限的碳源条件下会更加高效地利用氮源,从而促进生长。
而当碳氮比较高时,碳源相对较多,微生物对氮源的利用效率会降低,从而抑制生长。
碳氮比还会影响微生物的代谢途径选择。
微生物对于能量的获取和有机物的合成有多种代谢途径选择,如厌氧呼吸、好氧呼吸、发酵等。
不同代谢途径的选择会受到碳氮比的影响。
当碳氮比较低时,微生物更倾向于选择厌氧代谢途径,因为厌氧代谢途径能够更高效地利用有限的碳源和氮源。
而当碳氮比较高时,微生物更倾向于选择好氧代谢途径,因为好氧代谢途径能够更充分地利用丰富的碳源和氮源。
碳氮比还与微生物产物合成的选择性有关。
微生物在生长过程中会合成各种有机物,如酶、激素、抗生素等。
碳氮比的不同会影响微生物合成产物的种类和含量。
当碳氮比较低时,微生物更倾向于合成氮源较多的产物,因为氮源相对较少,微生物需要通过合成氮源较多的产物来维持生长。
而当碳氮比较高时,微生物更倾向于合成碳源较多的产物,因为碳源相对较多,微生物可以通过合成碳源较多的产物来利用多余的碳源。
碳氮比对于微生物的生长和产物合成具有重要影响。
不同的碳氮比条件下,微生物对碳源和氮源的利用效率、代谢途径选择和产物合成选择都会有所差异。
因此,在微生物培养和工业发酵等领域中,合理调控碳氮比是促进微生物生长和产物合成的重要策略之一。
硝化细菌研究热点反硝化细菌研究进展
硝化细菌研究热点反硝化细菌研究进展第33卷第6E期2010年6月EnvironmentalScience&T echnologyVol.33No.6E33卷June第2010反硝化细菌研究进展方晶晶,马传明,刘存富(中国地质大学(武汉)环境学院,湖北武汉430074)摘要:从反硝化细菌的种类、形态特征、应用、反硝化作用影响因素等方面概要的叙述了国内外在反硝化细菌方面研究的进展,并展望了以后的研究和应用。
关键词:反硝化细菌;反硝化作用;反硝化影响因素中图分类号:X172文献标志码:Adoi:10.3969/j.issn.1003-6504.2010.6E.054文章编号:1003-6504(2010)6E-0206-05 TheAdvanceofStudyonDenitrifyingBacteriaFangJing-jing,MaChuan-ming,LiuCun-fu(SchoolofEnvironmentalStudies,ChinaUniversityofGeoscie nces,Wuhan430074,China)Abstract:Theadvanceofstudyonthekindsofdenitrifyingbacteria,morph ologicalcharacteristics,applicationanddenitrifyingfactorsath omeandabroadisbrieflyreviewed,andthefutureutilizationisdis cussedinthispaper.Keywords:denitrifyingbacteria;denitrification;denitrificationfactors反硝化细菌是能引起反硝化作用的细菌。
多为异养、兼性厌氧细菌,如反硝化杆菌、斯氏杆菌、萤气极它们在氙气条件下,利用硝酸中的氧,氧化毛杆菌等。
碳源对反硝化反应的影响
反硝化作用不仅在只在土壤中进行,同样在一些污水处理过程中也有一定的作用。
碳源可以理解成反硝化过程中的额外能量来源。
当污水厂进水指标过低时,污水中的营养不足以提供微生物来活动时,对于这种额外投放的有机化合物就成为碳源。
我们来具体了解一下碳源对于反硝化的影响因素有哪些?
碳源对生物反硝化的影响主要表现为:
①对于高浓度含氨氮废水(一般都需要投加碱),碳源不足会使反硝化过程的产碱量降低,这将增大其硝化过程的外加碱量;并且由于反硝化进行不彻底,使出水中存在大量的NO_2~,出水COD增大;
②碳源种类对反硝化效果有较大影响,单一基质和混合废水对反硝化反应的进程有不同的影响。
反硝化反应在自然界具有重要意义,是氮循环的关键一环,可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-减少,消除因硝酸积累对生物的毒害作用。
它和厌氧铵氧化一起,组成自然界被固定的氮元素重新回到大气中的途径。
农业生产方面,反硝化作用使硝酸盐还原成氮气,从而降低了土壤中氮素营养的含量,对农业生产不利。
农业上常进行中耕松土,以防止反硝化作用。
在环境保护方面,反硝化反应和硝化反应一起可以构成不同工艺流程,是生物除氮的主要方法,在全球范围内的污水处理厂中被广泛应用。
污水处理中所利用的反硝化菌为异养菌,其生长速度很快,但是需要外部的有机碳源,在实际运行中,有时会添加少量甲醇等有机物以保证反硝化过程顺利进行。
反硝化碳源包括:葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、乙酸钠、稀醋酸等等。
河南翰润环境科技有限公司目前已有十余家市政及工业污水处理厂碳源供应。
碳源及C-N对SBR短程生物脱氮性能的影响
碳源及C-N对SBR短程生物脱氮性能的影响碳源及C/N对SBR短程生物脱氮性能的影响I. 简介生物脱氮是一种常用的污水处理方法,通过利用硝化细菌将氨氮转化为硝态氮,再利用反硝化细菌将硝态氮还原为氮气,从而实现氮的去除。
而SBR(顺序批处理反应器)是一种常见的生物脱氮工艺,其在处理污水时具有灵活性和高效性的特点。
碳源是SBR生物脱氮过程中必不可少的原料,它提供有机物质来维持细菌的生物代谢,并且在污水处理过程中有机物质的供应量和质量对于生物脱氮的效果有着重要的影响。
此外,C/N(碳氮比)是评估污水中的碳源和氮源含量的一个重要指标,它也会对生物脱氮性能产生一定的影响。
因此,本文旨在研究碳源及C/N对SBR短程生物脱氮性能的影响。
II. 碳源对SBR短程生物脱氮性能的影响1. 碳源的类型与选择常见的碳源类型包括有机物质、乙醇、乳酸和乙酸等。
对于SBR短程生物脱氮来说,选择合适的碳源至关重要。
一般而言,易被微生物降解的有机物质,如乙醇和乳酸,可以被迅速利用,从而提供足够的碳源来支持生物脱氮过程。
此外,碳源的浓度也会影响生物脱氮性能,过低的浓度可能导致微生物的生长速率降低,进而影响生物脱氮效果。
2. 碳源的代谢与利用碳源在SBR中的代谢和利用通过微生物群落完成。
在硝化阶段,硝化细菌将有机物质分解为无机物质,并将氨氮氧化为硝态氮。
然后,在反硝化阶段,反硝化细菌将硝态氮还原为氮气。
这个过程需要合适的碳源来提供能量和电子供给微生物。
而C/N比例的选择则需要根据具体的污水条件和目标氮去除效果来确定,过高或过低的C/N比例都会影响反硝化细菌的活性。
III. C/N对SBR短程生物脱氮性能的影响1. C/N比例对硝化阶段的影响碳氮比例的不同会影响硝化细菌的生长速率和活性,进而影响硝化阶段的效果。
一般来说,适当的C/N比例有助于提高硝化菌的生长速率和活性。
但是,当C/N比例过高时,有机物质的过剩可能会导致细菌过度生长,从而影响硝化过程。
碳源种类对农村污水反硝化过程脱氮效果的影响
碳源种类对农村污水反硝化过程脱氮效果的影响碳源是反硝化过程中必需的有机物,可以促进反硝化菌的生长和活性。
不同种类的碳源对农村污水反硝化过程的脱氮效果产生不同的影响。
以下将详细说明不同碳源对反硝化过程脱氮效果的影响。
1.简单碳源:简单碳源是指易于生物降解的碳源,如乙醇、乙酸、丙酮等。
这些碳源容易被反硝化菌进行利用,且能够迅速提供能量和有机物的需求。
在适量添加的情况下,简单碳源可以促进反硝化菌的生长和增殖,并提高反硝化活性,从而加速反硝化过程的进行。
然而,过量添加简单碳源可能导致过多的有机物负荷,产生过多的VFA(挥发性脂肪酸),从而抑制反硝化菌的生长,减少脱氮效果。
2.复合碳源:复合碳源是指由多种有机物组成的碳源。
常见的复合碳源包括水稻秸秆、转基因作物秸秆、蔗渣等。
这些复合碳源具有较高的碳含量,易于生物降解,且能够提供多种有机物的需求。
复合碳源在反硝化过程中可以同时提供碳源和营养物质,促进反硝化菌的生长和活性。
与简单碳源相比,复合碳源有更持久的作用,可以提高反硝化系统的稳定性和抗干扰能力。
3.低碳氮比碳源:低碳氮比碳源是指碳含量相对较低,碳氮比较小的有机物。
典型的低碳氮比碳源包括进口苔麻、红树林等。
这些碳源在反硝化过程中能够提供较少的碳源,但相对较高的氮源。
虽然低碳氮比碳源无法提供充足的碳源,可能导致反硝化菌的能量不足,但它们的氮源含量可以提高系统中反硝化菌的氨氧化活性,从而增强反硝化过程的脱氮效果。
4.流动碳源:流动碳源是指在反硝化过程中以流动方式添加的碳源。
常用的流动碳源包括碳酸钙、甘油等。
流动碳源通过与废水混合,并沿反硝化系统的流动方向逐渐释放,可以提供梯度碳源的需求。
这种梯度碳源可以使反硝化菌在不同位置形成不同的菌群结构和代谢特点,从而提高系统脱氮效果。
综上所述,碳源种类对农村污水反硝化过程的脱氮效果产生重要影响。
适量添加简单碳源和复合碳源可以提高反硝化菌的生长和活性,促进反硝化过程的进行;低碳氮比碳源和流动碳源具有一定的氮源效应,可以增强反硝化过程的脱氮效果。
反硝化细菌项目说明书
1一直位居世界第一。
据统计,2004年我国水产养殖总产量达到3209万吨,占世界水产养殖产量的三分之二以上。
但目前主要采用的集约化高密度养殖,如施肥给饵和密集轮养等养殖方式,会在养殖水体中积累大量的鱼类粪便、食物残渣和死亡的动植物尸体,导致水体氮素含量严重超标,富营养化情况严重,鱼虾病害频频发生,给水产养殖业尤其是高档精养池塘造成巨大损失。
作为水体氮素存在形式之一的亚硝酸盐的控制一直是水产科学工作者研究的热点。
这是因为它是水产动物致病的根源之一,其危害主要表现在它可以将鱼虾体内的亚铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白,使其丧失运输氧的能力,从而造成鱼虾的窒息死亡。
我国淡水渔业用水标准规定,养殖水质中的亚硝酸盐氮应控制在0.2ppm以下,河蟹、对虾育苗水质的亚硝酸盐氮应控制在0.1ppm以下。
本项目研究的生物修复技术是一种治污新模式,通过定向富集,从污水处理池活性污泥中筛选出TIN去除率较高的好氧反硝化细菌,并在实验室条件下,对该菌株在天然水体中的反硝化活性进行系统的研究,制作出可用于生物脱氮的微生态菌剂在废水处理方面,同步硝化反硝化相对于传统的生物脱氮工艺具有明显的优势。
通过微生态制剂的直接投放,以及鱼类和水生植物的协同作用达到净水的目的。
它具有高效、无二次污染,成本低、投资省,使用简单易操作等特点。
本着消除污染,筛选高效去除水体富营养化的微生物菌剂,进而促进经济的可持续发展。
利用活性污泥筛选出TIN去除率较高的好氧反硝化细菌,不仅能减少工业废水对环境的污染,而且能充分利用资源,变废为宝,具有显著的环境效益。
2作品研究内容2.1研制目的本着充分利用资源、消除污染,制取可高效去除水体富营养化的微生物制剂,促进经济的可持续发展为目的。
而从活性污泥中筛选好氧反硝化细菌。
2.2实验材料和方法2.2.1实验主要仪器、原料及试剂主要仪器:超净工作台(SWCJ-A),高压蒸汽灭菌锅,恒温培养箱(SPX-160型),摇床(HNY-200D),电子天平等。
反硝化脱氮补充碳源选择与研究
反硝化脱氮补充碳源选择与研究反硝化脱氮是一种常用的污水处理技术,可有效降低污水中的氮含量,减少对环境的污染。
而在反硝化脱氮过程中,添加适当的碳源是至关重要的。
本文将探讨反硝化脱氮补充碳源的选择与研究。
首先,我们需要了解反硝化脱氮的原理。
反硝化脱氮是指通过微生物的作用,将污水中的硝酸盐还原为氮气释放到大气中,从而实现氮的去除。
反硝化脱氮一般分为两个步骤:第一步是硝酸盐(NO3-)被还原为亚硝酸盐(NO2-),第二步则是亚硝酸盐被进一步还原为氮气(N2)。
而这两个步骤都需要在适当的环境条件下进行。
在反硝化脱氮的过程中,添加适当的碳源是提供能量并维持微生物代谢的关键。
常用的反硝化脱氮碳源包括可溶性有机物质、可生物降解的废弃物质以及甲烷等。
在选择碳源时,需要考虑以下因素:1. 可溶性有机物质的选择:可溶性有机物质是提供微生物代谢能量的主要碳源。
常见的有机物包括乙醇、乳酸、葡萄糖等。
选择适当的有机物质既要考虑其降解能力,也要考虑其经济性和可获得性。
2. 可生物降解的废弃物质的应用:生活废水处理厂常常利用可生物降解的废弃物质作为供碳源。
这些废弃物质包括食物残渣、果皮、植物秸秆等。
这些废弃物质可以通过发酵等处理方式转化为可用的碳源,既能解决废弃物处理问题,又能为反硝化脱氮提供碳源。
3. 甲烷的利用:甲烷是一种强大的能量来源,具有高能量密度和低成本的特点。
一些研究表明,将甲烷作为氢源添加到反硝化脱氮系统中,可以显著提高反硝化脱氮效率。
此外,甲烷还可以作为生物燃料来利用,具有较高的附加值。
此外,添加碳源时,还需要考虑碳氮比的平衡。
碳氮比过高或过低都会影响反硝化脱氮的效果。
一般来说,适宜的碳氮比应在3:1至6:1之间。
随着科技的进步,反硝化脱氮补充碳源的研究也在不断进行。
目前,一些新型的碳源,如废弃水果汁、废弃食品等,被提出并应用于反硝化脱氮。
这些新型碳源具有更高的降解能力和相对较低的成本,可以提高反硝化脱氮的效率和经济性。
不同碳源脱氮效率探讨
不同碳源脱氮效率探讨摘要:生活、化工等污水处理厂因进水营养物质不均衡,C/N比失衡,需引进外界碳源为反硝化脱氮提供营养物质。
为节能减排,提质增效,探讨不同碳源在活性污泥脱氮系统的脱氮效率及经济效益,本文对不同碳源的脱氮效率进行实验小试探讨。
关键词:碳源;反硝化;脱氮一、碳源1、目的实验小试以不同种类碳源模拟启动反硝化,通过相关过程表现现象及总氮去除状况判断碳源利用效率,选择利用率高、经济成本低的碳源。
2、脱氮机理利用硝酸盐或亚硝酸盐在反硝化菌的作用下还原成气态氮的过程。
反应过程中反硝化菌利用有机物为碳源,电子供体提供能量并得到氧化降解,利用硝酸盐中的氧作电子受体。
3、试验已知参数本试验使用碳源分别为:(1)60万复合碳源(2)一水食品级葡萄糖,1gCOD 当量为0.7g(3)乙酸钠(58%-60%),1gCOD当量为0.3g说明:本试验复合碳源由深圳市长隆科技有限公司提供4、试验方法(1)60万复合碳源60万复合碳源外观:棕色黏稠液体,含有一股红糖味静态试验20h取某项目生化池B-A1池污泥混合液3L置于3L的烧杯中,该混合MLSS为4643mg/l,向该污泥混合液中投加120mlKNO3溶液,浓度为5000mg/l;向该混合液投加60万复合碳源4ml;将烧杯放置在磁力搅拌机上慢速搅拌,以混合液不沉降为准则,中途用稀硫酸调节混合液酸碱度。
慢速搅拌19h后,静止沉淀1h,取其上清液测相关指标,观察并记录相关数据(表二 60万复合碳源相关数据)。
表一 60万复合碳源相关数据耗时COD(mg/l)NH3-N(mg/l)TN(mg/l)pH pH上升幅度0h655.05 3.11200.84 6.652h——— 6.710.06 4h——— 6.820.11 6h——— 6.920.10 8h———7.020.10 10h———7.110.09 12h———7.190.08 14h———7.260.07 16h———7.330.0718h———7.390.06 20h210.80 4.5489.547.440.05静态试验现象:混合液使用磁力搅拌器搅拌10h后,混合液pH值上升幅度逐渐递减。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
王弘宇 1, 2 ,马放 1, 3 , 苏俊峰 1 ,左薇 1 ,张献旭 1 ,张佳 1
1. 哈尔滨工业大学市政环境工程学院 黑龙江省环境生物技术重点实验室 , 哈尔滨 150090 2. 武汉大学市政工程系 ,武汉 430072 收稿日期 : 2006204229 录用日期 : 2006211229
第 27 卷第 6 期 2007年 6月
环 境 科 学 学 报 Acta Scientiae Circum stantiae
Vol. 27, No. 6 Jun. , 2007
王弘宇 ,马放 ,苏俊峰 ,等. 2007. 不同碳源和碳氮比对一株好氧反硝化细菌脱氮性能的影响 [ J ]. 环境科学学报 , 27 (6) : 968 - 972 W ang H Y, Ma F, Su J F, et al. 2007. Influence of carbon source and C /N ratio on nitrogen removal of aerobic denitrifier [ J ]. Acta Scientiae Circum stantiae, 27 ( 6) : 968 - 972
1 引言 ( Introduction)
随着水体中氮素污染日益严重 ,脱氮成为目前 水处理研究中的重要课题. 目前普遍认为 ,生物脱 氮是从废水中去除氮素污染的较为经济有效的方
法之一 (孙锦宜 , 2003 ). 传统生物脱氮包括好氧硝 化和缺氧反硝化 2 个过程. 反硝化是硝酸盐或亚硝 酸盐被还原成气态氮的生物过程 ,它的生理学意义 就是在呼吸过程中产生了 ATP,而氧化态氮在此电 子呼吸链中被作为电子受体. 一直以来 ,反硝化被
1988; Scholten et a l. , 1999; Patureau et a l. , 1998). 国内周丹丹等人率先提出了污泥驯化 →细 菌分离纯化 →初筛 (测 TN ) →复筛 (氮元素轨迹跟 踪测定 )的高效好氧反硝化富集和筛选方法 (周丹 丹 , 2004;马放 , 2005). 利用此方法 ,筛选得到 TN 去 除率高于 70%的好养反硝化菌 6株 ,马放等 ( 2005) 着重对好氧反硝化菌株 X31 的部分反硝化特性进 行了深入的研究 ,并就 DO、pH值和温度等生态影响 因子进行了探讨 (马放 , 2006 ). 但对于好氧反硝化 菌来说 ,碳源和 C /N 也是非常重要的速率限制参 数. 菌体生长过程中需要有机物作为碳源提供其生 长和反硝化过程中所必需的能源 ,因此 ,有机碳源 在硝酸盐还原过程中有 3 个用途 ,即用于菌体的生 长 、呼吸和反硝化. 在生物反硝化系统中 ,反硝化细 菌可以利用碳源作为电子供体 、硝酸盐氮作为电子 受体将硝酸盐还原成氮气 ,同时达到去除有机物的 效果. 由此可见 ,碳源是生物反硝化过程所必不可 少的一种物质. 在反硝化过程中应采用低生长量 (即细胞产率低 ) 的有机物质作为碳源. 而 C /N 也 在反硝化过程中起 着很 重要的 作用 , Cervantes等 (1999)认为 , C /N 是在呼吸过程中获得高效反硝化 效率的主要控制参数.
文章编号 : 025322468 (2007) 06: A
Influence of carbon source and C / N ra tio on n itrogen rem ova l of aerob ic den itr if ier
试验装置由 2 L 具塞密闭的试剂瓶及管件组成 (见图 1) ,整个反应器是密闭的 ,进出口两端配有孔 径为 0. 25μm 的滤菌器. 在反应器中装入 1 L DM 培 养基后密封 ,与氧气罐连接 ,打开进气口和排气口 , 以 3L·m in- 1的流量通入纯氧气 3m in,驱走反应器和 管路内的空气 ,以尽量避免空气中所含氮气对测量 结果的干扰. 关闭排气口 ,通入氩气 ,通过气体压力 表的读数确定反应器内压力为正压时 ,停止通入氩 气 ,然后关闭进气口. 与此同时 , 打开磁力搅拌器 (目的是使培养液均质并与上部氧气充分接触 ) ,培 养过程中溶解氧 (DO )一般维持在 8 ~10 m g·L - 1. 通入氩气的目的是制造有压条件 :一是使反应器内 形成正压 ,使氧能够更充分地溶解到培养液中 ,确 保绝对好氧 ;二是正压能够阻止空气中的氮气进入 反应器. 温控仪用以控制反应器外部水浴温度 ,通 过反应器内磁力搅拌子搅拌传热 ,使培养液温度与 水浴温度相同. 取样口 1用于取气体样 ,来监测培养 过程中氮气生成量 ,取样口 2用以取培养液样品 ,用 来监测培养过程中 pH 值和 DO 的变化以及用于菌 体生物量的测定 , 样品经离心后取其上清液监测 NO3- 2N、NO2- 2N 和 TN 的变化.
本文针对好氧反硝化菌株 X31,考察不同碳源 和碳氮比对 X31菌株的好氧反硝化性能的影响 ,以 期为好 氧 反 硝 化 细 菌 应 用 于 工 程 实 践 提 供 基 础 资料.
验要求进行调整. 微量元素溶液成分 : ED TA 50. 0 g·L - 1 ; ZnSO4
2. 2 g·L - 1 ; CaC l2 5. 5 g·L - 1 ; M nC l2·4H2 O 5. 06 g·L - 1 ; FeSO·4 7H2 O 5. 0 g·L - 1 ; (NH4 ) 6Mo7 O2. 4H2 O 1. 1 g·L - 1 ; CuSO4·5H2 O 1. 57 g·L - 1 ; CoC l2·6 H2 O 1161 g·L - 1 ; pH = 7. 0. 2. 3 试验装置
Abstract: The effects of carbon source and C /N ratio on denitrification of aerobic denitrifier were investigated in the batch culture under aerobic environment. The results showed that nitrate reductase activity was influenced by different carbon source. The nitrogen removal rate by using succinate and acetate was significantly higher than that by using malate. However, denitrification rate by using acetate was slightly higher than that by using succinate, in which a high denitrification rate (NO3- ) of 11. 86mg·g - 1·h - 1 was also achieved w ith acetate as the electron donor. It was found that nitrogen removal rate was above 90% w ith a C /N ratio of above 5 and nearly comp lete denitrification can be obtained at the op timal C /N ratio of 5~6. In the range of the C /N ratio of 1~14, nitrate reduction mainly occurred in the growth phase of the 4~10 hour and there was m inim nitrite accumulation in the p rocess. Keywords: aerobic denitrification; biological nitrogen removal; C /N; Pseudom onas
摘要 :利用间歇培养装置研究了好氧条件下丁二酸盐 、乙酸盐和苹果酸盐 3种不同碳源对好氧反硝化细菌 X31脱氮性能的影响 ,并就不同碳氮 比 (C /N )条件下菌株 X31的反硝化能力展开了研究. 结果显示 ,不同碳源种类对菌株硝酸还原酶活性有明显影响. 以丁二酸盐和乙酸盐作为碳 源时 ,其脱氮效果均要明显好于苹果酸盐作为碳源. 以乙酸盐作为碳源时菌株的反硝化速率要稍高于丁二酸盐作为碳源 ,其反硝化速率可以达 到 11. 86mg·g - 1·h - 1. 不同碳氮比 (C /N )条件下 , X31菌株的好氧反硝化能力亦不相同. 当 C /N 大于 5时 ,脱氮率能达到 90%以上. 最适宜的碳 氮比是 5~6,在此区间能进行完全的反硝化. 当 C /N 在 1~14之间变化时 ,硝酸盐还原基本都发生在菌株生长的第 4~10h,整个反硝化过程中 亚硝酸盐浓度一直保持在极低的水平. 关键词 :好氧反硝化 ;生物脱氮 ;碳氮比 ;假单胞菌
WANG Hongyu1, 2 , MA Fang1, 3 , SU Junfeng1 , ZUO W ei1 , ZHANG X ianxu1 , ZHAN G J ia1
1. Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Environmental B iotechnology, School of Municipal and Environmental Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090 2. Department of Municipal Engineering, W uhan University, W uhan 430072 Rece ived 29 Ap ril 2006; accepted 29 November 2006
基金项目 : 国家重点基础研究发展计划 (973) (No. 2004CB185050) Supported by the National Basic Research Program of China ( 973) (No. 2004CB185050) 作者简介 : 王弘宇 (1976—) ,男 ,博士 , E2mail: cwwflybutter@ yahoo. com. cn; 3 通讯作者 (责任作者 ) B iography: WANG Hongyu ( 1976—) , male, Ph. D. , E2mail: cwwflybutter@ yahoo. com. cn; 3 Correspond ing author