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反硝化细菌的筛选、鉴定及其强化处理硝酸盐废水的研究

陈朋  
【摘要】: 氮素是导致水体污染的一类重要污染物。目前,由氮素污染引起的水体富营养化已成为世界性的环境问题。国内外对氮素污染的治理日益重视,生物脱氮技术因其迅速安全倍受青睐。生物脱氮的主体是反硝化细菌,从环境中分离筛选高效反硝化细菌菌株,并掌握其脱氮特性,是提高反硝化细菌应用的关键环节。 采用稀释土壤悬液-涂布平板法从南四湖植物芦竹根际土壤中筛选出一株产气快、脱氮率高的反硝化细菌LZ-14;采用富集培养分离法,分别从芦苇和香蒲根际土壤中分离筛选出3株和4株反硝化细菌。筛选出的反硝化细菌均为兼性厌氧的革兰氏阴性杆菌。通过硝酸盐还原产气试验,证明筛选出的反硝化细菌均具有良好的产气能力,可以作为生物脱氮的菌种来源。 菌株LZ-14与其他菌株相比具有最优的脱氮能力,本研究重点对菌株LZ-14的脱氮特性进行了系统考察。菌株LZ-14最适碳源为乙酸钠,可利用碳源和氮源范围广泛;适宜在温度20~35℃的缺氧条件下进行脱氮;生长繁殖迅速;以乙酸钠为碳源、硝酸钾为氮源分别考察了C/N和pH值对菌株LZ-14生长及脱氮过程的影响,结果表明最佳C/N为5,在C/N为5,初始硝态氮浓度为150 mg/L的情况下,36h内可将硝态氮完全去除,TN去除率可达84.5%;最适pH值范围在7.0~8.0之间,此区间以外,菌株LZ-14难以生长及保持脱氮能力。菌株LZ-14的脱氮过程主要发生在菌体生长的第12~36h,并伴随有一定量亚硝酸盐的累积,之后24h内亚硝酸盐可被完全降解。 通过PCR扩增、16S rDNA测序结合同源性分析,确定了菌株LZ-14的分类学地位(Genbank登录号为FJ588910)。菌株LZ-14与Pseudomonas stutzeri进化距离最为接近,确定其属于Pseudomonas属,该属是典型的具有反硝化功能的菌属。 在实验室条件下,通过盆栽试验构建模拟人工湿地,考察了投加菌株LZ-14菌剂对人工湿地处理硝酸盐废水的生物强化效果。结果表明,经过8d的处理,投加菌液强化组使受污染新薛河河水中COD_(Cr)从33.9 mg/L降到了15.9 mg/L,去除率为53.1%;TN从4.07 mg/L降低到了0.98 mg/L,去除率为75.9%。与未投菌的对照组相比COD_(Cr)和TN去除率分别提高了24.9%和39.5%,生物强化效果显著,可作为一种治理硝酸盐废水的有效方法。


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