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用于农村河道生物修复的脱氮菌株的筛选及应用

詹吉东  
【摘要】:随着农业社会、经济的发展,水环境已遭到空前的破坏。尤其是农村河道因污染和生态系统严重退化,河道水质已基本处于V类和劣V类水质,其中氮元素是农村水环境污染和富营养化的主要因素。基于微生物的生物脱氮技术是广泛应用、高效、经济的污染水环境的生态修复技术,因此脱氮菌株的筛选和应用条件研究是极为重要的基础性工作。 本研究以实验室前期分离获得的净水菌株为基础,采用分子生态学方法与传统筛菌方法结合的技术,筛选出适合在污水中生长的具有较强氨氧化作用的菌株W14。并从污染河道水体中分离得到一株高耐氧的好氧反硝化细菌ADZ1,深入研究了其好氧反硝化的特性。并在实验室条件下探索了菌株W14和ADZ1联合净化农村河道污水的效果。而河道现场小范围实验检测了菌株W14降解水体氨氮、净化河道污水的应用效果。具体完成的工作如下: 1.通过PCR-DGGE图谱分析混合菌株投入到污染水体后,菌株的生长及水体中微生物群落的变化,筛选出适合在污水中生长的菌株W14。将W14和实验室前期分离的净水菌株分别投加到模拟污水中,测定它们对污水中化学参数变化的影响,其中W14对氨氮的降解率为75.94%,且亚硝态氮从0.0107 mg/L增加到0.1306 mg/L,亚硝态氮发生了积累,而其他三株积累程度弱。表明W14菌株具有较强的氨氧化作用。W14菌株经16S rDNA序列分析,初步判断为芽孢杆菌属(Bacillus sp.)。 2.采用BTB平板法,从污染河道中筛选、分离获得了一株高效的好氧反硝化菌株ADZ1,经鉴定为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)。ADZ1菌株在以乙醇为碳源,碳氮比为12∶1,转速为170 r/min,pH为7,温度为30℃最适的生长条件下,12h可到达稳定生长期。与此同时,硝酸盐浓度从34.026 mg/L降到0.3733mg/L,去除率达到98%以上,亚硝态氮浓度在最初的6小时内,从0.01245 mg/L积累到1.51885 mg/L,随后亚硝态氮又得到了降解,当实验结束时亚硝态氮浓度为0.0196 mg/L,总氮降解率达到47.29%。 3.以嘉善农村河道污水为基础水样,在实验条件下投加菌株W14和ADZ1,研究两菌组合对污水的净化效果。结果表明,实验组水体中的硝态氮、总氮有很大程度的降解,其中硝态氮的降解率为68%,总氮的降解率为12.59%,而对照组中硝态氮和亚硝态氮均出现了严重的积累,总氮的降解率为7.26%,亚硝态氮浓度为原来的10倍,但是实验组中的亚硝态氮浓度只增加到原来的1倍,表明投加的菌株很好的抑制了亚硝态氮的增加。PCR-DGGE的分析结果表明,投加菌株后水环境中的微生物种类有所减少,但部分土著微生物相对含量有所增加。说明投加的菌株可改变水体环境中微生物群落结构及丰度。 4.采用W14菌株进行农村河道的现场净水实验,每隔两天投加一次W14菌株,经过30天的实验后,投菌和曝气点与主河道相比,氨氮显著降低,降解效率为48.29%,河道的感官效果明显变好,透明度有所提高,不良气味消失。


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