固定化好氧反硝化菌脱氮技术应用展望

近年来,氮污染已日益严重,传统的生物脱氮理论认为细菌的反硝化作用是一个严格的厌氧过程,但好氧反硝化菌的发现打破了此规律。随着生物脱氮技术的不断改进、更新,固定化微生物脱氮技术日益受到广泛关注。文章综述了好氧反硝化菌的应用研究、固定化微生物技术应用于废水处理研究动态以及固定化好氧反硝化菌脱氮效果比对,从而阐述固定化好氧反硝化菌脱氮技术的研究状况与应用展望。     

一株好氧反硝化菌的鉴定及脱氮特性研究

以筛选分离得到的好氧反硝化菌HG-7为研究对象, 经过16S rRNA同源性分析, 初步鉴定该菌株为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。对菌株HG-7反硝化功能基因的扩增结果表明, 菌体HG-7内存在好氧反硝化功能基因napA和nirK, 证实该细菌为好氧反硝化细菌。对菌株的脱氮特性和影响因素的研究表明, 以硝酸盐氮为氮源时, 菌株的最适碳源为乙酸钠和丁二酸钠, 最佳C/N比为6~10, 最适宜的温度范围为26~30℃。在上述条件下, 菌株HG-7的好氧反硝化活性较高, 48小时内对100 mg/L硝酸盐氮的去除率可达98%, 且在反应过程中亚硝酸盐氮积累量较低。以亚硝酸氮为唯一氮源时, 低浓度条件下可实现100%的氮素去除率; 高浓度条件下, 脱氮速率则受到明显的抑制, 对91.4 mg/L的亚硝酸盐氮氮去除率约为40%。因此, 将该菌株应用于废水的脱氮处理, 可实现氮素的有效去除, 具有潜在的应用价值。     

低温好氧反硝化菌的选育以及脱氮性能

通过接种某污水处理厂循环活性污泥工艺(cyclic sludge system, CASS)反应池出口活性污泥到培养基,经过对污泥驯化从中分离出1株低温好氧反硝化菌IL-2,温度4℃.对IL-2菌进行常规的生理生化鉴定和16S rDNA测序,鉴定出IL-2菌为Pseudomonas属.考察了不同C/N质量浓度比、温度、溶解氧、接种量、处理时间对菌株IL-2反硝化脱氮效果的研究.随着C/N质量浓度比、处理时间、溶解氧的不断增加,菌株IL-2的脱氮效果逐渐增强;随着温度和接种量的不断增加,菌株IL-2的脱氮效果先逐渐增强后减弱.该菌株在初始硝态氮质量浓度为20 mg/L,C/N质量浓度比为10,温度为4℃,溶解氧为3.5 mg/L,接种量所占体积为30%,处理10 h的条件下硝态氮的去除效果最好,为95.95%.该菌株主要适用于冬季温度较低的市政污水的处理.     

好氧耐盐反硝化菌选育及脱氮性能

从活性污泥中分离出一株好氧耐盐反硝化菌YFX-6,耐盐度10%.经生理生化鉴定和16S rDNA测序,鉴定出菌株YFX-6属于Halomonas sp.考察了不同C/N质量浓度比、溶解氧、接种量、处理时间对菌株YFX-6在粮果实际废水中反硝化脱氮效果的研究.随着C/N质量浓度比的不断增加,菌株YFX-6的反硝化脱氮效果先逐渐增强后又减弱;随着溶解氧、处理时间和接种量的不断增加,菌株YFX-6的脱氮效果逐渐增强后趋于稳定.初始硝态氮质量浓度约为108.5 mg/L,氯化钠质量浓度为10 mg/L,C/N质量浓度比为8,溶解氧为3.5 mg/L,接种量所占体积分数为20%,处理16 h时,硝态氮去除率为98.69%.因此,筛选出的一株好养耐盐的异氧反硝化菌可以在上述条件下表现出良好的脱氮性能.     

高效脱氮好氧反硝化菌的筛选及其污水处理工艺优化

从活性污泥中驯化、筛选并分离出1株能有效去除氨氮的菌株LX 1-3,经过形态学与分子生物学鉴定该菌株为副球菌属(Paracouccus sp),NCBI Gen Bank登录号为MH156598.对该菌株进行反硝化性能测试,结果表明该菌培养的最适条件为30℃,最适p H值为7. 0～7. 3,48 h后脱氮率为30. 7%.将该菌与1株高耐盐季也蒙毕赤酵母(KX447139)搭配,脱氮效率有显著提高.在好氧条件下,按照好氧反硝化菌与高效耐盐菌1∶1的接菌量配比接入污水中,30℃反应48 h后,氨氮去除率为86. 36%.该研究为提高污水脱氮处理效率提供了有效的方法.     

一株耐碱好氧反硝化菌的分离鉴定及其脱氮性能

为改善强碱环境下微生物脱氮效率低下的问题,从上海市稻田土壤中分离出一株具有强碱适应能力的好氧反硝化菌。经细胞形态学观察及16S rDNA分析,鉴定其为琼氏不动杆菌(Acinetobacter junii),并命名为琼氏不动杆菌5-2。结合单因素影响试验考察该菌株在不同环境条件下的脱氮效果,发现其在一定pH值(7.0～12.0)及盐质量浓度范围(10～30 g/L)内,均能保持较高的硝氮去除率(>90%)。在以乙酸钠为碳源、硝酸钾为氮源、碳氮质量比(m(C)/m(N))值为12、温度为35℃、转速为90 r/min、初始pH值为10.0、初始硝氮质量浓度为41.07 mg/L的条件下培养120 h后,该菌株对硝氮及总氮的去除率分别为97.83%及65.85%,同时,对该菌株好氧反硝化相关酶活性及基因进行检测。研究结果表明,琼氏不动杆菌5-2具有高效好氧反硝化能力,有望应用于处理实际含氮废水。     

COD/N对亚硝酸盐型同步硝化反硝化脱氮的影响

采用序批式活性污泥法,对人工配制的城市污水,通过控制泥龄成功实现亚硝酸盐型同步硝化反硝化,并考察了不同COD/N对亚硝酸盐型同步硝化反硝化效果的影响.试验结果显示:适宜的泥龄下,在控制适宜的pH、DO及COD:N为6.5左右的条件下,COD、氨氮和总氮的去除率分别可达90%~95%、99%左右、90%以上.因此,适宜的泥龄时,控制反应器内适宜的COD/N,可以使亚硝酸盐型同步硝化反硝化取得很好的效果.     

好氧反硝化菌的固定化及其效能研究

为了提高好氧反硝化菌的环境耐受性和脱氮效率,采用聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)和稻壳粉作为载体对好氧反硝化菌进行固定化,并对固定化颗粒的性能进行评价.结果如下:固定化颗粒最佳配比为12％聚乙烯醇(PVA)、8％海藻酸钠(SA)、0.5 g稻壳粉和10 mL菌液;固定化颗粒具有较好的稳定性和传质性,48 h的总氮(...     

SUFR UCT系统中一株好氧反硝化菌的鉴定与反硝化性能分析

从螺旋升流式SUFR-UCT系统好氧反应器的活性污泥中分离得到一株好氧反硝化菌Y4,经16S rDNA系列相似性比较和系统发育分析初步鉴定属于Gordonia.sp（戈登氏菌属）。对菌株Y4反硝化能力进行试验研究,结果表明菌株Y4可以在好氧条件下有效去除培养液中的硝酸盐氮,在初始硝酸盐氮质量浓度为286 mg/L时,48 h脱氮效率可达61.2%。另外试验考察了溶解氧和温度对菌株Y4反硝化效果的影响,结果显示Y4有较高的氧耐受力,在DO为2~11.8 mg/L时都可保持较高的脱氮率;菌株Y4对温度适应性强,在30 ℃时脱氮效率高达90%。试验证明在螺旋升流式SUFR-UCT系统中存在有较好反硝化性能的好氧反硝化菌。     

同步硝化反硝化脱氮及处理过程加N2O的控制研究

由于水体富营养化和温室气体控制的需要,使得具有高效率脱氮,同时N2O逸出最少化的水处理技术的研究开发变得十分迫切。8本文报道了采用新型同步硝化反硝化工艺（SND）的研究成果,与传统顺序式硝化反硝化（SQND）技术相比,SND工艺的脱氮与SQND的效率相近,可随溶解氧浓度降低而提高,但N2O逸出量显著降低,且碳氮比的提高可进一步减少N2O的排放。     

好氧反硝化细菌的筛选及培养条件的初步研究

通过涂布平板分离法从养殖水体污泥中共分离到12株好氧反硝化细菌,通过反硝化能力的测定,从中筛选出1株具有较强反硝化作用能力的菌株(D2),并以此为研究对象,进行最适培养基、生长温度及菌体浓度的测定。结果表明菌株D2的最适培养基为硝酸盐培养基,最适生长温度为37℃左右,在最适培养条件下最高生长浓度为4.2×105/mL。     

水处理中特种菌株的包埋与保存方法研究

采用聚乙烯醇-硼酸法对WXZ-2、WXZ-8两株菌进行了包埋固定化,通过正交试验优选出较佳包埋条件,即包菌量4%、PVA质量浓度5%、交联时间12 h、小球直径2.5 mm.通过对冷冻干燥,40℃干燥两种保存方式下小球的外观表现、机械强度、微生物活性以及吸附性的测试与比较得出,40℃干燥保存的包埋小球有着更好的活性、机械强度与吸附性能,是一种更理想的干燥保存方式.     

SBR中不同基质对好氧颗粒污泥的性状影响研究

研究了不同的碳源基质(乙酸钠、葡萄糖、蛋白胨、淀粉)对序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor SBR)反应器中形成的好氧颗粒污泥的外观形态和特性的影响.不同单一基质条件下的SBR反应器中均可形成好氧颗粒污泥.好氧颗粒污泥的培养在其它条件维持一定时,其外观特征和性状决定于碳源基质,基质中碳氮比(C/N)值对好氧颗粒污泥的外观形态、稳定性能和活性有较大的影响.蛋白胨为基质条件下培养出的好氧颗粒污泥具有最佳的稳定性能,化学需氧量(Chemical Oxygen Demand COD)去除效率稳定在90%左右;耗氧速率为5.88 mg/(g·min),为普通污泥絮体的6倍左右;反应器污泥浓度为3.5～5.2 g/L,污泥沉降指数在55～75 mL/g之间,较好的稳定性能和紧密的颗粒污泥保证了颗粒污泥在污泥龄(Sludge Retention Time SRT)变化条件下的良好运行.其它基质中培养出的好氧颗粒污泥形态和性能差异较大,COD去除效率在90%以上.好氧颗粒污泥去除COD的过程和出水悬浮颗粒物(Suspended Solids SS)的产生过程几乎不受基质的影响.     

SBR反硝化除磷工艺的影响因素浅析

结合近年来国内外最新研究成果,对SBR系统反硝化除磷的机理、主要影响因素进行了分析、总结,主要讨论了负荷、O2浓度、C/N比等因素对反硝化除磷的影响,以期为传统脱氮除磷工艺的研究、改进提供参考和依据。     

影响SBR工艺脱氮效果因素的研究

研究了影响SBR工艺脱氮效果的两个因素——供氧模式和碱度。得出如下结论：在固定供氧模式下，亚硝化和硝化过程分步进行；而在非固定供氧模式下，亚硝化和硝化过程同步进行。足够的碱度能得到较好的脱氮效果；反之，脱氮效果较差。     

好氧反硝化菌的脱氮性能及N_2O逸出量研究

采用SBR反应器,以硝酸钾为氮源驯化活性污泥,筛选分离出两株好氧反硝化菌X1和X2进行生理特性、脱氮性能及N2O逸出量的研究.结果表明:两菌株均能在完全好氧的条件下(DO2mg/L),利用KNO3进行反硝化,总无机氮去除率分别为72.1%和78.9%;以KNO2为氮源时,菌株X1的总无机氮去除率仅为16%,而菌株X2的总无机氮去除率则达到73%;好氧反硝化过程中菌株X1的N2O逸出量高于菌株X2,这与硝酸盐的积累相关;碳源种类对菌株N2O逸出量有较大影响,琥珀酸钠做碳源时N2O逸出量最高.     

SBR法硝化与反硝化的试验研究

本文介绍了ＳＢＲ法硝化、反硝化及连续硝化、反硝化的反应规律。试验结果表明，脱氮进行的顺利与否，主要决定于硝化反应完成的程度。但在反硝化过程，不投加有机碳源的反硝化速率远远低于投加有机碳源的速度。因此，在反硝化时，投加一定的碳源是必要的，它可以加快反硝化速率，缩短反应时间并减小反应器容积。     

低温低碳氮比好氧反硝化菌的筛选及鉴定

 传统的反硝化工艺存在反硝化细菌的世代时间较长（特别是在低温的冬季）、水力停留时间长、运行和投资费用大等问题。为寻找更好的反硝化细菌,从冬季北方城市污水厂驯化活性污泥中分离出1 株耐低温、低碳氮比,且脱氮率较高的好氧反硝化菌株,命名为HFX08。初步鉴定该菌株为假单胞菌属（Pseudomonas）,G^-菌。该菌株的最适生长温度为10~20℃,生长曲线符合S 型曲线,拟合方程相关性系数达到了差异极显著水平。随着碳氮比的增加,该菌株的反硝化速率随之提高,脱氮率最高可达92%。     

分子生态技术在微生物硝化及反硝化研究中的应用

对微生物硝化、反硝化的机理及作用的相关酶及近年来的研究热点问题进行了探讨。综述了分子生态技术在微生物群落结构分析的操作步骤及应用情况, 分析了荧光原位杂交、变性梯度凝胶 电泳及末端限制性片段多态性技术的原理、操作流程、优缺点及其在硝化和反硝化中的应用。以往 的研究表明分子生态技术已成为环境中硝化和反硝化过程及机理研究的有力工具。     

同步硝化反硝化脱氮及处理过程中N2O的控制研究

由于水体富营养化和温室气体控制的需要 ,使得具有高效率脱氮 ,同时N2 O逸出最少化的水处理技术的研究开发变得十分迫切 .本文报道了采用新型同步硝化反硝化工艺 (SND)的研究成果 .与传统顺序式硝化反硝化 (SQND)技术相比 ,SND工艺的脱氮与SQND的效率相近 ,可随溶解氧浓度降低而提高 ,但N2 O逸出量显著降低 ,且碳氮比的提高可进一步减少N2 O的排放