脱氮硫杆菌及其在水产养殖中的应用

利用反硝化技术净化养殖水体污染的研究日益受到重视,而脱氮硫杆菌作为反硝化细菌的一个主要类群则越发被关注。该文在阐述养殖水体中亚硝酸盐和硫化物积累对养殖生态造成的影响以及脱氮硫杆菌的生长特性和自养反硝化原理的基础上,着重介绍了脱氮硫杆菌在分子生态学水平的应用研究进展,并对其在水产养殖上的应用进行了展望。     

中国水产养殖水体净化技术的发展概况

养殖水体净化技术是现代水产养殖工程的组成部分之一,是以养殖水体为研究对象,利用可控的人工措施,采用物理、化学、生物等方法改善养殖水体环境,以解决水产品安全、鱼类疾病及资源环境等问题,提高水产养殖生产力。中国目前的养殖水体净化技术主要有:机械过滤、紫外线和臭氧杀菌、水体增氧、人工湿地和人工培育有益藻类或投放生物制剂等,常用的装备有:池塘清淤机、水质净化杀菌装置、过滤机、高效生物净化器、增氧装备和水质自动监控系统等,解决了养殖水体有机颗粒物过滤分离、生物净化、消毒杀菌和水质自动检测等养殖水体净化基本问题,形成了有一定特色的养殖水体净化系统模式。通过回顾中国养殖水体净化技术及常用水处理机械的发展过程、简要介绍了国内外养殖水体净化技术的现状和最新研究进展,为中国的水产养殖净化技术在高效、节能、集成化程度进一步发展方面提供基础理论依据,为养殖水体净化技术标准化体系的研究及新技术的适用性和经济性研究提供新的思路。     

中国水产养殖水体净化技术的发展概况

养殖水体净化技术是现代水产养殖工程的组成部分之一,是以养殖水体为研究对象,利用可控的人工措施,采用物理、化学、生物等方法改善养殖水体环境,以解决水产品安全、鱼类疾病及资源环境等问题,提高水产养殖生产力。中国目前的养殖水体净化技术主要有:机械过滤、紫外线和臭氧杀菌、水体增氧、人工湿地和人工培育有益藻类或投放生物制剂等,常用的装备有:池塘清淤机、水质净化杀菌装置、过滤机、高效生物净化器、增氧装备和水质自动监控系统等,解决了养殖水体有机颗粒物过滤分离、生物净化、消毒杀菌和水质自动检测等养殖水体净化基本问题,形成了有一定特色的养殖水体净化系统模式。通过回顾中国养殖水体净化技术及常用水处理机械的发展过程、简要介绍了国内外养殖水体净化技术的现状和最新研究进展,为中国的水产养殖净化技术在高效、节能、集成化程度进一步发展方面提供基础理论依据,为养殖水体净化技术标准化体系的研究及新技术的适用性和经济性研究提供新的思路。     

海水养殖废水短程硝化反硝化基础研究

净化和处理海水养殖废水的研究已经系统而深入,实现同步短程硝化反硝化的污水生物脱氮处理已成为可能。本研究通过SND工艺实现了海水养殖废水的短程同步硝化反硝化去氮效果,为集约化养殖废水处理提供了方便快捷的方法。研究结果表明,在本试验装置和条件下,最佳短程硝化反硝化时间是0.5~4h;在温度为14~20℃的条件下,用醋酸钠作碳源,亚硝酸钠作氮源,利用反硝化作用可达到有效脱氮的目的,且最佳C/N比为0.8~1.2。     

水产养殖水体净化技术的发展概况研究

水产养殖水体净化技术作为现代水产养殖工程中的一项新兴技术,以养殖水体为研究对象,利用先进的技术控制水产质量,采取物理、化学以及生物等方法改善水体内部环境,提高水产养殖生产力。目前,由于污染物的大量排放,严重污染了生产养殖水体的环境,给水产养殖业带来了很大困扰。但随着社会经济的不断发展进步及我国科技水平不断的创新和发展,逐渐进入信息化时代,这也进一步推动了水产养殖产业的发展。本文针对我国水产养殖现状进行简要分析,并探讨水体净化技术的物理方法和生物方法,为水产养殖水体净化技术更加标准化提供些许建议。     

活性炭纤维生态草对水体氨氮脱除的影响

研究了活性炭纤维(ACF)生态草对贾鲁河水体中氨氮脱除的影响。结果表明:ACF挂膜性能良好,其上生物膜的形成有利于对水体氨氮的脱除;与直接使用ACF处理水体相比,用富集有水体自然菌群或功能性菌群的ACF处理水体可显著提高对氨态氮的脱除速率,说明自然菌群或功能性菌群对水体的净化均具有一定的作用;氨氮的脱除需要氨化、亚硝化、硝化和反硝化细菌等多种功能性微生物的共同参与。     

复合垂直潜流人工湿地中硝化和反硝化细菌的筛选及其特性分析

[目的]通过在复合垂直潜流人工湿地系统中筛选高效的硝化细菌和反硝化细菌,以降低氮素污染对养殖水域生态系统的危害,为加强人工湿地氮素净化功能提供科技支撑.[方法]在复合垂直潜流人工湿地—池塘循环水养殖系统的不同运行阶段采集样品,利用选择性培养基定向筛选,选择一株高效硝化细菌和一株高效反硝化细菌,对其进行菌种鉴定,并分别研究对应菌株的硝化特性或反硝化特性.[结果]通过个体形态特征观察、生理生化鉴定及16S rDNA同源性比对分析,确定硝化菌株ZX2属于不动杆菌属(Acinetobacter),反硝化菌株ZF7属于假单胞菌属(Pseudomonas).在pH为7.0,温度为30℃,亚硝酸钠浓度为0.8 g/L的条件下硝化菌株ZX2的硝化能力最强,OD600可达0.80以上,硝化速率达68.4 mg/(L·d).在pH为7.0,温度为35℃,接种量为6%的条件下反硝化菌株ZF7的反硝化能力最强,OD600可达1.00以上,脱氮率达94.5%.[结论]筛选得到的硝化细菌和反硝化细菌具有很好的氮素净化效果,可为下一步强化人工湿地氮素净化功能提供备用菌株.     

凤眼莲及底泥对富营养化水体反硝化脱氮特征的影响研究

利用改进的漂浮箱法,通过直接测定水体释放的N2O、N2,在模拟实验中研究种养及未种养漂浮植物凤眼莲条件下富营养化水体硝化、反硝化脱氮释放N2、N2O特征及其对消减水体氮的贡献。结果表明,种养或未种养凤眼莲的富营养化水体硝化、反硝化脱氮的产物以N2为主,硝化、反硝化脱氮释放N2O而脱除的氮仅占水体TN损失量的0.01%±0.003%。在实验设定的水体富营养化条件下（NH+4-N浓度6.0~7.2 mg·L-1、NO-3-N浓度0.81~5.14 mg·L-1 、TN浓度为8.9~12.07 mg·L-1）,种养凤眼莲的富营养化水体（无底泥）以向大气界面累积释放N2形式损失的氮量（N2-N量,以N计）为（1 609.1±303.4）~（2 265.2±262.6）mg,占水体氮损失量的63.2%±17.0%,凤眼莲吸收的N仅占水体TN损失量的（23.7±3.1）%~（28.7±4.8）%,并不是净化水体氮的唯一途径。未种养凤眼莲的富营养化水体（无底泥）向大气界面累积释放N2形式损失的氮占整个水体N损失量的（40.7±8.6）%~（43.6±0.8）%,是富营养化水体自净脱氮的主要途径。施加底泥进一步促进了水体通过反硝化脱氮释放N2而损失的氮量。凤眼莲与底泥对促进反硝化脱氮过程具有良好的交互作用（P<0.01）。种养凤眼莲的富营养化水体向大气界面释放N2的浓度显著（P<0.05）高于相应处理下未种养凤眼莲的对照水体,说明凤眼莲可能对水体反硝化脱氮过程有促进作用。     

异养硝化在水产养殖中的应用

比较了异养硝化作用与传统自养硝化作用,结果表明:异养硝化作用不仅客观存在,而且某些特殊的异养细菌能同步进行异养硝化和好氧反硝化,在养殖水体水质改善方面具有广泛的应用前景。     

同步硝化反硝化脱氮在水产养殖废水处理中的应用

水产养殖所排放的废水中包含了高浓度的含氮化合物,会对水产养殖安全和水环境质量带来危害。传统的脱氮技术存在处理效率低、成本高和工艺复杂等问题。同步硝化反硝化脱氮技术在同一反应器内实现同时硝化和反硝化,降低了动能消耗和处理费用,提高了脱氮效率,未来将成为水产废水脱氮处理的重要途径之一。     

海水人工湿地对梭鱼室内越冬养殖废水的净化效果

为开发海水低温环境下人工湿地在水产养殖上的应用,研究人工湿地在海水环境下对梭鱼亲本室内越冬养殖废水的处理效果和净化效能。海水(16.8‰~19.6‰)人工湿地对室内越冬养殖废水的净化效果:总凯氏氮去除率为13.4%,总氨氮为32.1%,亚硝氮为33.1%,浊度为55.1%,COD为35.6%,总磷为34.6%。越冬期间养殖池水质稳定。低温对总凯氏氮和三态氮的去除率有一定影响,并制约人工湿地脱氮过程;对浊度、COD、总磷去除率影响并不明显。海水人工湿地能维持连续运转并保持越冬养殖池的水质稳定。养殖负载量、越冬期间水力负荷尚有提升空间。     

海水循环水养殖系统生物脱氮技术研究进展

综述了海水循环水养殖系统生物脱氮工艺,并对脱氮过程中常见的问题、解决途径及生物脱氮新工艺的应用进行了探讨。     

季铵盐改性秸秆阻控养殖肥液灌溉土壤氮淋失

为探究养殖肥液灌溉条件下,季铵盐改性秸秆对土壤氮素淋失的影响及阻控效果,通过室内土柱模拟试验,研究了季铵盐改性秸秆不同施用量（质量分数为0%、1%、2%、4%）和施用方式（0~10 cm混合、0~20 cm混合、10 cm处作为隔层）对不同形态氮素（总氮、硝态氮和有机氮）的影响。结果表明：在试验施用量范围内,季铵盐改性秸秆施加量越大对氮素淋失阻控的效果越好,2%和4%季铵盐改性秸秆施加处理的淋溶液中总氮、硝态氮、有机氮淋失量分别比对照（仅施用养殖肥液）降低了47.1%、51.8%、24.7%和78.7%、83.2%、57.6%,且两处理间均达到5%显著差异水平。3种施用方式对土壤氮素淋失的影响不显著,但0~10 cm混合与0~20 cm混合处理与对照相比,季铵盐改性秸秆的施加能抑制养殖肥液灌溉过程中铵态氮向硝态氮的转化,从而降低氮素淋失风险。此外养殖肥液灌溉氮素淋失以硝态氮为主。研究表明,季铵盐改性秸秆施用是阻控养殖肥液灌溉土壤氮淋失的有效措施。     

反硝化细菌的分离筛选及其反硝化特性的初步研究

从不同的水样、土样中用反硝化选择性培养基分离出202株反硝化细菌.以硝酸盐的降解、亚硝酸盐的积累和脱氮率为筛选指标,从这些菌株中得到1株反硝化能力强的菌株A13,经牛理生化试验和16s rDNA序列分析,鉴定该菌株为地衣芽胞杆菌(Bacillus licheni formis).然后将该菌株与保存的反硝化菌DNF409联合应用,脱氮率比应用单株菌提高近30%.在此基础上采用响应面分析法(中心组合一致精度设计,SAS9.1.3),建立了初始硝态氮浓度为25 mg/L水样脱氮率的回归方程,同时得出最佳反硝化条件是CODMn为35.1mg/L,温度为32.5℃,投菌量为6.2×106cfu/mL,反硝化时间为114.2 h,此时脱氮率达99%以上.     

高效好氧反硝化茵的紫外诱变育种

采用紫外诱变法对好氧反硝化菌A762进行诱变处理,根据显色圈大小（G）与菌落直径（c）之比,初筛得到8株突变菌,再根据脱氮效果,从中复筛出1株总氮（TN）去除率最高的突变株B25,并对其好氧反硝化性能进行了研究．结果显示：紫外诱变96h后,在好氧条件下,相对于原菌株A762,菌株B25具有更好的生长优势,对NO3--N去除率达到90％以上,远高于原菌的22．201％;能短时间内去除积累的亚硝态氮,TN去除率提高到84．627％,比原菌株A762提高了60．071％．在反硝化过程中,培养液pH值逐渐上升,而氧化还原电位（ORP）逐渐降低．虽然诱变株B25有较强的反硝化活性,但还要进一步研究其在养殖水体中的脱氮效果,以便能得到实际应用．     

空间位置对聚丁二酸丁二醇酯固相反硝化脱氮性能的影响

采用室内装置以可生物降解聚合物(BDPs)聚丁二酸丁二醇酯[Poly (butylene succinate),PBS]为碳源和载体构建固相反硝化系统,研究反应器内上、中、下3层PBS颗粒表面所附着的生物量、质量损耗以及反硝化脱氮速率.结果表明,在进水硝酸盐浓度为50 mg/L、水力停留时间(HRT)为4h的条件下,反应器具有良好的脱氮能力,第20d时出水硝酸盐浓度降到0.2476 mg/L,去除率为99.50％.在生物量和质量损耗的试验中发现,PBS的空间物理结构对表面附着的生物量和PBS质量损耗有着显著的影响,随高度的增加呈递减趋势;上、中、下3层PBS表面所附着生物量分别为7.65×108、1.48×109、3.64×109 CFU/cm3,质量损耗量分别为0.3517、0.6749、3.9336 g.反硝化脱氮速率测试结果表明,上、中、下3层PBS颗粒的硝酸盐去除能力存在极显著差异,去除率分别为38.479％、72.128％和99.233％;在前9h内亚硝酸盐的含量都呈升高趋势,浓度分别为9.7075、7.2982、10.0527 mg/L,随后的14h内开始下降,终浓度分别为6.9351、5.3473、0.2119 mg/L;总氮的去除率分别为58.3449％、70.0623％和99.1570％.     

微生物反硝化及其电化学强化研究进展

微生物反硝化过程是在硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶、一氧化氮还原酶、一氧化二氮还原酶及其他一些脱氢酶的作用下,将电子供体的电子传递给NO3-的过程.在此综述了反硝化的各种电子供体及各种碳源.根据碳源的不同,反硝化菌可分为异养型反硝化菌和自养型反硝化菌.针对反硝化的过程,可以通过提供电子供体、加入电子载体、提高酶活性、加速辅酶再生、电刺激提高微生物活性等方法来强化反硝化过程.     

好氧反硝化有效微生物群的筛选及特性研究

[目的]为生物快速脱氮、净化水处理提供有用的菌源和技术。[方法]通过反硝化培养基定向筛选,从厕所旁土壤中分离获得好氧高效反硝化有效微生物群,并研究其脱氮特性。[结果]该有效微生物群命名为OAI-EM,其反硝化速率为143.71mg/(L.d)。OAI-EM在以淀粉为有机碳源时,反硝化速率达到了144mg/(L.d),Cu2+、Ni2+和Hg2+能抑制OAI-EM的反硝化作用,而Fe3+、Zn2+和Mn2+能激活OAI-EM的反硝化作用。高浓度硝酸盐也能抑制OAI-EM的反硝化作用,并且随着C/N的增加,OAI-EM的反硝化速率和硝酸盐去除率均有所增加。在C/N为25:1的条件下,OAI-EM的硝酸盐去除率达到100%,反硝化速率为184mg/(L.d)。[结论]该有效微生物群具有培养基成分简单、反硝化速率快等优点,有较好的应用前景。