Alcaligenes faecalis strain NR異養(yǎng)脫氮性能及其代謝途徑初探.pdf

1、異養(yǎng)脫氮是指異養(yǎng)微生物在好氧情況下將氨氮(NH4+-N)轉化成氣態(tài)氮的生物脫氮過程。Alcaligenes faecalis strain NR從具有高效同步硝化反硝化脫氮效率的膜生物反應器中分離純化得到。前期的研究已證實菌株NR具有異養(yǎng)脫氮這一特殊性能。本文首先對影響Alcaligenes faecalis strain NR脫氮效果的因素進行了研究,利用響應面法(RSM)對菌種的培養(yǎng)條件進行優(yōu)化;在此基礎上,建立實驗室規(guī)模的連續(xù)流反

2、應器,研究該菌株對不同負荷人工配水的脫氮效果,進一步研究該菌株對養(yǎng)豬廢水的處理效果;最后利用穩(wěn)定同位素技術對菌株 NR的脫氮途徑進行了探討。
　　在Alcaligenes faecalis strain NR脫氮培養(yǎng)條件的優(yōu)化實驗中,利用響應面法的Box-Behnken方法,對實驗進行實驗設計和分析,將29組實驗的響應值與各自的影響因素(溫度,pH,轉速和C/N)建立起模型關系,利用3D響應面圖和二維平面等值線圖分析各個因素的優(yōu)化

3、區(qū)間,在此基礎上通過構建的二次模型分析得到菌株NR的優(yōu)化培養(yǎng)條件:轉速121.6rpm,溫度29.6℃,pH7.2,C/N9.7。在此條件下菌株NR對NH4+-N去除率可達到72.7％。
　　在建立的連續(xù)流反應器中,進水為NH4+-N濃度為150mg/L的人工配水時, NH4+-N去除率可達到77.0％左右,同時期反應器的總氮(TN)去除率與NH4+-N去除率持平,大約在75.0％左右。進水為NH4+-N濃度為200mg/L的人工

4、配水時, NH4+-N去除率也可達到75.0％左右,同時期TN去除率也可達到70.0％左右。改變人工配水NH4+-N濃度為90mg/L,提高 C/N為20后 NH4+-N去除率最高可達85.1％,TN去除率最高為76.4％?？傆袡C碳(TOC)濃度在反應器運行初期逐漸降低,隨著反應器的運行,TOC的去除率可高達90％以上。
　　人工配水作為反應器的進水運行94天后,換成養(yǎng)豬廢水作為反應器的進水。由于養(yǎng)豬廢水成分復雜,首先利用搖瓶實驗

5、檢測菌株NR對養(yǎng)豬廢水的脫氮效果。其中,60小時內對去了懸浮固體(SS)的養(yǎng)豬廢水有76.8％的NH4+-N去除率和64.3％的TN去除率;60小時內對不進行SS去除的養(yǎng)豬廢水有78.3％的NH4+-N去除率和65.1％的TN去除率。為避免反應器堵塞,選用去除SS的養(yǎng)豬廢水作為反應器進水,考察反應器對養(yǎng)豬廢水的運行情況。結果表明,設置水力停留時間為4d,C/N為10,曝氣速率為100~200mL/min時,反應器對養(yǎng)豬廢水的NH4+-N

6、去除率和TN去除率分別為70.0％和71.0％。
　　本文最后根據(jù)異養(yǎng)脫氮的假想途徑,分別以氨氮及其代謝中間產(chǎn)物(亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮)作為唯一氮,并對分別對其進行同位素標記,利用同位素氣體質譜儀(GC-IRMS)測試氣態(tài)產(chǎn)物氮氣和氧化亞氮的15N千分差(δ15N),結果證實了N2O和N2的存在。最后推測出菌株NR的代謝途徑:NR將NH4+-N氧化為NH2OH,再由NH2OH氧化為NO2--N,再由菌種的硝化作用生成NO3--N,