APP下载

具有 N2 O控逸能力的异养硝化 -好氧反硝化菌株的筛选鉴定

2010-12-12尹明锐刘健楠李奥博

环境科学研究 2010年4期
关键词:异养发酵罐还原酶

尹明锐,汪 苹,刘健楠,王 磊,李奥博

北京工商大学化学与环境工程学院,北京 100048

具有 N2O控逸能力的异养硝化 -好氧反硝化菌株的筛选鉴定

尹明锐,汪 苹*,刘健楠,王 磊,李奥博

北京工商大学化学与环境工程学院,北京 100048

利用 BTB平板培养基以及硝化 -反硝化性能测定,从实验室驯化成熟的 SBR反应器中筛选出 3株异养硝化 -好氧反硝化菌.其中W YLW 1-6菌株的硝化 -反硝化性能尤为突出,经 16S rDNA基因序列分析和 B iolog测定,该菌株属于蜡状芽孢杆菌 (Bacillus cereus).在摇瓶培养时,对该菌株设计 L4(23)的正交试验,结果发现,菌株W YLW 1-6投加到水中后启动迅速,且生长适应性强,优选条件下,其氨氮最大去除率可达 95.21%.用发酵罐对其扩大培养测定 N2O逸出量,表明该菌脱氮效果良好,NH4

+-N去除率达到 97.19%,TN去除率为 96.63%,N2O逸出量为 1.849 2m g,其中 N2O-N量为 1.176 8m g,N2O-N量占水中脱除 TN量的 0.598%.菌株W YLW 1-6能够独立完成生物脱氮的全过程,高效脱氮的同时 N2O逸出量低.该菌可用于构建一个低N2O逸出的高效脱氮菌系,从而实现N2O生物控逸.

蜡状芽孢杆菌;异养硝化 -好氧反硝化;发酵罐;N2O生物控逸

N2O是主要温室气体,同时又能破坏臭氧层.研究发现,在废水脱氮过程中有害气体产物 N2O占总脱氮量的 30%~50%[1].废水脱氮过程中影响 N2O逸出的因素包括外在因素 (环境因素)和内在因素(菌种和酶特性).近年来,关于 N2O逸出多集中于环境因素 (如 DO,pH,温度,盐度等)的研究,如刘秀红等[2]发现在生活污水脱氮过程中有 N2O产生,且主要产生于硝化阶段,而反硝化作用有利于降低N2O逸出量.PARK等[3]研究表明,低的ρ(DO)(0.2~0.5m g/L)和较高的ρ(NO2--N)可促使 N2O逸出.以上研究基本是通过调整工艺参数来提高脱氮菌群中氧化亚氮还原酶的活性,以达到实现控制N2O排放的目的.但工艺控逸不能解决某些菌株根本缺乏氧化亚氮还原酶的问题,即不能从根本上解决N2O能否被还原的问题,因此通过改变工艺条件,而改善N2O逸出的比例十分有限.一般改善后的N2O占从水体中脱除氮量的 10%~30%,而内在因素 (菌种和酶特性)才是导致 N2O逸出的根本原因,因此只有筛选出能够降低 N2O逸出量的菌株才是实现 N2O生物控逸的根本途径,但目前鲜见有关N2O生物控逸菌株报道.

传统生物脱氮包括好氧硝化和缺氧反硝化 2个过程.近年来研究[4-5]发现,在好氧条件下也可以进行反硝化,而且这些好氧反硝化菌往往也能进行异养硝化作用.这些菌可以在有氧条件下直接把氨氮转化为气态产物而去除.这些菌种具有硝化和反硝化的双重功能,而且生成的 N2O也比自养菌少得多[4-5],从理论上进一步为同步硝化 -反硝化现象提供了微生物学的依据.异养硝化 -好氧反硝化已逐渐成为研究热点和重点[6-7],但对具有异养硝化 -好氧反硝化功能菌的 N2O控逸报道不多[8-9].笔者从 SBR反应器活性污泥中筛选出兼具异养硝化 -好氧反硝化性能的菌株,并研究其 N2O逸出情况.

1 材料与方法

1.1 菌源

菌株取自于以硝酸盐为底物,高溶解氧条件驯化下的 SBR反应器的活性污泥,该反应器的总无机氮 (TIN)去除率为 80%~85%,CODCr去除率为85%~90%.

1.2 培养基

BTB培养基:琼脂 20 g/L,KNO31 g/L,KH2PO41 g/L,FeC l2·6H2O 0.5 g/L,CaC l2·7H2O 0.2 g/L,M gSO4·7H2O 1 g/L,琥珀酸钠 8.5 g/L,BTB 1 m L,调 pH至 7.0~7.3.

反硝化富集培养基 (LB):柠檬酸三钠 4.2 g/L,KNO31.0 g/L,KH2PO41.0 g/L,FeC l2·6H2O 0.5 g/L,CaC l2·7H2O 0.2 g/L,M gSO4·7H2O 1.0 g/L.

反硝化培养基 (DM):柠檬酸三钠 3.06 g/L,KNO30.722 g/L,KH2PO41.0 g/L,M gSO4·7H2O 1.0 g/L.

硝化富集培养基:(NH4)2SO40.47 g/L,KH2PO41 g/L,FeC l2·6H2O 1.25 g/L,CaC l2·7H2O 0.2 g/L,M gSO4·7H2O 1 g/L,碳源用量依据正交试验设计ρ(CODCr)/ρ(N)调节.

硝化培养基:(NH4)2SO40.47 g/L,碳源用量依据正交试验设计ρ(CODCr)/ρ(N)及碳源种类调节,维氏盐溶液 50m L.

维氏盐溶液:K2HPO45.0 g/L,FeSO4·7H2O 0.05 g/L,NaC l 2.5 g/L,M gSO4·7H2O 2.5 g/L,M nSO4·4H2O 0.05 g/L.

1.3 异养硝化-好氧反硝化菌株的分离筛选

1.3.1 好氧反硝化菌株的分离

BTB培养基是 TAKAYA等[10]提出的用于好氧反硝化菌分离的培养基,由于反硝化过程对硝酸的消耗,表现为培养液 pH的上升,培养基中所含的指示剂 BTB能够准确地指示这一变化.如果接种后培养基平板出现由于 pH增加引起的蓝色晕圈或菌落,可以初步确定为好氧反硝化菌株.

采用梯度稀释及涂布法将 SBR反应器中的混合液均匀涂布于 BTB培养基,30℃恒温培养数天后,挑取周围培养基出现蓝色的晕圈,且菌落形态不相同的单菌落作为初筛菌,在平板上划线进行菌株的纯化.划线筛选得到的纯菌株在试管中划斜面保存.

1.3.2 好氧反硝化菌株的优选

将分离得到的好氧反硝化菌进行反硝化性能的测定,以其 NO3--N去除率和 TN去除率为指标,来优选好氧反硝化菌株.试验在摇瓶中进行,以柠檬酸三钠为唯一碳源,以硝酸钾为唯一氮源,初始ρ(NO3

--N)约为100 m g/L,ρ(CODCr)/ρ(N)为15,pH为 7.0,120 r/m in,30℃的条件下进行测定.

将菌株接种到 LB培养基中,在气浴恒温摇床中培养 12~16 h,然后按 5%的接种量接种至已灭菌过的装有 200m L DM培养基的摇瓶中,为防止瓶中空气与外界气体的交换,以封口膜封口.培养 4 d后,取样测定 A600,然后将样品在8 000 r/m in下离心分离 10 m in,取上清液分析 ρ(NO3--N),ρ(NO2

--N)和ρ(CODCr).

1.3.3 异养硝化 -好氧反硝化菌株的分离

将筛选得到的高效好氧反硝化菌株接种到硝化富集培养基上,培养基置于摇瓶中,30℃,120 r/m in摇床培养 12~16 h,能够保证ρ(DO)为 4.90~6.01 m g/L.再将富集液接种于异养硝化培养基中,摇床培养 4 d,测定ρ(NH4+-N),ρ(NO3和ρ(CODCr).以其 NH4+-N去除率和 TN去除率为指标,选取 NH4+-N去除率大于 50%的菌株作为具有异养硝化功能的菌株,此时即认为该菌株兼具异养硝化 -好氧反硝化性能,从而确认分离出异养硝化 -好氧反硝化菌株.

1.3.4 异养硝化 -好氧反硝化菌株的优选

对筛选出的异养硝化-好氧反硝化菌株设计三因素两水平L4(23)的正交试验来优选其培养条件,试验在摇瓶中进行,培养过程中每隔 24 h取样,先测 A600,然后将样品在8 000 r/m in下离心分离 10 m in,取 上 清 液 分 析 ρ(NH4+-N),ρ(NO3

1.3.5 发酵罐扩大培养

“筛选优势菌种构建同步硝化 -反硝化”是近年来提出的观点,它为实现 N2O生物控逸开辟了新途径.发酵罐扩大培养是为了方便进行脱氮产物N2O的测定.使用 M inifors(瑞士)小型台式发酵罐进行扩大培养,该发酵罐能够精确稳定地实现搅拌速度,温度,pH,ρ(DO),消泡和液位控制,附件氧气控制及气体混合控制.pH,ρ(DO)和温度在整个培养过程均为在线自动控制.试验条件:琥珀酸钠,ρ(CODCr)/ρ(N)为20,初始ρ(NH4+-N)为80m g/L,30℃,120 r/m in,曝气流量 1 L/m in,培养周期 58 h,取样时间间隔 2 h.将异养硝化培养基以 2.5 L的装液量灌至 5 L的M inifors发酵罐中.整体经 0.1M Pa下灭菌 30m in后,冷却至30℃,将过夜培养 16 h左右的菌悬液以 5%的接种量接种至发酵罐内.在30℃,120 r/m in,pH为 9.0的条件下扩大培养,在培养过程中曝气量稳定在 1 L/m in.每隔一定时间抽取 10 m L液体样品,跟踪测定ρ(NH4+-N),ρ(NO3--N),ρ(NO2--N),A600和ρ(CODCr)5项指标随时间的变化.同时在排气口收集气体,对其进行N2O的测定.

1.4 分析方法

1.4.1 水体中各项指标的测定[11]ρ(NH4+-N)采用纳氏试剂分光光度法测定;ρ(NO2--N)采用 N-(1-萘基)-乙二胺光度法测定;ρ(NO3--N)采用紫外分光光度法测定;菌体生长量采用比浊法测定,用 721可见分光光度计在600 nm处测吸光度值 (A600);ρ(CODCr)采用兰州连华 5B-1型 COD速测仪测定.

1.4.2 菌株 16S rDNA基因序列测定及 B iolog自动化微生物鉴定

菌株的 RNA提取采用细菌基因组DNA提取试剂盒 (天根生物科技有限公司).16S rDNA基因扩增引物采用通用引物,正向引物为 27 f(5′-AGAGTTTGATCATGGCTCAG-3′);反 向 引 物 为1492 r(5′-GGTTACCTTGTTACGACTTC-3′),由英俊生物科技有限公司合成.

PCR反应体系 (50μL):10×PCR Buffer(含 15 mmo l/LM gC l)5μL,dNTPs 4μL,引物 27 f和 1492 r各 2.5μL,双重蒸馏水 34μL,混匀后加入 DNA模板 2.5μL,Taq酶 0.5μL.PCR反应条件:94℃预变性 4m in;94℃变性 30 s,52℃退火 80 s,72℃延伸90 s,30个循环后;72℃延伸 8 m in.PCR产物经1.0%的琼脂糖凝胶电泳分析,由天根生物科技有限公司测序[12].将菌株的 16S rDNA序列在 GenBank核酸序列数据库中进行序列同源性比较.

B io log自动微生物鉴定系统利用微生物对 95种不同碳源的代谢情况来鉴定菌种,即各种菌形成各自特有的代谢指纹图谱,在培养 24 h后将其置于B io log读数仪上与标准数据库进行对比,读取结果[13].

1.4.3 气体 N2O的测定

测定条件:检测器温度 (TD)350℃,分离柱温度 (TC)50℃,载气流速 (fC)20mL/m in.在该条件〔相对标准偏差 (CV)=1.05%〕下经试验测定,气袋能基本满足短期N2O气体样品的保存,可用于现场取样近期分析.

采用 GC-ECD法测定过程中 N2O产出量[14],每隔 0.5 h在发酵罐排气口处用 100mL玻璃注射器缓慢匀速抽取气体,并立即注入事先用高纯氮清洗过并抽成真空的 500mL气袋中,待测.测定时用10mL气体样品锁式进样器从气袋中准确抽取一定量气体进行 GC-ECD分析.采用 Varian 3800气相色谱仪;10m ci63N i电子捕获检测器 (ECD);3m×3 mm不锈钢柱,采用 2根 Po rapak Q(80~100目,孔径为 0.15~0.18mm)填充柱,一根为 1 m ×2 mm的前置柱,另一根为 3m×2mm的分析柱.

试验中对倒手抽取气体的可靠性进行了验证:用注射器抽取ρ(N2O)为 17.69 m g/m3的标准气体100mL注入气袋中,再抽出注射到分析仪器中,连续测定 3次,3次试验数据的平均值为 17.31 m g/m3,图 1为试验中用到的标准曲线,其线性系数为0.999 3.

N2O逸出量为气相中N2O含量和溶于水体中的N2O含量之和.采用图解积分的方法对系统的气相中N2O逸出量进行计算:设相邻 2个浓度值的中值为该时间段的逸出平均浓度,乘以该时间段的曝气流量即为该时间段内气体发生量,各时间段内气体发生量之和,即为一个培养周期内 N2O逸出量;依据亨利定律计算溶解于液相中的N2O逸出量[15].

2 结果与分析

2.1 高效脱氮的异养硝化 -好氧反硝化菌株的筛选

根椐 1.3.1节方法,从 SBR反应器中的活性污泥中分离得到 10株 BTB阳性菌,依次命名为W YLW 1-1~W YLW 1-10.对所筛 10株菌进行革兰氏染色,发现其全部为革兰氏阳性菌,形态有长杆及短杆状.

对 10株菌按照 1.3.2节进行反硝化能力测定.结果表明,其中有 4株好氧反硝化菌生长速度较快,且NO3--N去除率和 TN去除率较高.4株菌分别为W YLW 1-3,W YLW 1-4,W YLW 1-6和W YLW 1-7.在此基础上,按照 1.3.3节的方法对 4株菌进行异养硝化性能测定,4株菌的硝化和反硝化性能见表 1.由表 1可知,W YLW 1-3,W YLW 1-4和W YLW 1-6的NH4+-N去除率及 TN去除率均在50%以上.确认分离出 3株异养硝化 -好氧反硝化菌.

表 1 4株菌的硝化和反硝化性能Tab le 1 N itrification and denitrification perform ance of four bacterial strains

在好氧条件下,W YLW 1-6经 4 d培养后NO3--N去除率为 72.19%,反硝化过程中 NO2--N产生量很少,最大值仅为 1.52m g/L,因而 4 d后的TN去除率达到 72.12%,说明该菌株具有良好的反硝化能力,证实菌株W YLW 1-6确实是好氧反硝化菌.此外,W YLW 1-6的异养硝化性能良好,而且该菌株在硝化、反硝化过程中,ρ(NO2--N)一直保持在较低的水平,最高不超过 3.2 m g/L.由刘俊女[15]的研究可知,NO2--N的累积与脱氮中间产物 N2O的生成呈正相关关系,而该试验中的 NO2--N的累积量很小,推断脱氮过程最主要终产物将是 N2.在反硝化、硝化性能测定过程中,CODCr去除率分别为85.6%和74.3%.

图 1 N2O的标准曲线Fig.1 The standard curve ofN2O

2.2 菌株W YLW 1-6的生物学特征

2.2.1 菌株W YLW 1-6的形态及生理生化特征

W YLW 1-6的菌落为灰色,圆形,直径 3~5 mm,光泽度很好,无突起.细胞为革兰氏阳性杆菌,产芽孢,无鞭毛,有运动性,适宜在 20~65℃内生长,可耐受 2%的 NaC l浓度,pH生长范围 5.6~8.5.生理生化特征结果:有氧化酶、蛋白酶、明胶酶,无接触酶.M-R试验阳性,V-P试验阴性,能发生吲哚反应,能氧化乙醇.菌株的电镜照片见图2.

图 2 菌株W YLW 1-6的电镜照片(20 000×)Fig.2 Electronm icroscope ofW YLW 1-6 strain(20 000×)

2.2.2 菌株W YLW 1-6的 16S rRNA基因序列分析和 B io log试验

对菌株W YLW 1-6进行 16S rRNA序列测定,其序列长度为1 440 bp.与标准数据库进行比对,与其具有较高同源性的标准菌株为 Bacillus cereus strain ATCC 21281,相似性为 99%.同时对该菌株进行了 B io log试验,发现与其相似的菌属为 Bacillus cereus,相似度 0.644(相似度大于 0.5,表明菌株鉴定结果的可信度较高[13]),该菌株可利用的最佳碳源为腺苷.2种试验方法的结果一致,因此确定W YLW 1-6为蜡状芽孢杆菌 (Bacillus cereus).

2.3 菌株W YLW 1-6异养硝化 -好氧反硝化性能

为了优选菌株 W YLW 1-6的培养条件,按照

1.3.4 节的方法对 W YLW 1-6设计 L4(23)的正交试验,结果见表 2.+-N最大去除率为指标,各因素影响的主次顺序为ρ(NH4+-N)>碳源>ρ(CODCr)/ρ(N).对应的最优条件:琥珀酸钠,ρ(CODCr)/ρ(N)为20,ρ(NH4+-N)为80 m g/L;4组试验中,NH4+-N去除率最高可达 93.80%,CODCr去除率均在 80%以上,证明该菌株确实进行了异养硝化作用,而且发现菌株W YLW 1-6对碳源琥珀酸钠利用情况最好.

在 4组正交试验条件下,仅能够检测出很少量的NO2--N和NO3--N,ρ(NO2--N)最大积累量为2.06m g/L.进一步说明了该菌株可以进行硝化作用,同时也进行了好氧反硝化作用.在优选条件下,该菌的 NH4+-N去除率为 95.21%,高于正交试验中 4个条件下的最大去除率,证明经过分析的优选条件确实可以提高菌株的硝化 -反硝化性能.从各试验条件下 A600和 NH4+-N去除率可以看出,在优选条件下W YLW 1-6生长适应性很强,在 12 h时已经开始启动.因为硝化作用启动迅速,这样整个硝化作用的过程缩短,会使得完成脱氮作用的时间也大大缩短,因此脱氮效率得以提高.

2.4 优选条件下W YLW 1-6发酵罐扩大培养

2.4.1 W YLW 1-6发酵罐扩大培养的液相脱氮产物分析

由图 3可见,W YLW 1-6在经发酵罐扩大培养,反应 56 h后,溶液中的ρ(NH4+-N)有大幅度的降低.初始ρ(NH4+-N)为 84.58 m g/L,56 h后ρ(NH4+-N)降为 2.38 m g/L,NH4+-N去除率达97.19%,TN去除率为 96.63%,脱氮效果良好.与该菌株的摇瓶培养相比,其 NH4+-N去除率提高了1.98%.最大 A600也有所提高,从 0.796提高到

由表 2的极差分析发现,以 NH40.838.由图 3可以看出,通过发酵罐培养,该菌株的适应环境能力提高,并且硝化作用启动迅速,比在摇瓶培养的条件下的启动时间提早了 8 h.过程中菌株利用和消耗碳源显著.ρ(CODCr)从初始的1 565.20m g/L降到培养结束时的 165.60 m g/L,减少了1 399.60m g/L,CODCr去除率达 89.4%,NO3--N和NO2--N积累少.微生物的脱氮作用实质上就是酶的催化反应过程[16],W YLW 1-6能够达到脱除NH4+-N的目的,且同时 NO3--N和NO2--N积累很少,可以推断该菌具有完整的脱氮酶系统,可进行从NH4+-N→NO3--N→NO2--N→脱氮气体产物这一完整的硝化 -反硝化过程.

表 2 W YLW 1-6的 L 4(23)正交试验结果分析Table 2 Analysis tab le of L4(23)O rthogonal experim entofW YLW 1-6

图 3 W YLW 1-6在发酵罐培养下各参数随时间的变化Fig.3 The param eter's cu rve under ferm en tation pot's condition ofW YLW 1-6

2.4.2 W YLW 1-6发酵罐扩大培养产 N2O气体分析

采用 1.4.3节中的 N2O测定及计算方法,得到N2O逸出量 (见表 3).由表 3可见,W YLW 1-6产生的N2O是微量的.生物学控制 N2O逸出的方法即选择脱氮效果好并可将脱氮反应进行至完全生成 N2的菌株,一般来说对异养硝化 -好氧反硝化菌株的关注点仅停留在控制反硝化到气体产物这一环节,至此认为已经能达到去除废水中氮的目的,但是对于气体产物是N2O还是N2的研究却不多.反硝化反应过程包括 4个还原步骤,即(涉及 5种含氮物质,其中后 3种物质是气体).由于气体NO的毒性很大,菌株为了自身不受伤害,N ir和 Nor还原酶基本成对出现,因此一般脱氮产物是N2O或N2.

由表 3可见,从液相脱氮和 N2O产生情况来看,W YLW 1-6应该具备反硝化反应全部的 4种酶,而且 Nor还原酶位点需要非常接近 Nos还原酶位点,使得产生 N2O的同时能够迅速被 Nos还原酶催化还原为N2.

表 3 发酵罐培养条件下的 N2O的逸出情况Table 3 The em ission ofN2O ofW YLW 1-6 in erm entation pot

3 结论

a.利用BTB平板培养基和性能测定,分离筛选出 4株异养硝化 -好氧反硝化菌,其中W YLW 1-6脱氮性能尤为突出.经鉴定,该菌株属于蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus).

b.在好氧条件下,W YLW 1-6能够高效脱氮.正交及优选试验表明,W YLW 1-6生长适应性强.用发酵罐对W YLW 1-6进行扩大培养后,NH4+-N去除率可达 97.19%.N2O-N逸出量占水中脱除 TN的 0.598%.与摇瓶培养相比,NH4+-N去除率提高了 1.98%,而且适应环境能力提高,硝化作用快速启动,主要因为 Nar和 N ir还原酶的活性高,过程中产生的NO3-和NO2-在这些酶的作用下被迅速还原.该菌株有着良好的潜在工程应用价值.

c.W YLW 1-6是一株高效脱氮且 N2O逸出量低的异养硝化 -好氧反硝化菌,W YLW 1-6的 Nor还原酶位点应该非常接近 Nos还原酶位点,使得脱氮过程中产生的 N2O同时能够迅速被 Nos还原酶催化还原为 N2.W YLW 1-6可用于构建一个低 N2O逸出的高效脱氮菌系,实现 N2O生物控逸之目的.产生量的影响[J].中国环境科学,2007,27(5):633-637.

[1] MARSHALL S.Production and decomposition of nitrous oxide during biological denitrification[J].W ater Environ Res,1998,70:1096-1098.

[2] 刘秀红,彭永臻,马涛,等.硝化类型对污水脱氮过程中 N2O

[3] PARK K Y,INAMOR IY,M IZUOCH IM,et a l.Em ission and contro l of nitrous oxide from a biologicalwastewater treatment system w ith interm ittent aeration[J].Journal of B ioscience and B ioengineering,2000,90(3):247-252.

[4] PATUREAU D,ZUM STEIN E,DELGENES P,et a l.Aerobic denitrification iso lation from diverse natural and managed ecosystem s[J].M icrob Ecol,2000,39:145-152.

[5] K IM Y J,YOSH IZAWA M,TAKENAKA S,et a l.Isolation and cu lture conditions of a Klebsiella pneum oniae strain can utilize ammonium and nitrate ions sim ultaneously w ith controlled iron andmolybdate ion concentrations[J].B iotechnol,2002,66(5):996-1001.

[6] 王弘宇,马放,杨开,魏利,等.两株异养硝化细菌的氨氮去除特性[J].中国环境科学,2009,29(1):47-52.

[7] 刘晶晶,汪苹.一株异养硝化 -好氧反硝化菌的脱氮性能研究[J].环境科学研究,2008,21(3):121-125.

[8] 张朝晖,吕锡武,沈耀良.污水硝化过程中 N2O逸出控制的理论与实践[J].环境污染治理技术与设备,2005,6(12):42-47.

[9] 刘晶晶,汪苹,马洁峰.一株产生低水平量 N2O的好氧反硝化菌[J].环境科学与技术,2008,31(5):26-29.

[10] TAKAYA N,MAR IA A B C S,YASUSH I S,et a l.Aerobie denitrifieation bacteria that p roduce low levels of nitrous oxide[J].App l and EnvironM ierobio l,2003,69(6):3152-3157.

[11] 国家环境保护总局.水和废水检测分析方法[M].4版.北京:中国环境科学出版社,2003.

[12] 迪芬巴赫 CW,德弗克斯勒 G S.PCR技术试验指南[M].北京:化学工业出版社,2006.

[13] 程池,杨梅,李金霞.B iolog微生物自动分析系统:细菌鉴定操作规程的研究[J].食品与发酵工业,2006,32(5):50-54.

[14] 刘俊女,汪苹,马洁峰.GC-ECD方法测定废水生物脱氮释放的 N2O[J].环境化学,2006,25(3):377-378.

[15] 刘俊女.好氧反硝化系统 N2O控逸工艺研究[D].北京:北京工商大学,2006.

[16] JOO H S,H IRA IM,SHODA M.Characteristics of ammonium removal by heterotrophic nitrification-aerobic denitrification by A lca ligenes faeca lis No.4[J].Journal of B ioscience and B ioengineering,2005,100(2):184-191.

Sc reen ing and Iden tifica tion o f a He te ro troph ic N itrifica tion-ae robic D en itrifica tion S tra in w ith N2O Em ission Con tro lAbility

Y IN M ing-rui,WANG Ping,L IU Jian-nan,WANG Lei,L IAo-bo
Schoo lof Chem ical and Environm ental Engineering,Beijing Techno logy and BusinessUniversity,Beijing 100048,China

By using BTB m edium and m easuring nitrification-denitrification characteristics,three heterotrophic nitrification-aerobic denitrification strains were iso lated from a laboratory-m atured SBR reactor.Among them,strain W YLW 1-6 exhibited the highest nitrification-denitrification ability.Based on the analysisof the 16S rDNA gene sequence and the detection of B io log,strainW YLW 1-6 was identified as Bacillus cereus.To research the best hetero trophic nitrification-aerobic denitrification cond itions of strainW YLW 1-6,an orthogonal experim ent of L4(23)was designed in shake flask cu ltivation.The results showed that them axim um removal rate of ammonia nitrogenwas95.21%.Under the op tim al conditions,strainW YLW 1-6 could grow and adap t to the condition rap id ly after inocu lating into thewater.To expand cu lture andm easure the yield of N2O,strainW YLW 1-6 was cultured in ferm entor;the removal ratesof ammonia nitrogen and TN were 97.19% and 96.63% respectively,and total p roduction of N2O was 1.8492 m g,which accounted for 0.598%of the removed TN.Strain W YLW 1-6 can accom p lish the who le bio-denitrification p rocess independently,removing nitrogen efficiently and yielding low N2O.This strain can be used to build a comp lex strain comm unity of low N2O em ission and high nitrogen removal,while realizing bio-contro lofN2O em issions.

Bacillus cereus;heterotrophic nitrification-aerobic denitrification;ferm ento r;bio-contro lofN2O em ission

X501

A

1001-6929(2010)04-0515-06

2009-08-31

2009-12-21

国家“十一五”科技支撑计划项目 (2007BAK36B07);国家高技术产业发展项目(内发改高技字[2008]163号)

尹 明 锐 (1985 -),女,内 蒙 古 赤 峰 人,shery032@yahoo.com.cn.

*责任作者,汪苹 (1953-),女,上海人,教授,主要从事水污染控制研究,wangp@th.btbu.edu.cn

(责任编辑:孔 欣)

猜你喜欢

异养发酵罐还原酶
餐厨废水和固渣厌氧发酵试验研究
发酵罐不锈钢换热盘管泄漏失效分析
四氢叶酸还原酶基因多态性与冠心病严重程度的相关性
异养同化降解氯代烃的研究现状、微生物代谢特性及展望
利用计算流体力学技术分析啤酒发酵罐构型对温度和流动的影响
30L发酵罐培养枯草芽孢杆菌产高密度芽孢的研究
发酵液中酮基还原酶活性测定方法的构建
羰基还原酶不对称还原®-6-氰基-5-羟基-3-羰基己酸叔丁酯
醛糖还原酶与炎症性疾病
海洋异养细菌对无机氮吸收的研究