[背景]好氧反硝化是指在有氧条件下进行反硝化作用,使得硝化和反硝化过程能够在同一反应器中同时发生,是废水脱氮最具竞争力的技术.红树林湿地中蕴藏着丰富的微生物资源,分布着大量好氧反硝化微生物.[目的]了解耐盐微生物的脱氮机制,为含盐废水生物脱氮的工程实践提供理论依据,对一株分离于红树林湿地中的耐盐好氧细菌A63的硝酸盐异化还原能力进行分析.[方法]利用形态学特征及16S rRNA基因序列测定分析,对其种属进行了鉴定,采用单因子实验测定该菌在不同环境因子下的硝酸盐还原能力,并对其反硝化脱氮条件进行了优化.[结果]初步判定该菌株为卓贝儿氏菌(Zobellella sp.),其能在盐度0％-10％、pH 5.0-10.0、温度20-40℃范围内进行反硝化脱氮和硝酸盐异化还原为氨(dissimilatory nitrate reduction to ammonium,DNRA)作用.菌株A63最适生长碳源为柠檬酸钠(1.2 g/L),适宜脱氮盐度为3％、pH 7.0-7.5、温度30-35℃,且C/N为10.在最适脱氮条件下,该菌株12 h内能将培养基中208.8 mg/L硝态氮降至0,且仅有少量铵态氮生成,无亚硝态氮积累,脱氮率高达99％.此外,该菌株在高盐度、低C/N比、弱酸性和低温等不利生境中DNRA作用显著.[结论]细菌A63生长范围宽,脱氮效率显著,适用于海水养殖废水处理.研究为今后开发高效含盐废水生物脱氮工艺奠定了基础,对于加深氮素转化规律的认识、丰富生物脱氮理论有着重要意义.

从实验室定向驯化的活性污泥中分离筛选出一株具有异养硝化-好氧反硝化功能的菌株TS-1.通过生理生化及16S rRNA基因序列鉴定其为脱氮副球菌,通过单因素和正交实验对其去除NH4+-N的最佳条件进行优化,并通过对比进一步探究其在不同氮源条件下对各形态无机氮的去除规律.结果表明该菌株最适碳源为丁二酸钠,最佳C/N为15,最佳接种量为5％,最适温度为30℃、pH为8.0.以初始浓度约为100 mg/L的NH4+-N、NO3-N和NO2-N分别为单一氮源时,菌株TS-1对各形态氮的去除率为97.49％、100％和95.94％;维持各形态氮初始浓度不变,将其两两混合时发现混合氮源中若包含NO2-N会使菌株OD600值达到最大值所用时间延长,氮源中含有NH4+-N会降低菌株对其他形态氮源的去除率,以及NO3-N的添加会使菌株对NH4+-N的去除能力降低;3种形态氮源同时存在的条件下,该菌对各氮源去除能力由强至弱为NO2-N＞NH4+-N＞NO3-N.本研究从活性污泥中分离筛选出一株具有高效异养硝化-好氧反硝化功能的菌株TS-1,通过研究碳源、氮源、温度、pH得到了最佳降解条件,可为废水短程脱氮提供参考.

为解决低C/N值含氮废水在处理过程中碱度和碳源不足的问题,通过电极电势调控的方式干预氨氧化脱氮及生物膜电化学活性.在处理碱度不足(1.0 g/L NaHCO3)的低C/N含氮废水时,外加正电势+0.3、+0.4、+0.6 V(vs Ag/AgCl),系统氨氧化率分别为54.59％、59.31％、37.97％,相较于不加电势体系(70.79％),最大降低了46.24％;外加负电势-0.6、-0.8、-1.0 V(vs Ag/AgCl)时,氨氧化率分别为93.41％、79.27％、83.23％,相较于不加电势时最大提高了31.95％;但总氮去除率在正负电势条件下均有提高,与对照组(9.38％)相比,最高总氮去除率为23.47％,达对照组的2.5倍.CV扫描结果显示,外加电势后工作电极生物膜在-0.25 V至-0.35 V范围出现还原峰,对照组无明显峰出现,且电流相较对照组更大,对比说明外加电势能够调控生物膜的电化学活性.16S rRNA分析发现,对比未加电势,外加电极电势后电极生物膜中的放线菌门相对丰度减少,变形菌门和绿弯菌门相对丰度增加,Nitrosomonas sp.、Nitrosospira sp.、Bradyrhizobiaceae sp.及Rhodanobacter sp.等具有氨氧化和反硝化作用的菌属被同步富集.本研究基于脱氮菌组成及其电化学活性,推测存在硝化/反硝化氮素转化的直接种间电子传递(DIET)途径,促进了低C/N值废水脱氮.