论文部分内容阅读
本文证实了兼具异养硝化和好氧反硝化性能细菌的存在,并对其脱氮能力和脱氮产物进行研究,为污水脱氮引入全新的概念,进一步为同步硝化反硝化现象提供了微生物学上的依据。传统生物脱氮过程研究的注意力主要集中于脱氮效率,而产物往往被忽略。近年来发现NO、N2O在某些脱氮过程中将达到30%以上,研究表明,人类活动是全球N2O浓度上升的一个重要原因,而污水处理过程则被认为是一个潜在的人为源。本文在前期初筛异养硝化-好氧反硝化菌的基础上,挑选五株菌进行培养条件优选,以期提高菌株的脱氮能力及高氨氮浓度的耐受力;并通过培养过程中的N元素平衡进行脱氮产物研究,筛选N2O产出少的优良菌株。培养条件的优选通过L9（34）正交实验进行。选取的因素（水平级）分别为COD/N（15、20、25）、温度（20、30、35℃）,转速（90、130、180r/min,摇床转速对应的溶解氧为:3.76-6.59mg/L）和pH（5.0、7.0、9.0）;其他条件有以柠檬酸三钠为碳源,硫酸铵为氨氮氮源,并加少许硝基氮,初始TN浓度100mg/L左右。经过培养条件优选,五株菌（WXZ-2、8、9、15、17）的最大氨氮去除率分别为:94.87%、96.30%、98.50%、92.22%和95.82%,TN去除率为95.27%、93.81%、98.69%、92.86%和96.46%,与初筛结果相比,氨氮去除率显著提高40%左右,且五株菌达到最大氨氮、TN去除率的培养时间分别为32、16、83、76、61小时,均小于初筛实验的120小时,也小于文献报道的菌株Bacillus sp. LY（120小时）和Alcaligenes faecalis No.4（93小时）。另外,五株菌的最大氨氮、TN去除率均高于文献报道的Bacillus sp. LY（85.7%、53.4%）,尤其WXZ-2和WXZ-8的最大氨氮去除速度分别为12.14 mg/（L·h）和7.83 mg/（L·h）,大于目前文献报道的最优菌Alcaligenes faecalis No.4（4.7mg/（L·h））。总体而言,五株菌均具有很高的氨氮、TN去除率,较高的氨氮去除速度,大大减少了反应时间,特别是WXZ-2、8,与其余菌株相比具有极大的优势性。菌株WXZ-8和WXZ-17能够适应正交九组实验中的绝大部分实验条件,具有很强的环境适应性,且优选培养条件下氨氮、TN去除率也都高于93%,因此采用逐步提高初始氨氮浓度法（100、200、400、900mg/L）,对菌株WXZ-8、17的耐受力强化驯化。实验发现,随着初始氨氮浓度的提高,NH4+-N、TN去除率确有下降,当NH4+-N浓度提高至872897mg/L,144h培养时,WXZ-17和WXZ-8的NH4+-N和TN去除率分别为36%、26.30%和51%、44.49%。但是两株菌的最大氨氮去除速度仍保持高于100 mg/（L·d）,说明菌株有很强的氨氮耐受力,有着潜在的处理高浓度氨氮废水的工程应用价值。通过对密封摇瓶反应体系内液相（NH4+-N、NO3--N、NO2--N）、固相（菌体生物氮Nbio）、气相（N2O、N2）全组分的平衡测算进行脱氮产物研究。发现菌株WXZ-8、2、17在硝化、反硝化过程中产生的最主要气体是脱氮终产物N2,而有害的中间气体产物N2O的产生量极少,N2O和N2分别仅占总氮去除量的0.02%-0.05%和47%-52%;同时,N2占脱氮气体产物含量的比例高达99%。因此,菌株WXZ-8、WXZ-2和WXZ-17是三株高效、产生低水平量N2O的性能良好的异养硝化-好氧反硝化菌,其性能远远优于目前文献报道值。