【摘 要】
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天然橡胶是重要的工业原料和战略资源,但天然橡胶加工过程会产生大量高浓度的氨氮有机废水,直接排放会对环境造成严重污染。目前,针对天然橡胶废水中氮素处理主要采用经济、绿色且便宜的生物脱氮技术。而随着异养硝化-好氧反硝化菌（Heterotrophic nitrification-Aerobic denitrification strain,HNADs）的发现和研究,分离筛选出具有特殊环境良好适应性,氮去
【基金项目】
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海南省重点研发计划（ZDYF2021XDNY181）; 山东海景天环保科技股份公司横向课题（HD-KYH-2021340）
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天然橡胶是重要的工业原料和战略资源,但天然橡胶加工过程会产生大量高浓度的氨氮有机废水,直接排放会对环境造成严重污染。目前,针对天然橡胶废水中氮素处理主要采用经济、绿色且便宜的生物脱氮技术。而随着异养硝化-好氧反硝化菌（Heterotrophic nitrification-Aerobic denitrification strain,HNADs）的发现和研究,分离筛选出具有特殊环境良好适应性,氮去除速率较好的HNAD菌株具有重要的实际意义。本研究从天然橡胶加工废水中分离到一株脱氮效果明显的异养硝化-好氧反硝化菌株,通过16S r RNA序列分析和细胞形态特征初步鉴定为芽孢杆菌属（Bacillus sp.）,将其命名为JD-7。然后探究了不同因素对于JD-7脱氮能力的影响,结果表明菌株的最适碳源为丁二酸钠并且其具有良好的氨氮耐受性,在浓度为1000 mg/L的环境中仍生长良好,达到54.02%的氨氮去除率。同时通过响应面分析得出菌株在温度30.35℃,p H值为7.85,C/N比为6.13时具有最佳脱氮效果。菌株JD-7对于三种无机氮（NH4+-N、NO2--N和NO3--N）均具有去除能力,其中对于氨态氮的去除能力最强,可达到91.25%且脱氮过程中无亚硝酸盐的累积。而对于硝态氮和亚硝态氮的去除效率分别为44.39%和50.06%。当在混合氮源中培养时JD-7会优先利用氨氮其次选择硝态氮。为了应对天然橡胶废水的复杂水质,我们选择用海藻酸钠（sodium alginate,SA）和聚乙烯醇（polyvinyl alcohol,PVA）作为复合载体,对JD-7进行固定化包埋。通过固定条件优化,发现当海藻酸钠质量浓度为2%,聚乙烯醇为6%,氯化钙为4%时,制备的固定小球最佳。在实际橡胶废水中菌株JD-7展现出较强的适应性且在原始废水中的氨氮的去除速率可达到131.48 mg/（L·d）。在氮平衡实验水体中7.55%的初始氨态氮转化为胞内氮,而85.28%的氮被以气体的形式去除。并且功能酶基因分析得出菌株中含有硝酸盐还原酶基因,一氧化氮还原酶基因以及氧化亚氮还原酶基因,进一步证明了菌株具有反硝化作用。综上所述,异养硝化-好氧反硝化菌JD-7具有高效的脱氮性能,可以作为天然橡胶废水处理工艺的新型菌种。菌株培养条件和脱氮特性为工业应用提供了理论基础。而菌株的脱氮代谢途径探究和全基因组分析可以为进一步阐述异养硝化-好氧反硝化菌的脱氮机制提供借鉴。
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