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氮氧化物(NOx)是主要的大气污染物之一,也是《国家环境保护“十二五”规划》中明确的四项约束性指标之一。研究和开发有效的烟气脱硝新技术迫在眉睫。本论文针对生物脱硝的关键微生物一反硝化菌开展了研究。分离筛选到一株有效的好氧反硝化菌,分析了其反硝化活性;用紫外诱变法对其进行改良,提高其反硝化能力;并针对其工业化的应用,研究了菌株在固定化状态下的反硝化性能。
(1)从活性污泥中筛选得到一株好氧反硝化菌菌株YS。理化分析表明菌株YS为革兰氏染色阴性杆菌,杆状,在培养基上菌落颜色为白色,菌落呈小型单个菌落,凸起,不透明,表面光滑,边缘整齐。其16S rDNA基因序列与典型的反硝化菌产碱菌属中的反硝化产碱菌(Alcaligenes denitrificans)相似性达99％,综合其外部形态特征、生理生化特征以及16S rDNA系统发育学分析,YS可鉴定为反硝化产碱菌(Alcaligenes denitrificans)。
(2)紫外诱变筛选得到突变菌株TB。理化分析表明菌株TB为革兰氏染色阴性杆菌,呈杆状,在培养基上菌落颜色为白色,菌落呈小型单个菌落,凸起,不透明,表面光滑,边缘整齐。其16S rDNA基因序列与典型的反硝化菌产碱菌属中的反硝化产碱菌(Alcaligenes denitrificans)相似性达99%,综合其外部形态特征、生理生化特征以及16S rDNA系统发育学分析,TB鉴定为反硝化产碱菌(Alcaligenes denitrificans)。
(3)菌株反硝化性能测试表明,菌株TB的反硝化能力得到改善。在相同实验条件下,菌株TB对硝酸根的去除能力可从菌株YS的87%提高至93%,培养基中的亚硝酸根浓度从212.48mg.L-1减少到37.62mg.L-1,去除率从15%快速提高至85%,表明菌株TB对亚硝酸根的去除能力大幅提高,且传代前后菌株TB对硝酸根和亚硝酸根的去除率变化不大,遗传稳定性较好。对两菌株的反硝化性能影响因素的研究比较发现菌株YS的最适条件为:接种量1.5%左右,pH为6,C/N比为11,碳源为葡萄糖;而菌株TB的最适条件为:接种量1.5%左右,pH为9,C/N比为10,碳源为琥珀酸钠。
(4)对菌株进行了固定化研究。考察了菌株固定化后的反硝化性能及影响因素,发现固定态比游离态更适应于弱酸或弱碱的环境。但以其他条件为变量时,固定态细胞的反硝化率均略低于游离态,固定态YS和TB反硝化率平均降低了3%和2%。对于不同的影响条件,同一菌株的不同状态的变化趋势相同。固定态菌株YS的最佳反应条件为:接种量1.5%左右,pH为6,C/N比为11,碳源为葡萄糖;固定态菌株TB的最佳反应条件为:接种量1.5%左右,pH为9,C/N比为10,碳源为琥珀酸钠。