论文部分内容阅读
含氮废水的超标排放造成水体富营养化日趋严重，因此经济有效的去除水体中氮素是环境治理的关键。生物脱氮工艺因其高效率、低成本以及二次污染小等特点被认为是最佳的脱氮方法。而异养硝化-好氧反硝化作为一种生物脱氮新工艺，是目前废水脱氮方面的研究热点。含氮废水来源广泛，如焦化、石化、钢铁及钒、钨钼、镍钴、稀土等有色行业排出的废水，此类废水中同时含有高浓度的氨氮和大量的金属离子，而金属离子对微生物有毒害作用，因而影响脱氮效率。 本文报道了一株从山西省晋中市益兴焦化股份有限公司的焦化废水中筛得的高效异养硝化-好氧反硝化细菌，并深入考察了菌株的异养硝化和好氧反硝化性能，此外，探讨了菌株应用于焦化废水的降解效果，以期为今后的实际工程应用提供技术指导。 研究结论如下： 1.分离出一株异养硝化-好氧反硝化细菌，通过形态学观察、生理生化实验并结合16S rDNA基因序列分析，鉴定该菌株为贪铜菌（Cupriavidus sp.），命名为S1。 2.菌株S1的异养硝化特性实验表明，24 h内NH4+-N的降解率高达99.68％，最大去除速率为10.43 mg/L/h，TN的降解率为98.69%，在硝化过程中几乎无硝氮和亚硝氮的积累。S1的好氧反硝化特性研究表明，24 h内NO3-N和NO2-N的去除率分别为98.03%和99.81%，最大转化速率分别为8.64 mg/L/h和8.36 mg/L/h，TN的去除率分别为97.4%和96.51%。气体检测结果表明，以NH4+-N、NO3--N和NO2-N为氮源时，N2是主要的异养硝化好氧反硝化产物，证明S1确实具有异养硝化好氧反硝化的能力。S1可以直接利用有机氮进行生长代谢。 3.同步硝化反硝化研究表明，当(NH4)2SO4和NaNO3或者(NH4)2SO4和NaNO2同时作为氮源时，菌株S1都能将体系内的氮完全脱除。三种氮源中，S1会优先降解NH4+-N。 4.菌株S1的最适脱氮条件为：温度28.67 oC，初始pH7.44，摇床转速133.3 rpm，碳源丙酮酸钠。较高的C/N比有利于NH4+-N的去除，且菌株对于高浓度氨氮和苯酚具有较强的耐受能力。 5.考察了Cu2+、Zn2+、Ni2+和Cr6+对S1氨氮降解性能的影响，研究表明：Zn2+和Ni2+在一定浓度范围内对脱氮性能无抑制作用，而Cu2+对S1的脱氮性能的毒害作用随浓度增加而增大，Cr6+对细菌的毒害作用最大。浓度为10 mg/L时四种金属离子对S1异养脱氮性能抑制程度强弱顺序为Cr6+>Cu2+>Ni2+>Zn2+。与一般的异养硝化细菌相比，S1对金属有一定耐受性。 6.利用菌株组合构建异养硝化好氧反硝化功能菌NCB(S1+Y1+W4)，处理稀释后的焦化废水，发现复合菌具有高效的氨氮去除能力。复合菌对NH4+-N、苯酚和COD降解率在144 h后分别达到50%、40%和50%左右。利用菌丝球对复合菌进行固定，固定化微生物的降解性能显著提高，NH4+-N、苯酚和COD去除率较固定化前提高了24.69%、60%和10.56%左右。说明将复合固定化微生物应用于焦化废水的处理具有潜在的研究价值。