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随着社会经济的快速发展和人口增长,氮化合物的排放量急剧增加,已成为水环境的主要污染之一,危及全球生态环境,引起各界的关注和重视。生物脱氮是目前应用最广泛的脱氮技术,但这一脱氮过程需要不同微生物共同实现。 本文根据水生丛毛单胞菌Comamonas aquatica LNL3具有短程硝化以及短程反硝化的特性,采用好氧和兼氧相结合的方式研究了流化床反应器启动Comamonas aquatica LNL3短程反硝化过程,探讨了该菌种在不同条件下的反硝化情况,采用曲面响应法分析了环境因子(温度、pH、C/N和DO)对该菌种短程反硝化的影响以及优化其生长条件;并探索Comamonas aquatica LNL3转化不同无机氮的机制,提出该菌种的脱氮模型,以期为该菌种的工程化应用提供理论支持,主要研究结论如下: (1)采用好氧和兼氧相结合的方式在流化床反应器中启动Comamonas aquaticaLNL3短程反硝化过程,可增强菌种对亚硝态氮的适应性和耐冲击负荷能力,亚硝态氮去除率在90%以上;短程反硝化速率在进水浓度为200mg/L时达到最大值。 (2)聚合物Poly(HEA)-Poly(HEMA)作为固定化载体,具有良好的生物相容性,适宜微生物的生长和固定化;SEM和FT-IR实验表明微生物成功增殖,生物量约为1.072×104(nmol P/g干重载体),合计为大肠杆菌(E.coli)大小的细胞约为1.072×1012个。 (3)采用曲面响应法考察温度、pH、C/N和DO对短程反硝化速率的影响;实验表明:曲面响应法适于参数水平的优化,建立的二次函数模型与实际数据具有很高的拟合度(p<0.0001);对短程反硝化速率影响大小顺序是DO>温度>C/N>pH,温度和DO与短程反硝化速率有显著相关性;短程反硝化的适宜条件是温度31.5℃,pH=8.41,C/N=5,DO=3.37mg/L。 (4) Comamonas aquatica LNL3短程硝化和短程反硝化条件相差不大,菌种可在同一系统中实现氨氮的去除过程。 (5) Comamonas aquatica LNL3具有好氧反硝化特性,适宜在好氧条件下生长,且对亚硝态氮的转化速率远大于对氨氮的转化速率。 (6) Comamonas aquatica LNL3对氨氮,亚硝态氮和硝态氮都具有转化效果,并提出转化模型。相对于传统的短程硝化反硝化过程,本菌种脱氮过程具有广泛的基质来源,无需添加中和剂等优势。