脱氮微生物的筛选及其脱氮性能研究

摘要

目前，环境氮素污染问题严重，由此引起的湖泊富营养化污染日趋严重，藻类死亡降解释放三氮物质，使水体中的氮素含量居高不下。采用打捞的方式，将藻类移出水体，降低了水体的氮素水平。而关于打捞蓝藻的资源化处理，国内已在厌氧发酵产沼气方面进行了大量研究。在产沼气过程中，降低产气中的氮气比例、提高甲烷比例成为研究重点。高效脱氮微生物的研究，不仅可应用于氮素环境污染的治理，也可以降低沼气发酵中的氮气比例。本实验目的在于筛选出具有氨化作用、硝化作用与反硝化作用的微生物，研究各微生物的特性，并将其应用于蓝藻脱氮研究中，为实现能源利用提供科学依据与参考。
　　 本文以巢湖底泥为菌种来源，筛选分离出氨化细菌、硝化细菌与反硝化细菌。经初筛与复筛选取氨化、硝化、反硝化效果较好的菌株，分别为菌株A5，菌株X5，菌株F3和F6。菌株A5、X5的革兰氏染色结果分别为革兰氏阴性和革兰氏阳性。经过生理生化鉴定和16SrDNA鉴定，硝化细菌X5属于芽孢杆菌属(Bacillus sp.)。菌株X5与枯草芽孢杆菌（Bacillus subtlis）的16SrDNA序列相似性达到100％。
　　 通过生物量测定、动力学研究以及初始pH值、温度、接种量等单因子实验分析，氨化细菌A5与硝化细菌X5的实验结果如下：
　　 (1)菌株A5在培养24h后达到最大生物量，其氨氮生成率在36h时为最佳。A5氨化作用最佳初始pH值为7.0～8.0，最适温度为35℃左右，最佳接种量为4％。
　　 (2)菌株X5在培养16h后生物量和氨氮转化率均达到最高。X5氨氮转化作用的最佳碳源为D-果糖，最佳氮源为草酸铵，最适初始pH值为7.0～8.0，最适温度为25℃～35℃，最佳接种量为6％。
　　 将筛选所得的菌株A5、X5、F3和F6按氨化作用、硝化作用与反硝化作用的阶段顺序加入到蓝藻发酵装置中，进行蓝藻脱氮处理。实验结果表明，经过脱氮微生物处理，蓝藻中的氮素含量确有下降；气相色谱测定N2含量升高，最高达到92.23％。