异养硝化-好氧反硝化菌Acinetobacter johnsonii sp.N26的脱氮性能及代谢途径

摘要

【背景】水体中含氮物质的大量累积会造成水体富营养化、水生生物死亡等问题,严重威胁水生态环境,制约我国环境保护的持续发展。【目的】为去除生活污水中的含氮污染物,从羊粪堆肥中筛选出了一株具有异养硝化-好氧反硝化功能的细菌——约氏不动杆菌Acinetobacter johnsonii sp.N26,研究其脱氮性能和代谢途径。【方法】测定菌株N26在氨氮和硝态氮中的生长和脱氮曲线,通过单因素试验对其脱氮性能进行优化,通过氮平衡分析和功能基因鉴定研究其脱氮代谢途径。【结果】生长和脱氮曲线表明,菌株N26对初始浓度均为50 mg/L的氨氮和硝态氮的去除速度快、效率高,其中9 h内对氨氮的去除效率为95.5%,最大去除速率为5.330 mg/(L·h);15 h内对硝态氮的去除效率为93.6%,最大去除速率为3.147 mg/(L·h),且最终仅有少量硝酸盐、亚硝酸盐积累。脱氮性能优化结果表明,该菌株的最适氮源为氯化铵,最适碳源为丁二酸钠,最适温度为30℃,最适接种量为15%,最适pH值为8.0−9.0,最适碳氮比为15,最适转速为120 r/min,最适氮负荷≤300 mg/L(氨氮)。氮平衡分析和功能基因鉴定结果表明,该菌种的脱氮不仅是异养硝化-好氧反硝化过程,还是一个短程硝化-反硝化过程,其脱氮代谢途径为NH_(4)^(+)-N→NO_(2)−-N→NO→N_(2)O→N_(2)和NO_(3)^(−)-N→NO_(2)−-N→NO→N_(2)O→N_(2)。【结论】Acinetobacter johnsonii sp.N26菌株具有优异的脱氮特性,在治理水体氨氮污染方面具备应用潜力,该结果可为异养硝化-好氧反硝化微生物应用于生活污水的生物脱氮处理提供理论依据。