生物膜反應(yīng)器和一株代爾夫特菌脫氮特性研究.pdf

1、在高密度精養(yǎng)模式下，氨氮超標(biāo)是水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)面臨的一個嚴(yán)峻問題。本課題以水體氮素去除為出發(fā)點，通過單一反應(yīng)器內(nèi)短程硝化反硝化過程的啟動，探索開發(fā)符合國內(nèi)工廠化養(yǎng)殖需求的新型生物脫氮工藝，同時擬通過微生物技術(shù)手段得到能快速降水體氨氮濃度的菌株來達(dá)到應(yīng)急使用的目的，研究結(jié)果如下。
　　1在兩個不同溶氧(DissolvedOxygen，DO)條件的自制生物膜反應(yīng)器中接種精養(yǎng)魚塘底泥進(jìn)行富集培養(yǎng)，以期啟動同步短程硝化反硝化過程。富集過程中記

2、錄不同低DO反應(yīng)器(反應(yīng)器1:0.8mg/L＜DO＜1.0mg/L和反應(yīng)器2:0.4mg/L＜DO＜0.6mg/L)的出水NH4+-N、NO2--N和NO3--N變化。經(jīng)過179d運(yùn)行后，兩反應(yīng)器NH4+-N去除率達(dá)80％以上，出水NO2--N低至檢測限以下。運(yùn)行過程中反應(yīng)器1中有NO3-積累，最高濃度達(dá)6mg/L;反應(yīng)器2中沒有NO3-積累。利用熒光定量PCR技術(shù)定量了富集培養(yǎng)前后氨氧化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌密度和厭氧氨氧化細(xì)菌數(shù)量。兩反應(yīng)

3、器中均未檢出厭氧氨氧化菌;反應(yīng)器1中的氨氧化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌濃度分別增加了12倍和12.3倍;反應(yīng)器2中的氨氧化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌濃度分別增加了53.4倍和8.3倍。綜合上述結(jié)果判斷反應(yīng)器1啟動了全程硝化反硝化過程，而反應(yīng)器2啟動了同步短程硝化反硝化過程。
　　2從武漢張畢湖藕池及養(yǎng)殖區(qū)采集表層底泥，采用逐級稀釋和劃線分離法，以亞硝化無機(jī)鹽培養(yǎng)液體及瓊脂培養(yǎng)基分離和篩選微生物菌株。分離得到20株菌，有一株能高效脫氮;當(dāng)菌液使用濃度O

4、D600為0.425±0.04時，對氨氮濃度為14mg/L的體系而言，17h后氨氮去除率達(dá)到85％，此時100℃加熱體系2min后氨氮恢復(fù)到初始水平，認(rèn)為該菌株對氨氮的去除機(jī)理為吸附絮凝。生理生化鑒定表明此菌株為革蘭氏陰性菌，不產(chǎn)芽胞，Blast同源性檢索結(jié)果表明，該菌株16SrDNA部分序列與Genbank中的代爾夫特模式菌株DelftialacustriDSM21246T(Accession62759)16SrDNA部分序列同源性為

5、100％，可以認(rèn)為該菌株為代爾夫特菌，將其命名為DF10，對其絮凝劑產(chǎn)生和活性因素進(jìn)行了研究，結(jié)果如下:
　　1)培養(yǎng)基組分決定菌株氨氮絮凝能力。在基礎(chǔ)無機(jī)鹽液體培養(yǎng)基中菌體不生長。當(dāng)菌液使用濃度OD600為0.425±0.04時，對氨氮濃度為14mg/L的體系而言，基礎(chǔ)無機(jī)鹽固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)的菌株最高氨氮絮凝率為85％，添加0.1g/L乙酰胺的平板上菌株最高氨氮絮凝率為63％，添加0.1g/L檸檬酸的平板上的菌株最高氨氮絮凝率為

6、27％;缺乏碳酸鈉的平板培養(yǎng)基上菌株不能生長，缺乏硫酸銨的平板培養(yǎng)基上菌株能生長但對氨氮無絮凝效果，LB固體培養(yǎng)基上菌株生長快速，在液體培養(yǎng)基中向外界釋放氨氮。
　　2)不同的菌體使用濃度會影響絮凝效果。當(dāng)制備的菌懸液濃度OD600為(0.798±0.03)×5時，以氨氮濃度為14mg/L的無機(jī)鹽培養(yǎng)體系為例，投加菌液占體系總體積的40％時，氨氮絮凝效果最好，在17h內(nèi)達(dá)到96％的去除效果;投加菌液占體系總體積的20％時，氨氮最高

7、去除率為85％;投加菌液占體系總體積的10％和5％時，氨氮最高去除率分別為62％和20％。
　　3)搖床轉(zhuǎn)速對菌株DF10的絮凝效果沒有顯著性影響。
　　4)溫度對DF10的絮凝效果有顯著影響，30℃-36℃時絮凝效果最好。
　　5)起始氨濃度對菌株DF10的絮凝效果有顯著影響。初始氨氮濃度為28mg/L時氨氮絮凝濃度最高，可達(dá)15.42±0.03mg/L，初始氨氮濃度為7mg/L、14mg/L和42mg/L時最高氨氮