好氧反硝化菌株Enterobacter cloacae strain HNR的分離篩選及脫氮性能研究.pdf

1、好氧反硝化是指反硝化細菌在好氧條件下將硝態(tài)氮或者亞硝態(tài)氮轉化成氣態(tài)氮產(chǎn)物的生物脫氮過程。好氧反硝化脫氮技術的發(fā)現(xiàn)使得傳統(tǒng)脫氮工藝中的硝化和反硝化過程同時在一個好氧環(huán)境中完成成為可能。本文以一株具有好氧反硝化功能的脫氮細菌為研究對象，研究其生理生化特征、優(yōu)化其脫氮的最佳培養(yǎng)條件、考察不同氮濃度負荷對其脫氮效果的影響、探究其好氧反硝化脫氮過程關鍵酶的理化特性，旨在為好氧反硝化細菌的實際應用提供理論依據(jù)和實驗基礎。主要研究結果如下：
　

2、　采用平板劃線分離和液體選擇培養(yǎng)的方法從傳統(tǒng)脫氮工藝二沉池的活性污泥中篩選得到一株具有好氧反硝化功能的功能菌株HNR。該菌株為短粗桿菌，整個菌落為乳白色半透明的圓形，表面光滑濕潤，菌落直徑2~5mm。經(jīng)過細胞形態(tài)、生理生化實驗以及16SrRNA基因序列鑒定，得出菌株HNR屬于Enterobactercloacae（陰溝腸桿菌）菌屬。
　　采用響應曲面法優(yōu)化菌株HNR的最佳脫氮培養(yǎng)條件，實驗結果表明：菌株HNR好氧反硝化脫氮的最佳p

3、H范圍為7.3~8.3，最佳C/N范圍為10~13，最佳溫度范圍為25~30℃，最佳搖床轉速范圍為120~140rpm。根據(jù)DesignExpert8.05的優(yōu)化選擇功能，預測得到菌株HNR最優(yōu)的脫氮培養(yǎng)條件：C/N為11.3、pH為7.8、搖床轉速為137rpm、溫度為27.8℃，在此條件下菌株HNR好氧反硝化對總氮的去除率最高。經(jīng)實驗驗證得出該預測結果可靠。
　　Logistic方程模型可以用來擬合菌株HNR的生長曲線，其生長

4、特征符合一般微生物的生長規(guī)律。在最優(yōu)脫氮培養(yǎng)條件下，以葡萄糖作為碳源，分別設置氮濃度為100、200、300mg/L三個濃度梯度進行脫氮性能測試實驗，結果顯示菌株HNR對總氮的去除率分別為90.9％、81.5%、73.6%；對TOC的去除率分別為81.5%、77.7%、65.2%。在整個脫氮過程中pH呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，反應的中間產(chǎn)物沒有明顯的積累。
　　對菌株HNR反硝化過程中的關鍵酶進行酶活性測定實驗和基因擴增實驗的實驗結

5、果表明：Nar的活力比為0.0688U/mgprotein，實驗所得到Nar基因片段長度為880bp，可以編碼含有290個氨基酸殘基的蛋白，該蛋白為堿性、親水性、不存在跨膜區(qū)的蛋白片段。Nir的活力比為0.0054U/mgprotein，實驗所得到Nir基因片段長度為1331bp，可以編碼含有364個氨基酸殘基的蛋白，該蛋白為酸性、親水性、不存在跨膜區(qū)的蛋白片段。兩種關鍵酶的超高活力比和理化特征也進一步解釋了HNR菌在好氧反硝化過程中對