耐盐异养硝化—好氧反硝化菌的筛选方法与脱氮机制及其生物强化短程硝化系统的研究

研究了一种新的富集驯化耐盐异养硝化-好氧反硝化菌的方法。采用高C/N、逐渐降低DO、菌体对数生长期转接以及增加培养液中海水比例的方式完成了耐盐异养硝化菌的富集和驯化,并分离出38株异养硝化-好氧反硝化菌。经复筛得到1株高效耐盐异养硝化-好氧反硝化菌,命名为qy37。通过对菌株qy37的形态观察、生理生化试验和16S rDNA序列分析,确定其为假单胞菌属(Pseudomonas)。对菌株qy37的异养硝化作用和好氧反硝化作用的机制进行了比较。在以NH4Cl为氮源的异养硝化系统内,该菌32 h内使NH4+-N由138.52 mg/L降至7.88mg/L, COD由2408.39 mg/L降至1177.49 mg/L, NH2OH最大积累量为9.42 mg/L, NO2--N最大积累量仅为0.02 mg/L,推测该菌将NH2OH直接转化为N2O和N2从系统中脱除。在以NaNO2为氮源的好氧反硝化系统内,该菌24 h内使NO2--N由109.25 mg/L降至2.59 mg/L, NH2OH最大积累量为3.28 mg/L。好氧反硝化系统与异养硝化系统相比菌体生长量高,TN去除率低,COD消耗量低,NH2OH积累量低,并且检测到NO3--N的积累。认为好氧反硝化在菌体生长和能量利用方面比异养硝化更有效率。对异养硝化-好氧反硝化混合系统进行了研究。在异养硝化-好氧反硝化混合系统内,16 h NH4+-N去除速率比异养硝化系统提高了37.31%。混合系统的NH2OH积累量低于异养硝化系统和好氧反硝化系统,但N2O产出量高于二者。这些研究可为异养硝化-好氧反硝化菌在污水处理工程中的应用提供参考。对异养硝化-好氧反硝化菌应用于短程硝化系统的可行性进行了研究。采用生物强化技术将4株高效异养硝化-好氧反硝化菌投入耐盐短程硝化污泥中,考察了其对含海水污水的SBR短程硝化系统的强化效果,并比较了强化系统与原系统的差异性。结果表明,强化系统的NO2--N最大积累量比原系统降低34.92%,而且到达NO2--N最大积累量的时间比原系统提前2 h。强化系统的TN和COD在硝化段中后期持续降低,硝化结束时其TN和COD去除率比原系统高出15.24%和5.39%, NH4+-N去除率和亚硝化率比原系统高出6.85%和14.47%。强化系统的pH比原系统高0.46,而ORP低25.84 mV。认为强化系统的性能提升是强化菌的异养硝化作用和好氧反硝化作用引起的。当受到70%海水盐度冲击时,强化系统的稳定性高于原系统,强化菌的加入有效的抑制了系统从短程硝化向全程硝化转变的趋势。在强化系统与原系统运行的各阶段,强化菌种的数量发生了变化,且随着系统排泥强化菌大量流失。本研究为异养硝化-好氧反硝化菌应用于短程脱氮系统的可行性提供理论参考。