作者：2017级本科生 徐然，黄家鑫 环境学院
指导老师：王慧 环境学院
关键词：生物脱氮，异养硝化，好氧反硝化
摘要
异养硝化好氧反硝化菌（HN-AD菌）的发现为生物脱氮提供了新的思路。传统的生物脱氮采用硝化和反硝化两步反应，硝化菌为自养菌，生长速度较为缓慢，而反硝化菌需要厌氧环境，所以需要两个反应池，并在生物处理前采取预处理步骤。HN-AD菌可以利用碳源，且在有氧的环境下完成同步硝化反硝化，生长速度快，脱氮效率较高，能够解决传统方式的问题，受到了越来越多的关注。本研究旨在从污水处理厂活性污泥中筛选、分理出一株具有异养硝化好氧反硝化特性的菌株，并计划研究其脱氮性能，尝试用于处理实际污水，评价其应用的可能性和可行性。
异养硝化好氧反硝化菌的研究进展
在1983年，异养硝化好氧反硝化菌被发现，随后相关研究逐渐增多，发现了多种不同种属的HN-AD 菌，包括假单胞菌、不动杆菌等。目前的研究还停留在实验室阶段，包括筛选高效菌株，或对菌株进行驯化，得到更高的脱氮效率；研究不同实验条件对菌株脱氮效率的影响，主要影响因素包括碳源氮源比例、碳源种类、温度、pH值、溶解氧等；或研究菌株的氮代谢途径，研究相关酶系等。通过已有研究，发现HN-AD菌有很高的脱氮效率，且在作用过程中没有硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的大量积累，还在部分研究中发现菌株具有更好的耐低温、耐贫营养、能处理高浓度氨氮等特性。虽然在对HN-AD菌的脱氮机理和实际投入应用上还缺少研究支持，但不可否认，HN-AD菌具有很好的工程应用价值和前景。
一株异养硝化好氧反硝化菌的筛选
本课题组拟从污水厂污泥中分离一株具有异养硝化好氧反硝化功能的菌株。分别采用含氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的富集液，富集三代，用含溴百里酚蓝的培养基筛选具有反硝化作用的细菌，再进行分离纯化5代，得到39株菌。
图1 分离纯化过程
通过定量测定其对氨氮和总氮的脱氮效果，筛选出一株脱氮效率最高的菌株，其具有能利用碳源，在有氧条件下进行同步硝化反硝化作用的能力。
图2 39株菌株的筛选
经鉴定，该菌株为革兰氏阴性菌，通过电镜照片确定其为杆菌，后续还应鉴定其所属种属。
图3 菌株电镜照片
脱氮性能探究
计划对该菌株的脱氮性能进行定量探究，分别测定菌株在以氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮为唯一氮源的培养基中生长导致的各项指标变化，根据已完成的预实验设置高浓度和低浓度两个浓度值，以8小时为单位测定48小时内溶液中氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮的浓度，以及细菌生长情况和碳源利用情况，从而评价该菌株的生长情况、脱氮效率、脱氮速率等。计划再利用该菌株处理生活污水和景观废水，对应高浓度和低浓度的含氮量，测试在实际污水处理中该菌株是否能发挥作用，并设置处理灭菌污水组作为对比，测试该菌株能否与其他细菌产生协同作用，评价该菌株实际应用的可行性。
