Pseudomonas stutzeri XL-2的脫氮性能、成膜特性及在生物膜-SBR中的強(qiáng)化應(yīng)用.pdf

1、隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類生產(chǎn)和生活活動(dòng)排出的大量含氮物質(zhì)不僅破壞了水生生態(tài)環(huán)境，還嚴(yán)重威脅到人體健康。含氮污染物的有效去除是當(dāng)下亟待解決的難題。由于傳統(tǒng)的脫氮方式存在硝化速率低、構(gòu)筑物復(fù)雜、耗時(shí)長等問題，已不能滿足對高濃度含氮廢水去除的需求。近年來發(fā)展起來的異養(yǎng)硝化-好氧反硝化脫氮理論，為生物脫氮提供了一條簡便、快捷的途徑。
　　本研究對一株施氏假單胞菌（Pseudomonas stutzeri XL-2）的脫氮性能及其生物膜形成

2、特性進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)上，對菌株XL-2生物膜形成的最佳環(huán)境條件進(jìn)行探索；然后將該菌投加到生物膜-SBR反應(yīng)器中，考察其對反應(yīng)器填料掛膜效果和脫氮效果的強(qiáng)化作用，為兼具成膜能力和脫氮能力菌株在今后實(shí)際污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用提供了一定的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。
　　在不同氮源中考察菌株P(guān)seudomonas stutzeri XL-2的脫氮性能，并結(jié)合氮平衡數(shù)據(jù)證明菌株XL-2具有良好的異養(yǎng)硝化-好氧反硝化能力。在50 mg/L的NH4+

3、-N培養(yǎng)基中，菌株XL-2表現(xiàn)出了異養(yǎng)硝化和好氧反硝化能力，NH4+-N及TN的去除率分別為53%和47%；在20 mg/L的NO3--N培養(yǎng)基中，菌株XL-2展現(xiàn)了高效的好氧反硝化能力，9 h內(nèi)對NO3--N和TN的去除率分別為87.4%和65.4%，NO3--N最大降解速率為2.48 mg L-1h-1；在20 mg/L的NO2--N培養(yǎng)基中，菌株XL-2也展現(xiàn)了高效的好氧反硝化能力，12 h內(nèi)對NO2--N去除率高達(dá)99.9%，N

4、O2--N平均去除速率為2.34 mg L-1 h-1。在50 mg/L的NH4+-N和20 mg/L的NO3--N混合氮源培養(yǎng)基中，菌株XL-2能同步進(jìn)行硝化和反硝化，NH4+-N和TN去除率分別為99%和94%，NH4+-N和TN去除率均比以單一氮源時(shí)高。
　　對菌株 Pseudomonas stutzeri XL-2的成膜能力及與生物膜形成有關(guān)細(xì)胞特性（運(yùn)動(dòng)能力、疏水性、自聚集能力、EPS）進(jìn)行研究，結(jié)果表明：菌株XL-2能

5、在微量滴定板與液體培養(yǎng)基接觸內(nèi)側(cè)、液體培養(yǎng)基與空氣接觸表面均形成生物膜，且在培養(yǎng)24 h時(shí)的生物膜形成量最高；菌株XL-2不僅具有很強(qiáng)的游動(dòng)能力和群集能力，還具有一定的蹭行運(yùn)動(dòng)能力；菌株XL-2具有較強(qiáng)的自聚集能力、疏水能力及較高的胞外聚合物（EPS）含量。進(jìn)一步分析表明：菌株XL-2的自聚集能力、疏水性和 EPS中蛋白質(zhì)含量在菌株培養(yǎng)過程中的變化趨勢高度一致相關(guān)。緊密結(jié)合型EPS（TB-EPS）對菌株XL-2的自聚集能力、疏水性和絮凝

6、能力均有明顯的促進(jìn)作用。
　　對影響生物膜形成的環(huán)境因素進(jìn)行研究，確定了生物膜適宜的培養(yǎng)條件：溫度為30℃，pH為7，碳源為乙酸鈉，適宜的Ca2+、Mg2+濃度分別為1 mM和10 mM。蛋白質(zhì)的酰胺基和多糖、核酸類基團(tuán)是EPS吸附Mg2+的主要官能團(tuán)；蛋白質(zhì)的酰胺基是EPS吸附Ca2+的主要官能團(tuán)。此外，1 mM Ca2+和10 mM Mg2+不僅對菌株XL-2疏水性、自聚集能力均有提高作用，而且還能顯著提高EPS的絮凝作用。<

7、br>　　將菌株XL-2投加到生物膜-SBR反應(yīng)器中考察其對填料掛膜及脫氮效果的強(qiáng)化作用。結(jié)果表明：填料掛膜過程中，反應(yīng)器SBR1（投加菌株XL-2）中填料的掛膜速率、掛膜量和脫氮能力明顯高于反應(yīng)器SBR2（未投加菌株XL-2）。2組反應(yīng)器掛膜期間，反應(yīng)器內(nèi)的NH4+-N、TN和COD的去除率隨著填料掛膜量的增加而不斷升高。其中SBR1反應(yīng)器NH4+-N去除率比SBR2高3%左右，COD平均去除率比SBR2高5~10%左右，TN平均去除