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(xì)菌在好氧條件下將硝態(tài)氮或者亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化成氣態(tài)氮產(chǎn)物的生物脫氮過(guò)程。好氧反硝化脫氮技術(shù)的發(fā)現(xiàn)使得傳統(tǒng)脫氮工藝中的硝化和反硝化過(guò)程同時(shí)在一個(gè)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(xì)菌為研究對(duì)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(fù)荷對(duì)其脫氮效果的影響、探究其好氧反硝化脫氮過(guò)程關(guān)鍵酶的理化特性，旨在為好氧反硝化細(xì)菌的實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。主要研究結(jié)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(gè)菌落為乳白色半透明的圓形，表面光滑濕潤(rùn)，菌落直徑2~5mm。經(jīng)過(guò)細(xì)胞形態(tài)、生理生化實(shí)驗(yàn)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(yīng)曲面法優(yōu)化菌株HNR的最佳脫氮培養(yǎng)條件，實(shí)驗(yàn)結(jié)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(zhuǎn)速范圍為120~140rpm。根據(jù)DesignExpert8.05的優(yōu)化選擇功能，預(yù)測(cè)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(zhuǎn)速為137rpm、溫度為27.8℃，在此條件下菌株HNR好氧反硝化對(duì)總氮的去除率最高。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出該預(yù)測(cè)結(jié)果可靠。
　　Logistic方程模型可以用來(lái)擬合菌株HNR的生長(zhǎng)曲線，其生長(zhǎng)

4、特征符合一般微生物的生長(zhǎng)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(shè)置氮濃度為100、200、300mg/L三個(gè)濃度梯度進(jìn)行脫氮性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示菌株HNR對(duì)總氮的去除率分別為90.9％、81.5%、73.6%；對(duì)TOC的去除率分別為81.5%、77.7%、65.2%。在整個(gè)脫氮過(guò)程中pH呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，反應(yīng)的中間產(chǎn)物沒(méi)有明顯的積累。
　　對(duì)菌株HNR反硝化過(guò)程中的關(guān)鍵酶進(jìn)行酶活性測(cè)定實(shí)驗(yàn)和基因擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)

5、果表明：Nar的活力比為0.0688U/mgprotein，實(shí)驗(yàn)所得到Nar基因片段長(zhǎng)度為880bp，可以編碼含有290個(gè)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(shí)驗(yàn)所得到Nir基因片段長(zhǎng)度為1331bp，可以編碼含有364個(gè)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(guān)鍵酶的超高活力比和理化特征也進(jìn)一步解釋了HNR菌在好氧反硝化過(guò)程中對(duì)