高氨氮降解菌的筛选、鉴定及氨氮降解条件研究

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近年来,氮素污染物是造成水体污染和富营养化的主要原因之一,因此加强废水脱氮研究尤为重要。大量研究表明,光合细菌、硝化细菌、诺卡氏菌及芽孢杆菌等均对养殖水体中的氨氮具有较强的降解能力。本研究以广州市某养猪场废水为实验材料,旨在筛选出高氨氮降解优势菌株,对其进行菌种鉴定,研究其在模拟废水和养殖废水中的氨氮降解特性,为养殖废水氨氮降解提供优良的土著菌种。主要研究内容如下:(1)先后从养殖废水中筛选到两株高氨氮降解菌,编号分别为A2、C5,结合形态学、生理生化特征、分子生物学鉴定及计算机模拟DDH分析,将菌株A2和C5分别鉴定为Bacillus tequilensis和B.subtilis subsp.stercoris。(2)通过对模拟废水和养殖废水中的碳源、碳氮比、接种量等九种条件因素,设计单因素试验,分析菌株A2和C5在不同条件下的氨氮降解特性,探究其最佳生长条件。通过条件优化,菌株A2和C5分别在初始氨氮浓度为848 mg/L、488 mg/L的模拟废水,培养72 h后氨氮降解率分别为40.7%、78.1%,表明菌株A2和C5均具有高强度的氨氮耐受性。菌株A2在养殖废水中的氨氮降解效果不如C5稳定,但在初始氨氮浓度较高的养殖废水中可以保持较高的氨氮降解率,通过单因素试验结果,菌株A2在900mg/L的氨氮浓度时,72 h的降解率达到85.3%。(3)对模拟废水设计的正交试验,当以A2为实验菌株时,各因素对其氨氮降解率影响程度由大到小依次为:温度>p H>接种量>C/N>碳源,且最优实验条件为:温度42℃,p H为10,接种量8%,C/N为5,碳源为乙酸钠;当以C5为实验菌株时,各因素对其氨氮降解率影响程度由大到小依次为:碳源>p H>转速>接种量>C/N。且最优实验条件为:碳源为淀粉,p H为9,转速160 rpm,接种量10%,C/N为20。(4)对养殖废水设计的正交试验,当以A2为实验菌株时,各因素对其氨氮降解率影响程度由大到小依次为:接种量>p H>转速>C/N>碳源,且最优实验条件为:接种量5%,p H为7,转速160 rpm,C/N为10,碳源为柠檬酸钠;当以C5为实验菌株时,各因素对其氨氮降解率影响程度由大到小依次为:C/N>p H>转速>碳源>接种量,且最优实验条件为:C/N为20,p H为7,转速120 rpm,碳源为柠檬酸钠,接种量3%。(5)通过正交试验以及正交试验结果验证,在模拟废水中,菌株A2和C5均具有较高的氨氮降解能力。培养72 h时,菌株A2和C5在最优条件下的氨氮降解率分别为78.4%、86.8%;在养殖废水中培养72 h时,菌株A2和C5的氨氮降解率分别为95%、94.7%,亦表明两株菌具有良好的废水处理应用价值。
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