随着焦化行业的迅速发展,大量焦化废水排入水体,对水环境造成的影响日益严重。焦化废水是典型的难降解有机工业废水,其成分复杂、性质稳定,含有多种难降解有机污染物,如多环芳香族化合物、酚、苯、吡啶、吲哚、喹啉以及含硫的杂环化合物等。焦化废水中含有高浓度氨氮,会引起水体富营养化,威胁生态环境与人体健康。因此有效的降解氨氮是处理焦化废水的关键技术,新型生物脱氮技术弥补了传统脱氮工艺的不足,能够经济高效的处理焦化废水。异养硝化与好氧反硝化的提出进一步丰富了生物脱氮理论,因此对异养硝化菌的脱氮性能与生长代谢特性的研究为新型生物脱氮工艺的实际应用提供了理论支持与参考依据。本实验采用实验室自行筛选分离纯化的两株异养硝化菌,粪产碱杆菌C16（Alcaligenes faecalis C16）和不动杆菌 Y1（Acinetobacter sp.Y1）,通过绘制这两株菌的生长曲线与氨氧化曲线发现,不同异养硝化菌的生长情况和脱氮性能不同。菌株Y1较C16生长更快速旺盛,两株菌均在24h内充分生长,且均能高效降解氨氮,其48h脱氮率分别高达94.7%和99%。在氨氧化过程中,菌株C16积累一定的亚硝（NO₂^--N含量为14.442mg/L）和羟胺（NH2OH-N含量最大为18.496mg/L）,而菌株Y1几乎不积累亚硝和羟胺,两株菌均同时具有好氧反硝化,且菌株Y1反硝化能力更强。本实验于不同理化条件下,测定菌株C16粗酶液中的乙醛酸循环中关键酶活性,探索乙醛酸循环中关键酶的特性,得出其最适温度、pH、底物浓度等特性,为后续实验提供理论基础。其中,异柠檬酸裂解酶（ICL;isocitrate lyase）的最适pH为7.7,最适温度为30℃,最适底物浓度取异柠檬酸浓度为1.8mmol/L;而苹果酸合成酶（MS;malate synthetase）的最适pH为8.0,最适温度为30℃,最适底物浓度取乙醛酸浓度为3mmol/L。且异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶的活性均受Mg²⁺的影响。为了探索异养硝化菌对碳源的依赖性,本实验分别采用葡萄糖、甘油、蔗糖、琥珀酸、乙醇、延胡索酸、苹果酸、丙酮酸、乙酸钠和柠檬酸钠10种碳源为单一碳源,分别测定菌株C16和Y1在不同碳源条件下的生长情况、脱氮性能以及乙醛酸循环中关键酶活性。实验结果表明,菌株C16不能利用葡萄糖、甘油、蔗糖和乙醇进行生长,而以延胡索酸为碳源时,生长情况最好,OD₆₀₀值达到0.920,且菌株C16的生长均伴随着硝化作用;而菌株Y1能够适应更多的有机碳源,仅不能利用葡萄糖和乙醇,以丙酮酸为碳源时,菌株Y1生长情况最好,OD₆₀₀值达到1.146,但是以甘油和蔗糖为单一碳源时,菌株Y1虽然有一定程度的生长,但是不脱氮。在不同碳源条件下,异养硝化菌的脱氮性能与乙醛酸循环中关键酶活性呈正相关,当异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶活性提高时,菌株的脱氮率也相应提高,而当这两种关键酶没有活性时,菌株不能进行异养脱氮,即异养硝化菌的脱氮效果与乙醛酸循环密切相关。向培养基中分别加入不同浓度的Mg²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺,分析不同金属离子条件下,异养硝化菌的生长情况、脱氮性能及乙醛酸循环。实验结果表明,异养硝化菌的生长情况和脱氮性能严格依赖于金属离子的种类和浓度。Mg²⁺和Fe²⁺能够促进菌株C16和Y1的生长和脱氮效果;Cu²⁺和Zn²⁺抑制两株菌株的生长和脱氮,且浓度越大,抑制越显著;低浓度的Mn²⁺促进菌株C16的生长及脱氮效果,却对菌株Y1几乎没有影响。向异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶反应体系中分别加入0.1mmol/L的Mg²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺,分别测定其酶活性,研究金属离子对乙醛酸循环的影响。结果发现,Mg²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺促进了菌株C16乙醛酸循环中关键酶活性,Cu²⁺、Zn²⁺不同程度的抑制了菌株C16乙醛酸循环中关键酶;Mg²⁺、Fe²⁺不同程度的促进了菌株Y1乙醛酸循环中关键酶活性,而Cu²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺不同程度的抑制了菌株Y1乙醛酸循环中关键酶。为了进一步研究异养硝化菌的脱氮性能与其乙醛酸循环的关联,向培养基中加入1mmol/L的Mg²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺,以原培养基为对照,将菌株C16和Y1培养至对数期,分别测定其脱氮率和乙醛酸循环中关键酶活性,实验结果表明,Mg²⁺和Fe²⁺对菌株脱氮性能和乙醛酸循环的促进作用最明显,而Cu²⁺明显抑制了两株菌株的脱氮率与乙醛酸循环酶活性,当两株菌株的乙醛酸循环中关键酶活性提高时,其脱氮率也相应提高,即异养硝化菌的脱氮性能与乙醛酸循环中关键酶活性呈正相关。