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本研究从宝鸡市某景观水体底泥中富集筛选并分离纯化出1株可在低碳氮比（C/N）条件下进行高效生物脱氮的反硝化细菌,对其进行了分子生物学鉴定,并研究了其在低碳氮比条件下的生物脱氮特性,同时结合细菌在低碳氮比条件下的聚集成膜特点,研究了其成膜产物的生物脱氮应用效果。16SrDNA菌种鉴定结果表明,该菌属于丛毛单胞菌属（Comamonas sp.）,将其命名为YSF15。在C/N=2.5的条件下,菌株YSF15表现出了良好的生物脱氮能力,可在18 h内去除94.01%的硝酸盐且未出现亚硝酸盐的积累。在葡萄糖、乙酸钠和丁二酸钠等三种常见碳源中,适合菌株YSF15生物脱氮的最佳碳源为乙酸钠;设置不同的pH梯度探讨环境酸碱性对菌株脱氮的影响,结果表明在整个生物脱氮周期内,菌株在碱性条件下的硝酸盐去除率均高于酸性条件下的去除率;选择1%,5%和10%（V/V）三个接菌量梯度来探讨最佳反硝化的接菌量,与之对应的硝酸盐去除率分别为40.12%,61.73%和93.83%;设置了不同温度以考察环境温度对菌株YSF15生物脱氮的影响,结果表明30℃更接近YSF15的最适反应温度。进行了响应曲面（RSM）实验以求进一步优化菌株生物脱氮条件,设计了三个变量水平,分别是:初始盐酸盐浓度（15、25、35 mg/L）;温度（20.00,30.00,40.00℃）和pH（5.00,7.00,9.00）,以硝酸盐去除率作为响应量,最终分析表明在低碳氮比环境下,菌株YSF15的最佳反硝化条件为:初始硝酸盐浓度21.92mg/L,温度29.98℃,pH=8.34。进行了低碳氮比条件下的氮平衡实验以研究菌株YSF15的脱氮途径,结果表明,细胞内氮在反应前后含量分别为1.07±0.05 mg/L和1.12±0.02 mg/L,无明显变化;同时未观察到NH4+-N积累,表明细胞同化不是YSF15的主要脱氮途径。因此,选择亚硝酸还原酶（Ni R）、一氧化氮还原酶（No R）及一氧化二氮还原酶（No S）等三种反硝化过程中的关键基因进行PCR扩增实验。PCR扩增结果表明,在菌株YSF15内存在nir S,nor B和nos Z三种基因,可初步证明菌株YSF15的生物脱氮遵循NO3--N→NO2--N→NO→N2O→N2途径。随后,探讨了细菌胞外聚合物（EPS）在细菌低碳氮比生物脱氮中的作用。结果表明,菌株YSF15释放的细菌胞外聚合物（EPS）的主要组分为多糖和蛋白质。在细菌的生物脱氮过程中,EPS的含量释放情况与硝酸盐的浓度成反比,并且滞后于亚硝酸盐含量的变化,对亚硝酸的还原起到了促进作用。随后,设置了不同的营养梯度条件（硝酸盐浓度与碳氮比）以探究EPS在不同营养状况下的变化规律。结果表明,在营养物质不断丰富时,多糖和蛋白质含量均呈现出下降趋势,多糖含量从10.44 mg/L下降至4.72mg/L,蛋白质含量从3.12 mg/L下降至1.79 mg/L;而随着C/N的逐渐降低（从5:1到1:1）,EPS中的多糖含量从3.58 mg/L上升至17.09 mg/L,蛋白质含量从2.31mg/L上升至9.26 mg/L。之后,为证明菌株所释放的EPS确实能够作为替代电子供体进而帮助反硝化,以EPS提取物作为碳源（不投加外界有机碳源）进行脱氮实验,结果表明硝酸盐浓度从23.56 mg/L将至13.12 mg/L,证实了EPS的替代碳源作用。同时,也利用扫描电子显微镜及荧光分光光度计对上述实验过程中EPS的含量变化进行了观测。在菌株YSF15的培育过程中,观察到在培养装置中出现了某种具备一定机械强度,且可在溶液中来回运动的薄膜状物质。初步判断该物质可能是由于菌株YSF15大量释放EPS而产生的细菌聚合体。首先,对该膜状物质的硝酸盐去除性能进行了研究,结果表明,硝酸盐含量从初始的17.46 mg/L逐渐下降至6.78 mg/L,去除率达61.17%,证实了该聚集膜的反硝化效果。随后,将该聚集膜收集至一处培养瓶内,设置三种影响因素,C/N梯度为2:1和2.5:1和3:1;HRT梯度为2h,4h和6h;硝酸盐浓度梯度为15、20、25 mg/L,运行了27个周期,以观察其脱氮性能。结果表明,在整个周期内,反应器运行工况良好。在C/N=2、硝酸盐浓度为20 mg/L条件下,4小时可以实现90%以上的硝酸盐去除。当HRT=6 h时,各种工况条件下均能实现对硝酸盐的有效去除;但当HRT减少至2h时,去除率下降至70%左右。且在整个工作周期内,亚硝酸盐未出现明显的累积。随后选取第13周期作为稳定期条件进行运行,其设置条件为:碳氮比=2.5:1、初始硝酸盐浓度20mg/L和HRT=6 h。稳定期运行期间,平均硝酸盐去除率为95.22%,平均亚硝酸盐转化率为1.56%,最大硝酸盐去除率为95.97%(3.42 mg·L-1·h-1)。整个稳定期内出水的平均亚硝酸盐含量为0.32 mg/L,未出现亚硝酸盐积累,实现了低碳氮比条件下的稳定运行。高通量测序分析表明随着反应器的持续运行,菌株YSF15所代表的丛毛单胞菌属（Comamonas sp.）表现出了良好的适应性,含量不断上升,为反应器在低C/N条件下去除硝酸盐提供支持。