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水环境质量日益恶化,水体富营养化现象日趋严重,高效、快速去除水中氮素是当今水污染防治领域的一个重要课题。传统生物脱氮过程的不连续性和低效率,极大地限制了生物脱氮技术的应用和发展,而异养硝化-好氧反硝化菌的发现克服了这一缺点,为生物脱氮技术提供了新的思路。本论文围绕异养硝化-好氧反硝化菌的脱氮特性展开了深入的分析,以期为废水生物脱氮领域的基础性研究提供理论依据和技术支持。(1)本实验从好氧活性污泥中筛选出一株异养硝化-好氧反硝化菌YX02,经生物学鉴定和16Sr DNA同源性分析,确定该菌为伯克氏菌属(Burkholderia sp.)。该菌最适宜的脱氮条件为:碳源为琥珀酸钠、温度为30℃、p H为7.0、C/N比为10.5、转速为120r/min。异养硝化时,72h内该菌对氨氮的去除率为88.7%;好氧反硝化时,72h内该菌对硝态氮的去除率为55.3%,对亚硝态氮的去除率却几乎为零。在羟胺和硝态氮混合体系中,羟胺和硝态氮的去除存在竞争作用,硝态氮的反硝化作用占绝对优势,仅当羟胺大量存在时(即NH2OH:NO3--N大于7:3)才优先利用羟胺,且羟胺会抑制菌株对硝态氮的去除。经酶学研究得出,HAO、NAP是菌株的脱氮过程中最关键的酶,它们决定了菌株的脱氮途径。结合脱氮终产物分析,推测其脱氮机理可能是:在好氧条件下,氨氮为唯一氮源时,氨氮先异养硝化生成羟胺再由羟胺好氧反硝化生成气态氮;硝态氮为唯一氮源时,一部分硝态氮被菌株同化,另一部分则直接反硝化为气态氮产物;菌株不能去除亚硝态氮。(2)该菌强化处理氨氮有机废水的最佳反应条件为:温度25℃、p H 7.0、C/N 10、包埋球量80 g/L,此条件下氨氮和COD去除率分别为90.7%和82.4%,且包埋球量对处理效果影响最大。不同进水流量和氨氮浓度条件下,与直接投加菌株相比,菌株经包埋固定化后不仅能显著提高氨氮和COD去除率,还能提高反应器抗氨氮负荷和有机负荷冲击能力。(3)反应器运行期间微生物群落较为丰富,不同阶段群落结构存在一定的差异性。反应器内的菌群经演替最终形成了稳定的生态位。群落多样性指数的变化与反应器的运行有显著的关联性,不同污泥样品之间多样性指数差异显著,运行后期形成了新的群落结构。UPGMA分析大致将反应器的运行过程划分为3个时期,且不同时期存在一定的演变关系。PCA表明,随着反应器的运行,劣势菌株被大量淘汰、优势菌株常驻,运行后期形成以包埋菌为代表的新的菌群结构。CCA表明,NO2--N对微生物群落结构的影响最大,其次为NO3--N、NH4+-N和COD,p H影响最小。