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好氧反硝化是指反硝化细菌在好氧条件下将硝态氮或者亚硝态氮转化成气态氮产物的生物脱氮过程。好氧反硝化脱氮技术的发现使得传统脱氮工艺中的硝化和反硝化过程同时在一个好氧环境中完成成为可能。本文以一株具有好氧反硝化功能的脱氮细菌为研究对象,研究其生理生化特征、优化其脱氮的最佳培养条件、考察不同氮浓度负荷对其脱氮效果的影响、探究其好氧反硝化脱氮过程关键酶的理化特性,旨在为好氧反硝化细菌的实际应用提供理论依据和实验基础。主要研究结果如下:采用平板划线分离和液体选择培养的方法从传统脱氮工艺二沉池的活性污泥中筛选得到一株具有好氧反硝化功能的功能菌株HNR。该菌株为短粗杆菌,整个菌落为乳白色半透明的圆形,表面光滑湿润,菌落直径2~5 mm。经过细胞形态、生理生化实验以及16S rRNA基因序列鉴定,得出菌株HNR属于Enterobacter cloacae(阴沟肠杆菌)菌属。采用响应曲面法优化菌株HNR的最佳脱氮培养条件,实验结果表明:菌株HNR好氧反硝化脱氮的最佳pH范围为7.3~8.3,最佳C/N范围为10~13,最佳温度范围为25~30℃,最佳摇床转速范围为120~140 rpm。根据Design Expert 8.05的优化选择功能,预测得到菌株HNR最优的脱氮培养条件:C/N为11.3、pH为7.8、摇床转速为137 rpm、温度为27.8℃,在此条件下菌株HNR好氧反硝化对总氮的去除率最高。经实验验证得出该预测结果可靠。Logistic方程模型可以用来拟合菌株HNR的生长曲线,其生长特征符合一般微生物的生长规律。在最优脱氮培养条件下,以葡萄糖作为碳源,分别设置氮浓度为100、200、300 mg/L三个浓度梯度进行脱氮性能测试实验,结果显示菌株HNR对总氮的去除率分别为90.9%、81.5%、73.6%;对TOC的去除率分别为81.5%、77.7%、65.2%。在整个脱氮过程中pH呈现先下降后上升的趋势,反应的中间产物没有明显的积累。对菌株HNR反硝化过程中的关键酶进行酶活性测定实验和基因扩增实验的实验结果表明:Nar的活力比为0.0688 U/mg protein,实验所得到Nar基因片段长度为880 bp,可以编码含有290个氨基酸残基的蛋白,该蛋白为碱性、亲水性、不存在跨膜区的蛋白片段。Nir的活力比为0.0054 U/mg protein,实验所得到Nir基因片段长度为1331 bp,可以编码含有364个氨基酸残基的蛋白,该蛋白为酸性、亲水性、不存在跨膜区的蛋白片段。两种关键酶的超高活力比和理化特征也进一步解释了HNR菌在好氧反硝化过程中对NO3--N的快速降解和NO2--N的积累不显著现象。