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从城镇生活污水处理装置中分离获得一株氨氧化细菌(CM-NRO14)和一株反硝化细菌(CM-NRD3),进一步研究菌株的系统发育地位及反应特性,通过小试试验探索菌株脱除废水中氮素的能力。采用16SrDNA序列分析对菌株进行初步鉴定,探讨了基质浓度、pH和温度对菌株反应活性的影响。发酵罐连续培养达到了分离菌株扩大培养的目的,采用两级A/O工艺进行了菌株去除废水中氮素的小试试验。根据形态学特征、生理生化特性及16S rDNA序列测定分析,初步鉴定CM-NRO14菌株属于亚硝酸单胞杆菌,CM-NRD3菌株属于反硝化寡养单胞菌。CM-NRO14菌株的最大氨氧化速率24.54mg·(L·d)-1,利用氨的Km值45.66mg·L-1,氨自身的抑制常数2401mg·L-1,最大氨氧化速率的氨浓度331.2mg·g-1。亚硝酸盐对氨氧化的抑制常数1524mg·L-1。氨氧化的最适pH7.79。氨氧化的最适温度34℃。菌株在初始氨氮浓度为180mg/L,最佳氨氧化pH、温度条件下4天内氨氮降解率达到91.6%,菌株倍增时间2.94天。CM-NRD3菌株能利用硝酸钠或亚硝酸钠进行反硝化作用,最佳电子受体是硝酸盐氮,反硝化速率最大为19.86mg·L-1·h-1,最适生长pH为7.36,最适生长温度为33.5℃。菌株在初始硝态氮浓度为140mg/L,以乙酸钠为唯一碳源,pH为7.36,温度33.5℃的最优生长条件下,培养10h进入对数生长期,倍增时间为9.9h,48h内硝酸盐还原率达95%。利用发酵罐对菌株进行扩大培养具有高质量和高效性,很好地解决了脱氮功能菌在工程应用上菌液量不足的难题。采用两级A/O工艺,CM-NRO14和CM-NRD3联合处理含氮化粪池废水,氨氮去除率在99%以上,总氮去除率在80%以上,COD去除率大于90%。采用脱氮功能菌去除氨氮和总氮的容积负荷最大分别为0.084kg/(m3·d)和0.047kg/(m3·d)。本研究脱氮功能菌实现了短程硝化-反硝化,对氨氮和总氮的去除率高,产生的污泥量少,相对于一般活性污泥法可节省能源。脱氮功能菌在去除废水中氮素方面有很高的应用价值,可用于城镇污水处理厂提标改造等。