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1、循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中過(guò)高的硝酸鹽濃度危害水生生物的健康,傳統(tǒng)的治理方法投資大,運(yùn)行成本高,易造成二次污染,而自養(yǎng)型生物過(guò)濾法則具有工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、能耗小、處理費(fèi)用低、效果好等優(yōu)點(diǎn)。因此,自養(yǎng)型生物法降解硝酸鹽氮正日趨成為人們研究的熱點(diǎn)。 用KNO3作為唯一的氮源,從土壤中分離到1株高活性自養(yǎng)反硝化菌TD,并對(duì)其進(jìn)行了鑒定和硝酸鹽還原特性研究。該菌株為革蘭氏陰性短桿菌,嚴(yán)格自養(yǎng)。16S rDNA序列分析表明,該菌株與Thiobacill
2、us denitrificans相似性為99.85%。結(jié)合生理生化特性和16S rDNA序列分析,確定菌株TD為脫氮硫桿菌。通過(guò)對(duì)該菌的生長(zhǎng)特性和反硝化特性的研究表明,該菌在初始pH為6.85,32.8℃培養(yǎng)條件下脫氮效果最顯著;在初始pH為6.90,29.5℃培養(yǎng)條件下生長(zhǎng)最快。該菌生長(zhǎng)比較緩慢,沒(méi)有明顯的穩(wěn)定期,對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期階段的反硝化能力最強(qiáng),反硝化速率最快,達(dá)到了2.245.mg·(L·h)-1,在培養(yǎng)過(guò)程中培養(yǎng)基pH值明顯下降。
3、較高鹽度對(duì)該菌株的反硝化活性有抑制作用。該菌株的急性毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,脫氮硫桿菌對(duì)健康魚(yú)體幾乎無(wú)毒,屬于無(wú)毒性菌株。 將Thiobacillus denitrificans接種于硫自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器,經(jīng)過(guò)35天的馴化達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行。本研究按硫和珊瑚石的不同體積配比構(gòu)建了硫:珊瑚石(v/v)分別為1:1、1:2和1:4的反應(yīng)器。結(jié)果表明,硫/珊瑚石組合填料自養(yǎng)反硝化系統(tǒng)表現(xiàn)出良好的反硝化性能,1:1反應(yīng)器的反硝化效率最高,在溫度為28
4、±1℃條件下,最適進(jìn)水負(fù)荷為0.354 kg NO3--N·(m3·d)-1,可確保達(dá)到最大硝酸鹽氮去除效率且出水未見(jiàn)亞硝酸鹽氮積累,進(jìn)水負(fù)荷為0.708 kg NO3--N·(m3·d)-1時(shí)達(dá)最大反硝化能力,為0.566 kg NO3--N·(m3·d)-1。鹽度沖擊穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的1:1反應(yīng)器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,硫自養(yǎng)反硝化系統(tǒng)具備較強(qiáng)的抗鹽度沖擊能力。為了研究硫自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器中的細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)組成和脫氮的微生物學(xué)機(jī)理,為工藝改進(jìn)提供依據(jù)
5、,從穩(wěn)定運(yùn)行的各組反應(yīng)器的濾料中采集微生物樣品,并提取微生物總DNA,采用引物(8f,1492r)從總DNA中成功擴(kuò)增出目標(biāo)16S rDNA片斷,再對(duì)擴(kuò)增的16SrDNA進(jìn)行DGGE分析,對(duì)凝膠染色并進(jìn)行條帶統(tǒng)計(jì)分析和切膠測(cè)序,使用序列數(shù)據(jù)進(jìn)行同源性分析并建立了系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)。結(jié)果表明,馴化后的各組反應(yīng)器均具有比較豐富的細(xì)菌多樣性,除了脫氮硫桿菌(Thiobacillus denitrificans)以外,還檢測(cè)到其它7種細(xì)菌。其中Thio
6、bacillus neapolitanus和Thiobacillus denitrificans一樣也屬于硫桿菌屬(Thiobacillus),同樣具有自養(yǎng)反硝化活性。本研究檢測(cè)到的8種細(xì)菌均屬于proteobacteria門(mén)(β、γ、δ和ε)。從細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)方式來(lái)看,本研究構(gòu)建的反應(yīng)器中自養(yǎng)細(xì)菌只有3種,而異養(yǎng)菌的數(shù)量多于自養(yǎng)菌,多達(dá)5種。隨著硫元素體積比例的增加,反應(yīng)器中自養(yǎng)型細(xì)菌和具有反硝化功能的細(xì)菌的比例也會(huì)相應(yīng)的增加。這些知識(shí)增
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