影响固定化纯种氨氧化细菌Coma_省略_L_3短程硝化过程因素动力学分析_李正魁

第32卷第4期核技术Vol.32,No.42009年4月NUCLEARTECHNIQUESApril2009——————————————国家重点基础研究发展计划项目(973)(2008CB418003)；国家科技支撑计划项目(2006BAJ08B01-02)；国家科技重大专项(863)(2008ZX07101-004、2008ZX07101-012)联合资助第一作者：李正魁，男，1959年出生，2000年于中国科学院南京地理与湖泊研究所获博士学位，教授，主要研究方向为水污染控制和生态修复收稿日期：2008-11-07，修回日期：2009-02-27影响固定化纯种氨氧化细菌ComamonasaquaticLNL3短程硝化过程因素动力学分析李正魁1,2杨竹攸1,2赖鼎东1张晓姣1石鲁娜1王月明1吴凯1陈祈春11（南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室南京210093）2（南京大学水处理与水环境修复教育部工程研究中心南京210093）摘要用辐射共聚产物为载体将氨氧化细菌水生丛毛单胞菌(ComamonasaquaticLNL3)固定化，研究了温度、pH、碱度、溶解氧等因子对短程硝化氨氧化速率的影响，建立了四个主要影响因子的动力学模型，分析了它们对短程硝化过程的灵敏度。实验结果表明，该固定化氨氧化细菌短程硝化最适温度、pH、碱度、溶解氧分别为30℃、8.5、7.14(碱度/NH4+-N)和4.03mg/L，灵敏度分析表明，状态参数对固定化氨氧化细菌短程硝化过程的氨氧化速率的影响为pH值>温度>碱度>DO。关键词短程硝化，固定化，水生丛毛单胞菌LNL3，动力学中图分类号X703.1氮素随污水排入水体引起水体富营养化、分子氨，危害水生生物，对水生态系统有不良影响，硝酸盐和亚硝酸盐能诱发高铁血红蛋白症和胃癌，因此污水中氮素去除成为脱氮研究的重点。生物脱氮技术中，短程硝化技术具有节能、降耗、减少污泥量等特点，系研究热点[1-3]。氨氧化细菌有自养型和异养型，前者是硝化作用的主要菌群，常见的有Nitrosomonas,Nitrosospira,Nitrosococcus,Nitroso-lobus,Nitrosovibrio等菌属[4]。本文在镇江金山湖水体采集、纯化、鉴定出具有短程硝化功能的纯种氨氧化细菌水生丛毛单胞菌ComamonasaquaticLNL3，以辐射共聚合高分子为载体，用固定化增殖细胞技术将ComamonasaquaticLNL3固定，以流化床为反应器，实现短程硝化稳定运行，研究温度、pH值、碱度、DO值对短程硝化过程的影响，得出有效的动力学参数，为纯种氨氧化细菌固定化及其应用提供理论依据。1材料与方法1.1试剂与设备丙烯酸羟乙酯[2-Hydroxyethylacrylate，HEA]、甲基丙烯酸β-羟乙酯[2-Hydrosyethylmethylacry-late，HEMA](瑞典Fluka公司产品，聚合级)。实验所用其它试剂均为国产分析纯。实验主要仪器有LRH-150生化培养箱（上海一恒科学仪器有限公司）、THZ-82A恒温振荡器（江苏常州国华电器有限公司）、T52N紫外可见分光广度计（上海精密科学仪器有限公司）、5000A型TOC仪（日本岛津）、PHS-3C型精密pH计（上海今迈仪器仪表有限公司）、JPSJ-605型溶解氧分析仪（上海精密科学仪器有限公司）、60Coγ-射线辐射源（江苏省农科院原子能研究所）。1.2氨氧化细菌及其培养基实验用氨氧化细菌为课题组专利纯种ComamonasaquaticaLNL3，于2008年1月24日保藏于“中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心”，保藏号CGMCCNo.2361，专利申请号200810020649.4。该菌株从镇江金山湖水生植物根区、金山湖水体敞水区及金山湖沉积物中采集、分离得到。其培养基组成为：(NH4)2SO42.0g、K2HPO40.5g、MgSO40.5g、FeSO4.7H2O0.4g、NaCl0.5g、Na2CO31.0g，蒸馏水1000mL，pH7.2。1.3固定化载体制备单体为丙烯酸羟乙酯2-Hydroxyethylacrylate(HEA)、甲基丙烯酸β-羟乙酯2-Hydroxyethylme-第4期李正魁等：影响固定化纯种氨氧化细菌ComamonasaquaticLNL3短程硝化过程因素动力学分析293thylacrylate(HEMA)，系亲水性玻璃态单体，加入一定量蒸馏水，用振荡器充分混合，充氮气后放入特制双层保温桶内以保持温度，在–78℃（乙醇–干冰）下，用60Coγ射线辐照10kGy，形成生物相容性共聚物载体，取出后制备成5mm×5mm×5mm小块，用蒸馏水浸泡1周使之充分膨胀[5-7]。1.4氨氧化细菌的富集与固定化将Comamon