一株异养硝化-好氧反硝化菌Pseudomonas+sp.GK-01的筛选及脱氮能力研究

第４９卷增刊Ⅰ２０１９年８月中国海洋大学学报ＰＥＲＩＯＤＩＣＡＬＯＦＯＣＥＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＣＨＩＮＡ４９（Ｓｕｐ．Ⅰ）：０７４～０８４Ａｕｇ．，２０１９一株异养硝化－好氧反硝化菌Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｐ．ＧＫ－０１的筛选及脱氮能力研究白洁１，２，郭晓旭１，康兆颜１，胡春辉１，３，李岿然４（１．中国海洋大学环境科学与工程学院，山东青岛２６６１００；２．中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室，山东青岛２６６１００；３．青岛农业大学生命科学学院，山东青岛２６６１０９；４．中国海洋大学海洋生命学院，山东青岛２６６００３）摘要：从禽畜粪便发酵沼液中分离筛选出１株异养硝化－好氧反硝化菌株假单胞菌属（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｐ．）ＧＫ－０１，采用经１６ＳｒＤＮＡ同源性比对及系统发育分析方法鉴定该菌，通过单因素变量控制实验对该菌株生长和脱氮作用的影响因素进行优化，并在最优条件下考察其在单一和混合氮源中的脱氮效果。结果表明，该菌株为１株Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｐ．，最佳碳源为柠檬酸钠，最佳Ｃ／Ｎ为１０，最佳初始ｐＨ为８～９，最佳培养温度为３０～３５℃。此外，当ＮＨ＋４－Ｎ的初始浓度为４００ｍｇ·Ｌ－１时，该菌株在混合氮源体系中２４ｈ对ＮＨ＋４－Ｎ和ＮＯ－３－Ｎ的去除率分别为９９．０８％和９６．１２％，表明其对高氨氮废水具有高效的异养硝化－好氧反硝化能力，在高氨氮废水生物脱氮等领域具有广泛的应用前景。关键词：异养硝化；好氧反硝化；脱氮；Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｐ．中图法分类号：Ｘ５５文献标志码：Ａ文章编号：１６７２－５１７４（２０１９）０８Ⅱ－０７４－１１ＤＯＩ：１０．１６４４１／ｊ．ｃｎｋｉ．ｈｄｘｂ．２０１９０１９１引用格式：白洁，郭晓旭，康兆颜，等．一株异养硝化－好氧反硝化菌Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｐ．ＧＫ－０１的筛选及脱氮能力研究［Ｊ］．中国海洋大学学报（自然科学版），２０１９，４９（增Ⅰ）：７４－８４．ＢＡＩＪｉｅ，ＧＵＯＸｉａｏ－Ｘｕ，ＫＡＮＧＺｈａｏ－Ｙａｎ，ｅｔａｌ．Ｉｓｏｌａｔｉｏｎａｎｄｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙｏｆａｈｅｔｅｒｏｔｒｏｐｈｉｃｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ－Ａｅｒｏ－ｂｉｃｄｅｎｉｔｒｉｆｙｉｎｇｂａｃｔｅｒｉａＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｐ．ＧＫ－０１［Ｊ］．ＰｅｒｉｏｄｉｃａｌｏｆＯｃｅａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，２０１９，４９（Ｓｕｐ．Ⅰ）：７４－８４．基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项（２０１３ＺＸ０７２０２－００７）资助ＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＭａｊｏｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＰｒｏｇｒａｍｆｏｒＷａｔｅｒＰｏｌｌｕｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＴｒｅａｔｍｅｎｔ（２０１３ＺＸ０７２０２－００７）收稿日期：２０１９－０５－１０；修订日期：２０１９－０６－０３作者简介：白洁（１９６２－），女，教授。Ｅ－ｍａｉｌ：ｂａｉｊｉｅ＠ｏｕｃ．ｅｄｕ．ｃｎ通讯作者：Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｋｒ＠ｏｕｃ．ｅｄｕ．ｃｎ．近年来，随着工业化、城市化的高速发展，氮素超标排放引起的水质恶化及水体富营养化日趋严重，已受到广泛重视。生物脱氮技术因其具有成本低廉、操作简便、二次污染少等优点，已成为了当前最为有效的污水脱氮技术［１］。传统的生物脱氮技术主要由自养微生物的好氧硝化作用和异养微生物的缺氧反硝化作用实现，但由于两种生物的生存条件不同，使得硝化作用和反硝化作用不能在同一反应器中进行［２］，显著增加了运营成本和占地面积。同时，自养型硝化细菌对高浓度有机质和氨氮的耐受性较差［３］，极大地限制了传统生物脱氮技术的应用范围，使畜禽养殖粪便发酵处理后的高氨氮剩余沼液处理面临极大困难［４］。而异养硝化－好氧反硝化（Ｈｅｔｅｒ－ｏｔｒｏｐｈｉｃｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ－ａｅｒｏｂｉｃｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ）细菌的发现打破了传统理论的局限性，解决了传统工艺中硝化和反硝化作用不能同步进行的关键问题，大大降低了运行成本，简化了工艺流程，并且与传统脱氮技术相比，异养硝化－好氧反硝化细菌还具有菌体生长速度快、脱氮效率高，对有机负荷的耐受性强等优点［５］，为生物脱氮技术提供了一个新的发展方向。目前，已经有研究人员从污泥［６］、养殖废水［７］、沉积物［８］及垃圾渗滤液［９］等多种菌源中分离筛选到了异养硝化－好氧反硝化细菌，主要涉及的菌种包括盐单胞菌属（Ｈａｌｏｍｏｎａｓｓｐ．）［１０］、不动杆菌属（Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒｓｐ．）［５］、产碱杆菌属（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓｓｐ．）［１１］和芽孢杆菌属（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｐ．）［１２］等。但由于不同细菌间种属差异较大，且影响其脱氮特性的因素也较为复杂，畜禽养殖废液等高氨氮废水处理中脱氮能力的提高和稳定运行存在极大困