處理高氨氮廢水亞硝化細(xì)菌培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)研究

水處理網(wǎng)訊:摘要：現(xiàn)如今，我國(guó)的科技發(fā)展十分迅速，為培養(yǎng)適應(yīng)高氨氮廢水短程硝化要求的亞硝化細(xì)菌，采用選擇性傳代培養(yǎng)及序批式定向培養(yǎng)對(duì)亞硝化細(xì)菌富集過(guò)程及影響因素進(jìn)行研究，分析了水溫、pH、溶解氧濃度等培養(yǎng)條件對(duì)亞硝化效果的影響。結(jié)果表明，富集的亞硝化細(xì)菌為短桿狀亞硝化單胞菌，菌體大小為0.75μm×0.3μm，在水溫T=(28±1)℃、pH=(7.6±1)、ρ(DO)=(1.2±0.2)mg/L的培養(yǎng)條件下，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)和初始氨氮濃度的提高，亞硝化細(xì)菌逐漸適應(yīng)了高氨氮水質(zhì)環(huán)境，亞硝化細(xì)菌濃度達(dá)到2.4×109CFU/mL，氨氧化速率達(dá)到21.8mg/(L•h)，亞硝酸氮累積率≥96.0%。

關(guān)鍵詞：亞硝化細(xì)菌;短程硝化;氨氮;富集培養(yǎng)

引言

氨氮含量是污水水質(zhì)中的一項(xiàng)重要指標(biāo)，近年來(lái)的氮污染問(wèn)題急劇增加，因此有關(guān)廢水的生物脫氮研究日益受到重視。含有氨氮的廢水生物脫氮無(wú)論是理論還是實(shí)踐上，人們普遍認(rèn)為“硝化-反硝化”是處理含氮廢水的有效方法，其中硝化作用是由亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌共同完成的，而亞硝化細(xì)菌的亞硝化作用是脫氮過(guò)程中決定反應(yīng)速度的重要一步。目前，短程硝化反硝化生物脫氮在處理含氨氮廢水中受到越來(lái)越廣泛的重視。同傳統(tǒng)的生物脫氮技術(shù)比較，短程生物脫氮具有縮短反應(yīng)時(shí)間、增大了硝化和反硝化速率、減少硝化需氧量、節(jié)省碳源以及減少污泥排放量等優(yōu)點(diǎn)。無(wú)論是普遍的“硝化-反硝化”過(guò)程還是短程硝化型反硝化過(guò)程，亞硝化細(xì)菌始終是重要的決定因素。雖然關(guān)于亞硝化細(xì)菌菌株本身的研究較多，但探討亞硝化細(xì)菌用于對(duì)含氨氮廢水進(jìn)行處理的研究較少，因此作者從某城市污水處理廠活性污泥中篩選了一株對(duì)氨氮有較強(qiáng)作用的亞硝化細(xì)菌，探討了該亞硝化型細(xì)菌對(duì)不同濃度氨氮廢水的作用，以及溫度、pH值和溶解氧等影響因素對(duì)氨氮去除的影響。通過(guò)試驗(yàn)研究表明該亞硝化細(xì)菌處理氨氮廢水的處理能力較強(qiáng)，最終希望能夠?qū)⒃摷?xì)菌應(yīng)用于對(duì)含氨氮廢水的短程硝化處理上。

1 材料與方法

1.1菌源及培養(yǎng)基

菌源為杭州某城市污水處理廠好氧段活性污泥。培養(yǎng)基成分：(NH4)2SO42g、K2HPO40.75g、NaH2PO40.25g、MgSO4•7H2O0.03g、MnSO4•4H2O0.03g，培養(yǎng)基配置好后投加Na2CO3調(diào)節(jié)pH至8.1～8.2，在121℃高溫高壓下滅菌20min。

1.2實(shí)驗(yàn)裝置

選擇性傳代培養(yǎng)采用恒溫振蕩培養(yǎng)箱，亞硝化細(xì)菌定向培養(yǎng)裝置如圖1所示，主體為圓柱形容器，有效容積為20L，配有空氣壓縮機(jī)、曝氣頭、溫控器、計(jì)量泵、在線DO儀及在線pH計(jì)。

圖1定向培養(yǎng)裝置

1.3方法

1.2.1培養(yǎng)基亞硝化細(xì)菌富集培養(yǎng)基

0.4%(NH4)2SO4、0.1%K2HPO4、0.05%MgSO4、0.2%NaCl、0.04%FeSO4，0.5%CaCO3混勻溶解。調(diào)節(jié)pH值至8.0～8.2。亞硝化細(xì)菌液體培養(yǎng)基：亞硝化細(xì)菌富集培養(yǎng)基稀釋5倍，即為亞硝化細(xì)菌液體培養(yǎng)基，其中NH+4-N濃度為206mg/L。

1.2.2亞硝化細(xì)菌培養(yǎng)條件優(yōu)化

1.2.2.1溫度

選取一定量的長(zhǎng)勢(shì)較好的亞硝化細(xì)菌，加入500mL亞硝化細(xì)菌液體培養(yǎng)基，于500mL搖瓶中，調(diào)pH值為8，在15、25、30、35、40℃下，110r/min搖床培養(yǎng)。1.2.2.2Na2CO3濃度選取一定量的長(zhǎng)勢(shì)較好的亞硝化細(xì)菌，加入500mL亞硝化細(xì)菌液體培養(yǎng)基，于500mL搖瓶中，調(diào)pH值為8，分別加入0.1%、0.2%、0.4%，1%Na2CO3，110r/min，最適溫度下?lián)u床培養(yǎng)。

1.2.2.3NH4HCO3濃度

選取一定量的長(zhǎng)勢(shì)較好的亞硝化細(xì)菌，加入500mL亞硝化細(xì)菌液體培養(yǎng)基，于500mL搖瓶中，調(diào)pH值為8，分別加入0.02%、0.1%、0.2%、0.3%NH4HCO3，110r/min，最適溫度，最適Na2CO3濃度下?lián)u床培養(yǎng)。

2 結(jié)果與討論

2.1選擇性傳代培養(yǎng)效果

選擇性傳代培養(yǎng)第4批次、第5批次亞硝化效果如圖2所示，經(jīng)過(guò)5批次選擇性傳代培養(yǎng)，亞硝化速率得以提高，亞硝化細(xì)菌逐漸成為優(yōu)勢(shì)菌，第5批次培養(yǎng)第10d，ρ(NH4+-N)=0，NO2-N累積率達(dá)到93%。

2.2亞硝化細(xì)菌的形態(tài)特征

在分離平板上挑選點(diǎn)狀粉紅色單菌落，進(jìn)行生理生化實(shí)驗(yàn)和掃描電鏡分析，分離菌株為格蘭氏陰性，需氧性實(shí)驗(yàn)陽(yáng)性，不需要有機(jī)生長(zhǎng)因子，觀察掃描電鏡成像可知為短桿狀，菌體大小約0.75μm×0.3μm，根據(jù)形態(tài)特征及生化特征分析，分離菌株為亞硝化單胞菌屬。

2.3培養(yǎng)條件對(duì)亞硝化效果的影響

高氨氮水質(zhì)馴化過(guò)程中的亞硝化效果如圖6所示，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)和初始NH4+-N濃度的提高，經(jīng)過(guò)22d的連續(xù)培養(yǎng)，亞硝化細(xì)菌逐漸適應(yīng)了高氨氮水質(zhì)環(huán)境，NH4+-N去除率≥94.5%，氨氧化速率達(dá)到21.8mg/(L•h)。NH4+-N在好氧條件下被穩(wěn)定地轉(zhuǎn)化為NO2--N，亞硝化細(xì)菌得到了有效富集，亞硝化細(xì)菌濃度達(dá)到2.4×109CFU/mL，亞硝酸氮累積率≥96.0%。當(dāng)初始ρ(NH4+-N)≥400mg/L，NH4+-N去除率有所下降，分析認(rèn)為，在pH及水溫不變的前提下，提高初始氨氮濃度在脫氮初期造成了游離氨濃度的升高，進(jìn)而在一定程度上抑制了初期亞硝化細(xì)菌的活性，隨著亞硝化作用的持續(xù)進(jìn)行，游離氨濃度有所降低，但氨氧化速率仍受到一定影響。

結(jié)語(yǔ)

1)選擇性傳代培養(yǎng)可從市污水處理廠好氧段活性污泥中富集亞硝化細(xì)菌，經(jīng)過(guò)5批次選擇性傳代培養(yǎng)，亞硝化速率和NO2--N累積率得以提高，亞硝化細(xì)菌逐漸成為優(yōu)勢(shì)菌，第5批次培養(yǎng)第10天，NH4+-N全部去除NO2--N累積率達(dá)到93%，分離的亞硝化細(xì)菌為亞硝化單胞菌屬，短桿狀，菌體大小約0.75μm×0.3μm。2)在初始ρ(NH4+-N)=200mg/L的情況下，最適宜培養(yǎng)亞硝化細(xì)菌的條件為：pH=8、水溫T=30℃、ρ(DO)=1mg/L。

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項(xiàng)目來(lái)源 新疆維吾爾自治區(qū)科技支疆項(xiàng)目(2017E0257)

原標(biāo)題:處理高氨氮廢水亞硝化細(xì)菌培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)研究