摘 要

好氧反硝化技术是目前常见的新型生物脱氮技术之一，与传统的厌氧反硝化技术相比较，有效率高、控制简单等优点。但在高温下，细胞内的蛋白质和核酸会受到破坏，从而影响菌株的生长。因此，培养出适合高温下的好氧反硝化菌株是解决该问题的有效方法。

本文以安庆市某石化污水处理厂好氧段活性污泥作为泥种，进行高温驯化和筛选，成功筛选出一株在高温下仍有高效反硝化能力的菌株。该菌株菌落扁平，颜色为不透明的白色，边缘不规则，湿润易取，菌液为白色悬浊液。在45℃的高温下，该菌株在两天内可将初始含量为69mg/L的总氮降至21.7mg/L，TN降解量为47.3mg/L，TN去除率为68.5%。

通过对该菌株的最佳生长条件探究，发现该菌株生长的最佳pH范围为6~8，最佳碳源为无水乙酸钠，最佳碳氮比为10，最佳溶解氧范围为5.5~6.5mg/L，最佳氮源为硝酸钾。当阳离子为0.05g/L的镁离子时，有较好的脱氮能力，TN去除率可以达到74.4%。而当重金属离子为钡离子时，TN去除率可达到76.9%。

该菌株在高温下仍有良好的脱氮能力，因此可以在高温脱氮系统中发挥一定的作用，具有良好的应用前景。

关键词：脱氮；高温；好氧反硝化；生长条件

Abstract

Aerobic denitrification technology is one of the most common new biological denitrification technology, compared with the traditional anaerobic denitrification technology, high efficiency, simple control and so on. But at high temperatures, the intracellular protein and nucleic acid will be destroyed, thus affecting the growth of the strain. Therefore, it is an effective method to solve the problem by cultivating aerobic denitrifying strains suitable for high temperature.

In this paper, an aerobic section of a petrochemical wastewater treatment plant in Anqing City was used as a kind of mud, and the strain was successfully screened out. A strain with high denitrification ability was successfully screened at high temperature. The strain of colonies flattened, the color is opaque white, irregular edges, easy to get wet, bacteria solution for the white suspension. At 45 ℃, the strain could reduce the total nitrogen content to 21.7mg/L, the degradation rate of TN was 47.3mg/L, the TN removal rate was 68.5% in two days, and reached the national emission standard.

Through research on the growth characteristics,discovering that the optimal pH range is 6 ~ 8, the optimum carbon source is anhydrous sodium acetate, the optimum carbon to nitrogen ratio is 10, and the optimum dissolved oxygen range was 5.5 ~ 6.5mg/L, the best nitrogen source for the potassium nitrate. When the cation is 0.05 g/L magnesium ions, the removal ability is better, and the removal rate of TN can reach 74.4%. When the heavy metal ions are barium ions, TN removal rate can reach 76.9%.

The strain has good denitrification ability at high temperature, so it can play a certain role in high temperature denitrification system, and has a good application prospect.

Key words: denitrification; high temperature; aerobic denitrification; growth condition

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 选题背景 1

1.2 水体中氮素来源及危害 1

1.2.1 水体中氮素来源 1

1.2.2 氮元素对水体的危害 1

1.3 石化废水的处理 2

1.3.1 石化废水的特点 2

1.3.2 石化废水的常见处理方法 2

1.4 生物脱氮工艺研究现状 2

1.4.1 传统生物脱氮工艺 2

1.4.2 新型生物脱氮工艺 3

1.5 好氧反硝化研究进展 3

1.5.1 好氧反硝化的优点 3

1.5.2 高温对好氧反硝化过程的影响 3

1.6 课题研究意义、主要内容和目的 4

1.6.1 课题研究意义 4

1.6.2 研究内容和目的 4

第2章 高温好氧反硝化菌株的选育 5

2.1 实验材料 5

2.1.1 菌株来源 5

2.1.2 实验药品 5

2.1.3 培养基 5

2.1.4 实验仪器 6

2.2 检测方法 6

2.2.1 OD₆₀₀的测量 6

2.2.2 硝态氮(NO^-3-N)的测定 7

2.2.3 总氮的测定 7

2.3 实验方法 7

2.3.1 高温好氧反硝化细菌的富集与驯化 7

2.3.2 高温好氧反硝化菌的初筛 8

2.3.3 高温好氧反硝化菌的复筛 8

2.4 实验结果与讨论 8

2.4.1 高温好氧反硝化污泥的富集驯化结果 8

2.4.2 高温好氧反硝化菌的初筛结果 9

2.4.3 高温好氧反硝化菌的复筛结果 10

2.5 本章小结 10

第3章 高温好氧反硝化菌生长条件优化 12

3.1 高温好氧反硝化菌生长的最佳碳源 12

3.1.1 实验方法 12

3.1.2实验结果与讨论 13

3.2 高温好氧反硝化菌生长的最佳pH 13

3.2.1 实验方法 13

3.2.2 实验结果与讨论 14

3.3 高温好氧反硝化菌生长的最佳碳氮比 14

3.3.1 实验方法 15

3.3.2实验结果与讨论 15

3.4 高温好氧反硝化菌生长的最佳溶解氧 15

3.4.1 实验方法 16

3.4.2 实验结果与讨论 16

3.5 高温好氧反硝化菌生长的最佳氮源 16

3.5.1 实验方法 17

3.5.2 实验结果与讨论 17

3.6 本章小结 18

第4章 高温好氧反硝化菌的反硝化特性研究 19

4.1 不同阳离子浓度对好氧反硝化菌脱氮性能的影响 19

4.1.1 实验方法 19

4.1.2 实验结果与讨论 19

4.2 不同重金属离子对好氧反硝化菌脱氮性能的影响 20

4.2.1 实验方法 20

4.2.2 实验结果与讨论 21

4.3 本章小结 21

第5章 结论及建议 22

5.1 结论 22

5.2 建议 22

参考文献 24

致谢 25

第1章 绪论

1.1 选题背景

氮元素是所有生物生长所必需的元素。硝化、反硝化、固氮和氨化这四个过程相互迁移转化构成氮循环^[1]。在大气中氮以氮气、一氧化氮、二氧化氮等形式存在，在水中则以硝酸根离子、亚硝酸根离子、铵离子和有机氮等形式存在。但是随着社会的不断发展，工业生产和人类活动产生了大量的含氮物质，进而打破了自然界中的氮平衡，造成了某种含氮化合物的大量积累，进而引发各种环境问题。其中对水环境的危害表现在以下几个方面：(1)引起水体的富营养化。(2)增加水处理成本。(3)危害人类及其它生物健康。(4)降低水体经济价值。因此，为恢复氮平衡，保护生态环境，处理废水脱氮问题刻不容缓。

1.2 水体中氮素来源及危害

1.2.1 水体中氮素来源

水中的氮元素有以下几种来源：(1)汽车排放的尾气和化石燃料的燃烧所形成的氮氧化合物和空气中的N₂O₅反应生成含氮化合物，随着降雨进入水体中。(2)没经过处理的含氮废水的排放。(3)过量使用的植物含氮肥料，通过灌溉进入地下水中。(4)动植物粪便和尸体的分解产物。水中的含氮有机物在好氧条件下被分解为硝酸盐活泼亚硝酸盐，在厌氧条件下则被分解为氨^[2]。

1.2.2 氮元素对水体的危害

(1)危害人类健康

饮用水中，硝酸盐氮是主要成分，且其含量不高，对人体无害，可是一旦受到污染，硝酸盐氮的含量过高，就会使血液中的血红蛋白变性，从而危害人体。若水中亚硝酸盐氮含量过高，则会与仲胺类物质反应生成致癌类物质危害人体^[3]。