论文总字数：10543字

摘 要

随着我国经济的快速发展，城镇水污染问题越来越严重，选择一种合适的污水处理手段至关重要。本实验采用微生物法解决城镇水体中氨氮污染的问题。从城镇污水中分离纯化得到1株高效氨氮降解菌，对其进行形态特征及最佳降解条件进行研究。从菌体形态判断，初步鉴定该菌株为苍白杆菌属，将其命名为GY3。优化实验结果发现，该菌进行氨氮降解的最适宜的接种量为1.2 mL（OD600=30），进行降解的最适pH为8.0，最佳碳源为葡萄糖，浓度为0.2 g/L，降解氨氮最佳温度为25℃。摇床培养时降解率最高的摇床转速为150 r/min。本实验结果为污水中氨氮的高效降解提供了可靠方法。

关键词：微生物分离，生物除氮，氨氮降解率，降解条件

Abstract：With the development of Chinese economy, the problem of water pollution is becoming more and more serious Microbial method was used to remove ammonia-nitrogen pollutant from the municipal sewage An efficient strain in degrading ammonia-nitrogen was obtained with screening from sew-age by its characteristics in morphology, physiology and the best growing conditions．Results indicated that the colony was round, viscous，light yellow, opaque, orderliness velvet, raised in the middle and neatly trimmed. The optimal degradation conditions in liquid culture were: culture medium 1.2mL, pH 8.0, glucose 0.2 g/L, temperature 25℃ and shaker speed 150 r/min. This experiment studied a more efficient way to degrade ammonia nitrogen in sewage.

Keywords: Microbial separation, Biological nitrogen removal, Degradation conditions, Ammonia nitrogen degradation rate

目 录

1 前言 4

2 材料和方法 6

2.1 料材 6

2.2 方法 7

3 实验结果与讨论 8

3.1 氨氮降解菌株的形态分析 8

3.2 标准曲线的绘制 9

3.3 摇床转速对菌株氨氮降解率的影响 9

3.4 培养温度对菌株氨氮降解率的影响 10

3.5 葡萄糖浓度对菌株氨氮降解率的影响 11

3.6 pH对菌株氨氮降解率的影响 12

3.7 接种量对菌株氨氮降解率的影响 13

结 论 14

参考文献 15

致 谢 16

1 前言

随着我国经济社会的飞速发展,城镇的企业在改革的浪潮下也在不断发展，数量越来越多，规模越来越大。一方面，乡镇的快速发展，给乡镇人们创造了更多的就业机会，提供了更多的就业岗位，让城镇居民的收入有了大幅度的提高，为全面建成小康社会的目标实现做出了很好的表率，这种发展也在试图缩小我们的城乡差距；另一方面，乡镇企业在快速发展的同时，也带来了一些诸如环境污染、大气污染、水体污染等问题。由于乡镇中的污水处理设备还不完善，在加上政府的重视程度不够，以及监管部门的监管力度的欠缺，种种原因汇聚一起使得城镇企业自身对污水处理后再排放的意识淡薄，大多数乡镇企业选择直接排放污水的方式将其排放到自然水体中去，这种方式造成了严重的水污染。根据有关部门统计，我国小城镇污水年排放量约300亿吨，这些污水大多数是未经过深度处理就排入天然水体中^[1]，严重恶化了我国的水环境体系，我们正在建设两型社会的关键时期，因此，城镇污水排放的问题必须得到合理的解决。

水体中的含氮有机物的来源主要有两个方面，一个是自然过程，另一个则是人类活动。自然过程主要通过降雨、降雪、降尘、生物固氮等方式进入水体；人类活动是水中氮元素的重要来源，大量的城市生活用水、工业用水等未经严格的处理即排入水体中，造成水中氮元素的富集，在人类活动过程中，人工化肥的大量使用又是造成水中氮元素过量的主要原因，化肥在农业中的大量使用，那些没有被植物固定吸收的氮元素随着降水径流等活动渗入地下水或者流入地表水中，造成水体严重的污染。氮在水中有多种形式存在着，少量的氨态氮在水中对水体并无影响，但是过量的氨态氮聚集在水中会对水体造成严重的污染，其污染体现在以下3个方面：（1）由于NH⁴ -N的强氧化作用，发生化学反应消耗了水中的溶解氧，这种物质的减小一方面使得水体发黑发臭，给人们感官上的不悦，更主要的是水中水生动植物的死忙，会破坏自然界的食物链的有序循环。在一定的环境条件下，废水中有机氮也可以转化成NH⁴ -N，进一步加剧的黑臭水体的污染程度。最近今年，黑臭水体的治理已经成为研究的热点，越来也多的环境工作者开始关注黑臭水体；（2）氮元素是光合微生物的营养元素，氮的过量存在，会导致水中藻类的数量急剧增加，从而造成水体富营养化，水中藻类的数量急剧增加还会堵塞水厂处理工艺中一些设备，造成一定的经济损失，加大的污水的处理成本。近年来，由于含氮废水的大量排放造成水体富营养化的例子数不胜数，已经严重的危及到人畜的饮水安全。我国多个河流都出现过严重的富营养化问题，因此相关环境者越来越重视水中氨氮的去除；（3）水中的NO₂-N和NO₃-N对人和动物的身体有较大的毒副作用，日积月累下来危机人和动物的生命，对此我们必须予以重视。

随着科技的发展以及相关研究的不断深入，人们已经研究出了多种有效去除污水中氨氮的方法，并且也都被广泛的应用于各种水处理环境体系中。电化学氧化法是其中的一种重要方法，其降解原理就是利用了电化学原理，通过一系列的电化学过程，去除水中的污染物质。电化学氧化法分为以下两种形式，其一直接电氧化，指的是水中的氨氮在阳极表面直接发生化学反应，被氧化成氮气和水的过程；间接电氧化，指的是水中氯离子首先在阳极被氧化成“游离氯”，其溶于水后转变成“活性氯”，活性氯具有强氧化性，进而与水中氨氮发生反应，达到去除的目的。天然沸石法是去除水中氨氮的另一重要手段，由于其内部疏松多孔以及具有较大的比表面积的两种特征，在与环境中的NH⁴ 和Na 等离子发生交换的时候，可以不改变物质本身的特性，具有特殊的离子交换特性^[2]。正是由于上述疏松多孔、较大的比表面积两种优良特征，特殊的离子交换性能和强大的吸附能力使得天然沸石在氨氮废水处理中具有很强的处理效果，被广应用于水处理中。况且我国矿产资源储量丰富，拥有丰富的天然沸石资源，使得这种物质的价钱相对便宜，因而可以被广泛的推广开来，尤其是城镇水厂含氮废水的处理中。近年来随着研究的深入，研究发现对天然沸石进行改性可以大大提高其处理废水的能力，具有良好的应用前景。粉末活性炭（PAC）吸附预处理技术是最常用的饮用水预处理方法，广泛应用于消除水中的消毒副产物、有机污染物等方面，并具有很好的处理效果^[3]。虽然PAC对氨氮的处理能力不像上述两种方法那么强，但由于其自身结构疏松多孔的特性，为去除氨氮的微生物提供生长的空间，有利于生物富集^[4]。

然而，上述除氨氮工艺虽然具有很好的处理效果并且并应用于水处理中，但在实际操作过程中，我们发现在技术以及经济方面存在或多或少的不足。目前电化学氧化法去除氨氮的在高浓度废水处理中取得了一定的成效，如：养猪废水、屠宰废水、垃圾渗滤液的处理等，但是这种方法在氨氮含量较低的低浓度废水处理中的应用却好少，诸如在工厂化养殖废水、循环水处理中的应用较少，同时应用电化学氧化发也会受到许多外界条件的影响，如：水温、流速等关键因素的影响^[5]，这种影响的效果如何还需有关学者的进一步详细的探究。利用沸石、活性炭等材料对水中氨氮进行离子交换、吸附去除，此类工艺处理效率高，但经济成本较高、处理工艺较为复杂，运行管理起来比较困难^[6]。相比较而言物理法去除效率低，化学法极易带来二次污染，并且俩种方法的经济成本较高，进行大规模运用十分困难，因此目前多采用生物处理法。生物降解氨氮的优点在于其操作简单方便、经济成本低等。传统的生物法是利用微生物自养需氧硝化和异养厌氧反硝化，近年来出现许多新的微生物处理方法，如短程反硝化、自氧反硝化等。其中运用较多的是异养硝化反硝化，人们研究出许多异养需氧型微生物菌株来降解水中氨氮，如Pseudomonas stutzeri，Alcaligenes faecalis和Acinetobacter，且都表现出明显不同的硝化反硝化性能^[7]。本研究对获得的GY3高效氨氮降解菌进行形态特征、生理生化以及最佳生长条件研究，获得除氨氮的最佳条件，本文的研究弥补了这方面研究的不足，同时研究的结果并有望将菌株投入城镇污水进行污水中的氨氮降解，对相关方面的研究和实际操作提供一定的理论支持和技术指导。

2 材料和方法

2.1 料材

2.1.1 菌种

本实验所用的菌株为高效氨氮降解菌株，该菌分离自城镇污水中，纯化后接在固体YPD斜面上，置入4℃冰箱保存。为了确保实验结果的准确性，在菌株培养过程中我们对其每月翻转一次。

2.1.2 原料

本实验原料来自淮安城镇不同河流段的污水，经收集后使用。

2.1.3 培养基

YPD固体培养基（g/L）：葡萄糖20.0，琼脂20.0，酵母粉10.0，蛋白胨20.0。

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