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赣南地区冶炼生产废水中通常含有浓度很高的溶解性无机盐,这些废水中除了含有大量的无机盐离子,如Ca2+、SO42-、Cl-、Na+等,废水中含盐量约≥3%-5%;还含有如NH4+-N的各种污染物质,NH4+-N的浓度约为60-80mg/L,COD浓度约为100-200 mg/L。投放耐盐菌种到污水处理器中用以改善微生物群落结构,将会加强活性污泥的活性,可大幅度提高生物法处理盐度含量高的氨氮废水的效果。本研究为筛选能处理高盐氨氮矿冶废水的耐盐微生物,从赣南离子型稀土矿山集液沟区域采集样品,利用选择性培养基通过富集培养方法,筛选到三株性能较好的耐盐异养硝化细菌,初步鉴定为 Citrobacter sp. XH-2、Ochrobactrum sp. XH-D和Enterobacter sp. XH-S,并考察了碳源、pH、盐度、转速、硝态氮等因素对其硝化性能的影响,研究结果如下:
1、耐盐异养硝化细菌XH-2经16S rDNA鉴定为柠檬酸杆菌属菌株,命名菌株XH-2为Citrobacter sp. XH-2,培养24h到达稳定期,确定了该菌适宜的硝化条件为:葡萄糖作为碳源,温度为30℃,pH值为4,转速为150r/min。在此条件范围内,NH4+-N去除率均可达到50%,最高的NH4+-N去除率为 84.30%。在高盐情况下NH4+-N去除率略有下降,只有30%左右,耐盐程度较差;对于硝态氮的去除率能达35.95%。对实际氨氮废水处理效率较差。
2、耐盐异养硝化细菌XH-D经16S rDNA鉴定为苍白杆菌属菌株,命名菌株 XH-D为Ochrobactrum sp. XH-D,培养18h到达稳定期,确定了该菌适宜的硝化条件为:温度为25℃,pH 值为6.5,盐度≤8%,转速为160r/min,碳源为蔗糖2.4g/L。在此条件范围内,NH4+-N去除率均可达到50%以上,最高的NH4+-N去除率为 79.49%,蔗糖使用浓度为7.2g/L。在高盐情况下NH4+-N去除率较好,在8%的盐度时去除率仍有23.23%,耐盐程度较高;对去除硝态氮能力较差。对实际氨氮废水处理效率较好,能达到40%左右。
3、耐盐异养硝化细菌XH-S经16S rDNA鉴定为肠杆菌属菌株,命名菌株XH-S为Enterobacter sp. XH-S,培养15h到达稳定期,确定了该菌适宜的硝化条件为:以葡萄糖作为碳源,温度为30℃,pH值为9,转速为190r/min。在此条件范围内,NH4+-N去除率均可达到68%以上,最高的NH4+-N去除率为82.43%。在高盐情况下NH4+-N去除率良好,在8%的盐度时去除率仍有32.29%,6%盐度时有58%,耐高盐程度较高;硝态氮的去除率能差,误差大且最高只有3.44%。对实际氨氮废水处理效率好,在营养物质充足时,其处理效率能达到95%。
4、三株耐盐异养硝化细菌的耐盐性能依次为 Enterobacter sp. XH-S>Ochrobactrum sp. XH-D>Citrobacter sp. XH-2;对实际废水的处理能力依次为Enterobacter sp. XH-S>Ochrobactrum sp. XH-D>Citrobacter sp. XH-2;利用碳源种类的能力是Citrobacter sp. XH-2最好,其次为Enterobacter sp. XH-S,最差为Ochrobactrum sp. XH-D;对于pH的敏感度则是Ochrobactrum sp. XH-D最敏感,其次为Citrobacter sp. XH-2,Enterobacter sp. XH-S敏感性更差;对反硝化能力则是Citrobacter sp. XH-2最强,其他两种菌基本上没有反硝化能力。
5、通过性能比较,选择耐盐异养硝化细菌Ochrobactrum sp. XH-D做模拟废水实验。考察了水力停留时间对Ochrobactrum sp. XH-D处理废水能力的影响。4个反应容器在驯化时期,模拟废水的氨氮和总氮浓度均有下降,在碳源充足的情况下,前24h氨氮和总氮浓度下降幅度明显,24h后逐渐趋于稳定。氨氮及总氮降解最多的反应容器不相同,氨氮时降解最多的是反应容器2,去除率达到90.21%,反应容器4的总氮去除率为26.88%。
稳定时期各个反应均趋于稳定,氨氮和总氮平均去除率最高的均是反应容器2,氨氮平均去除率最高为77.4%,总氮反应容器2的平均去除率为25.8%。与反应容器运行初期情况不同。从研究数据可以看出,停留时间60天,反应容器2拥有最佳硝化效果。
本研究筛选到的三株性能较好的耐盐异养硝化细菌,有潜力应用于人工构建耐盐微生物菌群用以有效治理冶炼含盐量高的氨氮废水,能够使氨氮达标排放,由于菌株反硝化作用差,总氮不能达到排放标准,能解决高盐低浓度氨氮废水处理问题,较其他物化方法成本更低,效率更高,且无二次污染。
1、耐盐异养硝化细菌XH-2经16S rDNA鉴定为柠檬酸杆菌属菌株,命名菌株XH-2为Citrobacter sp. XH-2,培养24h到达稳定期,确定了该菌适宜的硝化条件为:葡萄糖作为碳源,温度为30℃,pH值为4,转速为150r/min。在此条件范围内,NH4+-N去除率均可达到50%,最高的NH4+-N去除率为 84.30%。在高盐情况下NH4+-N去除率略有下降,只有30%左右,耐盐程度较差;对于硝态氮的去除率能达35.95%。对实际氨氮废水处理效率较差。
2、耐盐异养硝化细菌XH-D经16S rDNA鉴定为苍白杆菌属菌株,命名菌株 XH-D为Ochrobactrum sp. XH-D,培养18h到达稳定期,确定了该菌适宜的硝化条件为:温度为25℃,pH 值为6.5,盐度≤8%,转速为160r/min,碳源为蔗糖2.4g/L。在此条件范围内,NH4+-N去除率均可达到50%以上,最高的NH4+-N去除率为 79.49%,蔗糖使用浓度为7.2g/L。在高盐情况下NH4+-N去除率较好,在8%的盐度时去除率仍有23.23%,耐盐程度较高;对去除硝态氮能力较差。对实际氨氮废水处理效率较好,能达到40%左右。
3、耐盐异养硝化细菌XH-S经16S rDNA鉴定为肠杆菌属菌株,命名菌株XH-S为Enterobacter sp. XH-S,培养15h到达稳定期,确定了该菌适宜的硝化条件为:以葡萄糖作为碳源,温度为30℃,pH值为9,转速为190r/min。在此条件范围内,NH4+-N去除率均可达到68%以上,最高的NH4+-N去除率为82.43%。在高盐情况下NH4+-N去除率良好,在8%的盐度时去除率仍有32.29%,6%盐度时有58%,耐高盐程度较高;硝态氮的去除率能差,误差大且最高只有3.44%。对实际氨氮废水处理效率好,在营养物质充足时,其处理效率能达到95%。
4、三株耐盐异养硝化细菌的耐盐性能依次为 Enterobacter sp. XH-S>Ochrobactrum sp. XH-D>Citrobacter sp. XH-2;对实际废水的处理能力依次为Enterobacter sp. XH-S>Ochrobactrum sp. XH-D>Citrobacter sp. XH-2;利用碳源种类的能力是Citrobacter sp. XH-2最好,其次为Enterobacter sp. XH-S,最差为Ochrobactrum sp. XH-D;对于pH的敏感度则是Ochrobactrum sp. XH-D最敏感,其次为Citrobacter sp. XH-2,Enterobacter sp. XH-S敏感性更差;对反硝化能力则是Citrobacter sp. XH-2最强,其他两种菌基本上没有反硝化能力。
5、通过性能比较,选择耐盐异养硝化细菌Ochrobactrum sp. XH-D做模拟废水实验。考察了水力停留时间对Ochrobactrum sp. XH-D处理废水能力的影响。4个反应容器在驯化时期,模拟废水的氨氮和总氮浓度均有下降,在碳源充足的情况下,前24h氨氮和总氮浓度下降幅度明显,24h后逐渐趋于稳定。氨氮及总氮降解最多的反应容器不相同,氨氮时降解最多的是反应容器2,去除率达到90.21%,反应容器4的总氮去除率为26.88%。
稳定时期各个反应均趋于稳定,氨氮和总氮平均去除率最高的均是反应容器2,氨氮平均去除率最高为77.4%,总氮反应容器2的平均去除率为25.8%。与反应容器运行初期情况不同。从研究数据可以看出,停留时间60天,反应容器2拥有最佳硝化效果。
本研究筛选到的三株性能较好的耐盐异养硝化细菌,有潜力应用于人工构建耐盐微生物菌群用以有效治理冶炼含盐量高的氨氮废水,能够使氨氮达标排放,由于菌株反硝化作用差,总氮不能达到排放标准,能解决高盐低浓度氨氮废水处理问题,较其他物化方法成本更低,效率更高,且无二次污染。