随着我国工农业生产的迅猛发展,使得含有大量含氮化合物的废水排入到水体中,严重威胁着人类的健康和动植物的生长。因此,寻找高效可行的生物脱氮技术一直是污水处理方面的热点问题之一。由于传统生物脱氮过程中存在反应装置庞大、对高负荷有机物浓度敏感等许多难以克服的问题。研究发现异养微生物同时拥有好氧硝化和反硝化能力,菌株在好氧条件下可将氨氮最终转变成氮气。因这类微生物可以同时进行异养硝化和好氧反硝化,可为废水的生物脱氮提供更有利的应用价值,在废水处理过程中越来越受到关注。Alcaligenes faecalis C16是实验室从焦化废水活性污泥中筛选得到的一株高效去除氨氮并显著积累亚硝酸盐氮的异养硝化细菌。本实验首先在丙酮酸、琥珀酸和延胡索酸三种不同碳源下,通过检测培养基中的氨氮、羟胺和亚硝酸盐氮等对菌株C16的生长和脱氮性能进行分析研究,探讨适于菌株C16生长和脱氮的碳源。经过32 h实验室培养,C16在三种碳源下都表现出良好的生长和去除氨氮能力。此外,在以丙酮酸为碳源时基本无亚硝酸盐氮和羟胺的积累。其次实验通过分析选用Mg2+、Mn2+、Fe2+、Cu2+和Zn2+五种金属离子,通过检测金属离子对菌株C16的生长、脱氮性能和亚硝酸盐氮积累情况的影响进行分析,探索适于C16生长和脱氮的金属离子及其浓度。经过24 h实验室培养,这五种金属离子分别对菌株C16的生长、脱氮性能、亚硝酸盐氮积累产生了不同影响。Mg2+明显促进了 C16的生长和氨氮氧化速率;较高浓度Mn2+使得C16无法生长;原培养基中缺少Fe2+会抑制C16的生长和氨氮氧化速率;在原培养基中加入0.1 mmol/L的Cu2+对C16的生长和脱氮具有一定的促进作用,Cu2+使得培养基中基本无亚硝氮和羟胺的积累;不同浓度的Zn2+对C16的生长和氨氮去除有抑制作用。实验还研究了菌株C16在脱氮过程中羟胺氧化还原酶(HAO)、硝酸盐还原酶(Nar)和亚硝酸盐还原酶(Nir)的活性,以及丙酮酸、琥珀酸和延胡索酸三种碳源和Mg2+、Mn2+、Fe2+、Cu2+和Zn2+五种金属离子对这三种酶的影响。此外,还对脱氮过程中的氨单加氧酶基因amo进行了 PCR扩增,从基因方面验证C16的脱氮代谢途径。在不同碳源对HAO、Nar和Nir三种酶活性影响实验中,丙酮酸明显地促进了 HAO、Nar和Nir的活性;琥珀酸和延胡索酸明显地促进了 Nar和Nir的活性,但对HAO的促进作用不明显。酶活实验可以很好的解释不同碳源对菌株C16硝化性能的影响。在不同金属离子对HAO、Nar和Nir三种酶活性的影响实验中,0.1 mmol/LMg2+明显促进了 HAO的活性,0.1 mmol/LCu2+明显的促进了反硝化酶Nar和Nir的活性,这可以解释Cu2+的加入使得培养基中无亚硝酸盐氮积累和羟胺明显减少的现象。