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有机碳源对异养硝化-好氧反硝化生物脱氮的影响及其优化

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环境工程学报 2024年第4期18卷 1183-1191页

作者：谭丰佚刘新颖党岩李继云徐康宁北京林业大学环境科学与工程学院北京市水体污染源控制技术重点实验室北京100083 清华大学环境学院北京100084

异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)是一种新型的高氨氮有机废水生物脱氮技术,目前在纯菌系统中的研究较多而更适合真实应用场景的混菌系统相关研究则较为缺乏,限制了技术的推广应用。本研究首先开发了具有HN-AD功能的活性污泥驯化方法并进行... 详细信息

异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)是一种新型的高氨氮有机废水生物脱氮技术,目前在纯菌系统中的研究较多而更适合真实应用场景的混菌系统相关研究则较为缺乏,限制了技术的推广应用。本研究首先开发了具有HN-AD功能的活性污泥驯化方法并进行了验证,然后研究了碳源种类和C/N比的影响并进行了优化。结果表明,HN-AD污泥被成功驯化,自养硝化菌的丰度占比较低(<1%),在最佳脱氮效果运行条件下,Thauera逐渐富集并成为HN-AD系统的优势功能菌,其丰度占比高达69.7%。有机碳源对HN-AD脱氮系统具有重要影响,采用混合碳源(柠檬酸钠、乙酸钠、丁二酸钠,溶液中三者的COD比=1:1:1)并在C/N=20时实现了95%的氨氮去除率和89.6%的总氮去除效率,同时COD去除率高达92%,可实现高效脱氮和有机物去除。

关键词：异养硝化-好氧反硝化碳氮比氨转化率微生物群落反应动力学

一株耐高氨氮异养硝化-好氧反硝化菌的筛选及降解动力学分析

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中国环境科学 2024年

作者：汪诺刀禹覃星雨孙德智刘新颖北京林业大学环境科学与工程学院北京市水体污染源控制技术重点实验室

从处理含高碳、氮浓度废水的反应器中筛选出一株耐高氨氮的异养硝化-好氧反硝化菌WN1,通过菌落形态以及16S rDNA分析鉴定为谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum.对该菌在初始氨氮浓度分别为500,1000,1500,2000,2500,3000 mg·L-1的... 详细信息

从处理含高碳、氮浓度废水的反应器中筛选出一株耐高氨氮的异养硝化-好氧反硝化菌WN1,通过菌落形态以及16S rDNA分析鉴定为谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum.对该菌在初始氨氮浓度分别为500,1000,1500,2000,2500,3000 mg·L-1的生长及代谢特性进行研究.结果表明,菌株WN1在氨氮浓度高达3000 mg·L-1,对应游离氨浓度为590.2 mg·L-1时仍能正常生长.随着初始氨氮浓度由500提升至3000 mg·L-1,菌株WN1的最大氨氮转化速率Rm由15.93增加至43.29 mg·L-1·h-1.同时,反应过程中氨氮和COD的平均转化速率分别为7.06～9.36 mg·L-1·h-1和95.63～199.13 mg·L-1·h-1.进一步,采用Haldane模型拟合不同初始氨氮浓度下菌株的生长及基质降解特性（R2=0.99）,菌株WN1的最大比生长速率、最大氨氮比降解速率和最大COD比降解速率分别为0.36h-1、6.45gN·gDCW-1·d-1,122.85g COD·gDCW-1·d-1.菌株WN1的氨氮抑制常数Ki为3749.49 mg·L-1,比其它自养或异养的氨氧化菌对高浓度氨氮具有更强的抗抑制能力,以上研究结果表明,菌株WN1在处理高浓度含氮有机废水中具有很好的应用前景.

关键词：异养硝化-好氧反硝化动力学高氨氮游离氨比降解速率

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海洋环境异养硝化-好氧反硝化菌的研究进展

微生物学通报 2024年第1期51卷 66-76页

作者：齐睿洁王健鑫浙江海洋大学海洋科学与技术学院浙江舟山316022

异养硝化-好氧反硝化(heterotrophic nitrifying-aerobic denitrification,HN-AD)菌的发现打破了传统的脱氮理论,可以在有氧条件下同时进行硝化和反硝化,成为近年来的研究热点。HN-AD细菌在海洋氮循环中发挥着重要作用。本文对海洋环境... 详细信息

异养硝化-好氧反硝化(heterotrophic nitrifying-aerobic denitrification,HN-AD)菌的发现打破了传统的脱氮理论,可以在有氧条件下同时进行硝化和反硝化,成为近年来的研究热点。HN-AD细菌在海洋氮循环中发挥着重要作用。本文对海洋环境中HN-AD菌的多样性和部分已知氮代谢途径及相关酶系进行了介绍,分析了盐度、碳氮比、溶解氧、pH等环境因素对HN-AD菌脱氮效果的影响,对其工艺和技术应用、前景和发展方向进行了综述和展望。

关键词：异养硝化-好氧反硝化代谢途径生物脱氮

极端环境中异养硝化-好氧反硝化微生物的研究综述

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微生物学报 2024年

作者：吕鹏翼李小曼罗晓刘云琦林冬庆河北科技大学环境科学与工程学院河北省污染防治生物技术重点实验室河北科技大学建筑工程学院

异养硝化-好氧反硝化微生物(heterotrophic nitrification and aerobic denitrification microorganisms， HNADMs)在有氧条件下可以同时完成硝化和反硝化过程，为生物脱氮技术开发提供了新思路。研究发现部分HNADMs在极端环境下仍具有... 详细信息

异养硝化-好氧反硝化微生物(heterotrophic nitrification and aerobic denitrification microorganisms， HNADMs)在有氧条件下可以同时完成硝化和反硝化过程，为生物脱氮技术开发提供了新思路。研究发现部分HNADMs在极端环境下仍具有良好的脱氮效能，其在非典型污水脱氮领域表现出较高的应用价值，然而，当前关于极端环境中HNADMs的研究仍处于起步阶段。系统概述了HNADMs的多样性、生理生化特性和代谢路径的复杂性；重点对具有极端温度、pH、高盐、寡营养、重金属耐受性，以及同步脱氮除磷、降解复杂有机物、抗生素耐药性HNADMs的脱氮效能和耐受机理进行了综述；同时对极端环境耐受HNADMs的应用现状进行了总结；并基于当前极端环境耐受HNADMs研究中的瓶颈问题进行了展望，以期为HNADMs在复杂污水处理中的应用提供基础资料。

关键词：异养硝化-好氧反硝化极端环境脱氮效能耐受机理应用现状

固定化异养硝化-好氧反硝化菌在污水生物强化中的研究进展

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水处理技术 2024年第3期50卷 13-19页

作者：程海娜储雪妍陈祝陈辉周洪波王玉光中南大学资源加工与生物工程学院湖南长沙410006

异养硝化-好氧反硝化(Heterotrophic nitrification-aerobic denitrification,HN-AD)菌可以在有机碳存在的好氧条件下实现同时硝化和反硝化,广泛应用于各类污水处理过程中。综述了HN-AD菌株的脱氮特性和代谢途径,总结了其在污水处理中... 详细信息

异养硝化-好氧反硝化(Heterotrophic nitrification-aerobic denitrification,HN-AD)菌可以在有机碳存在的好氧条件下实现同时硝化和反硝化,广泛应用于各类污水处理过程中。综述了HN-AD菌株的脱氮特性和代谢途径,总结了其在污水处理中的应用和研究现状,比较了不同载体材料的优缺点,重点讨论了固定HN-AD菌株提高反应器处理效果和稳定性的作用机理。最后,展望了固定化HN-AD菌株在污水处理中面临的挑战和未来的研究方向。

关键词：异养硝化-好氧反硝化微生物固定化技术生物脱氮污水处理

异养硝化-好氧反硝化菌HY3-2的分离及脱氮特性

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中国环境科学 2020年第1期40卷 294-304页

作者：杨静丹祝铭韩刘琳吕敏李思琦王晓慧北京化工大学化学工程学院北京100029 博天环境集团股份有限公司北京100082

从经过高盐驯化的好氧颗粒污泥系统中筛选出一株异养硝化-好氧反硝化菌HY3-2,通过形态学观察及16S rDNA序列分析得出HY3-2为Klebsiella quasipneumoniae ***.研究了HY3-2对氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐的去除特性,结果表明该菌具有良好的异... 详细信息

从经过高盐驯化的好氧颗粒污泥系统中筛选出一株异养硝化-好氧反硝化菌HY3-2,通过形态学观察及16S rDNA序列分析得出HY3-2为Klebsiella quasipneumoniae ***.研究了HY3-2对氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐的去除特性,结果表明该菌具有良好的异养硝化和好氧反硝化功能,对氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐的去除率分别达63.57%、88.11%和98.38%.对菌株脱氮性能研究表明:HY3-2以甘油为碳源,C/N为25,温度为20℃或30℃,转速为150r/min,盐度低于50g/L时,对100mg/L的NH4^+-N去除效果良好,去除率达90.7%;以柠檬酸钠为碳源,C/N为25,温度为30℃,转速为150r/min,盐度低于15g/L时能进行良好的好氧反硝化作用,NO3--N去除率达99%以上.

关键词：异养硝化-好氧反硝化分离鉴定生长特性脱氮

异养硝化-好氧反硝化菌富集驯化过程中微生物种群演变特征——典型城市景观水系

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中国环境科学 2019年第11期39卷 4831-4839页

作者：周石磊张艺冉孙悦杨文丽黄廷林李再兴罗晓崔建升周子振李扬河北科技大学环境科学与工程学院河北省污染防治生物技术实验室河北石家庄050018 西安建筑科技大学环境与市政工程学院西北水资源与环境生态教育部重点实验室陕西西安710055 中原工学院能源与环境学院河南郑州450007

为了研究不同异养硝化-好氧反硝化菌富集驯化过程中水体微生物群落的演变,利用Miseq高通量测序法对景观水系沉积物富集驯化样本的微生物信息进行统计,对其微生物群落的α多样性以及β多样性进行分析,同时基于微生物属的信息进行了微生... 详细信息

为了研究不同异养硝化-好氧反硝化菌富集驯化过程中水体微生物群落的演变,利用Miseq高通量测序法对景观水系沉积物富集驯化样本的微生物信息进行统计,对其微生物群落的α多样性以及β多样性进行分析,同时基于微生物属的信息进行了微生物网络分析.结果显示,两种类型培养基在富集驯化完成后氮素得到有效去除,脱氮效果明显;富集驯化过程中的OUT主要属于7个,分别是变形菌门(Protebacterice)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria),与此同时,富集驯化过程中有关氮循环的细菌有上升的变化过程;主成分分析(PCA),非度量多维尺度分析(NMDS)以及主坐标分析(PCoA)表明异养硝化-好氧反硝化菌富集驯化过程中不同温度压力下的细菌群落组成存在明显差异,而培养基的类别带来的影响相对较小;网络分析显示模块核心和网络核心均为低丰度的稀有物种;膨胀因子分析(VIF)和冗余分析(RDA)得出温度、氨氮和硝酸盐氮是影响群落结构演变的关键环境因子.综上可知,Miseq高通量测序研究异养硝化-好氧反硝化菌富集驯化过程中微生物种群演变可行,为实现微生物菌剂“定向-精准-高效”的筛选提供技术支撑.

关键词：异养硝化-好氧反硝化景观水系 Miseq测序生物信息分析微生物群落

异养硝化-好氧反硝化混合菌对尿素的去除及重金属和盐度的影响

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环境科学 2020年第6期41卷 2787-2795页

作者：王萌萌曹刚张迪冯乃宪潘涌璋暨南大学环境学院广州511443 广东省污染控制与修复材料工程技术中心广州510630

为探究异养硝化-好氧反硝化混合菌对尿素的去除效果,本文考察了混合菌(DM01+YH01+YH02)对尿素的去除特性,以及重金属和盐度对其去除率的影响.结果表明,当废水中尿素质量浓度为200.0 mg·L^-1,碳源为柠檬酸三钠、C/N为10、温度为30℃、pH... 详细信息

为探究异养硝化-好氧反硝化混合菌对尿素的去除效果,本文考察了混合菌(DM01+YH01+YH02)对尿素的去除特性,以及重金属和盐度对其去除率的影响.结果表明,当废水中尿素质量浓度为200.0 mg·L^-1,碳源为柠檬酸三钠、C/N为10、温度为30℃、pH为7和转速为130 r·min^-1时,尿素在24 h可以得到高效降解,去除率为91.8%;重金属离子(Ni^2+、Cd^2+、Cu^2+和Zn^2+)会降低混合菌对尿素的去除效果,影响能力的大小顺序为Cd^2+>Cu^2+>Ni^2+>Zn^2+,然而,Fe^2+(10.0 mg·L^-1)会抑制混合菌株对于尿素的去除.

关键词：异养硝化-好氧反硝化混合菌尿素重金属离子盐度

异养硝化-好氧反硝化菌Burkholderia ***02强化连续流反应器中微生物群落结构解析

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环境科学 2016年第2期37卷 630-637页

作者：邵基伦曹刚李紫惠黄郑郑罗恺莫测辉暨南大学环境学院.广州510630 广东省污染控制与修复材料工程技术中心广州510630

为揭示生物脱氮反应器中微生物群落结构随时间变化的动态演替过程,以投加包埋固定化异养硝化-好氧反硝化菌Burkholderia ***02建立的连续流反应器为研究对象,利用PCR-DGGE技术获得了不同阶段下微生物群落结构的DNA特征图谱并对图谱进行... 详细信息

为揭示生物脱氮反应器中微生物群落结构随时间变化的动态演替过程,以投加包埋固定化异养硝化-好氧反硝化菌Burkholderia ***02建立的连续流反应器为研究对象,利用PCR-DGGE技术获得了不同阶段下微生物群落结构的DNA特征图谱并对图谱进行了多元统计分析,同时考察了微生物群落结构的变化与反应器中p H、NH+4-N、NO-2-N、NO-3-N及COD等环境因子的相关性.结果表明,反应器在18 d的运行期间微生物群落较为丰富,各阶段群落结构的相似性并不随着反应器的运行而有序递减,相邻阶段群落结构的相似性先下降后上升,反应器内的菌群经演替最终形成了稳定的菌群结构.Shannon-Wiener多样性指数变化与反应器的运行显著关联,不同阶段多样性指数差异明显,整体上呈先下降后上升的趋势,运行后期出现了新的菌群.UPGMA聚类分析大致将反应器的运行过程划分为3个时期,且不同时期存在一定的演变关系.对DGGE图谱进行主成分分析(principal component analysis,PCA)表明,随着反应器的运行,劣势菌被大量淘汰、优势菌株常驻,运行后期形成以包埋菌Burkholderia ***02为代表的新的菌群结构.对微生物的群落结构与环境因子的相关性进行典范对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)表明,NO-2-N对微生物群落结构的影响最大,其次为NO-3-N、NH+4-N和COD,p H影响最小.

关键词：包埋固定化异养硝化-好氧反硝化连续流反应器 PCR-DGGE 微生物群落结构环境相关性