陳思宇，劉晶，楊正，黃元昊，彭英杰，舒志恒，張俊豪，蘭時(shí)樂(lè)

低溫異養(yǎng)硝化–好氧反硝化菌的分離及其除氮特性

陳思宇，劉晶，楊正，黃元昊，彭英杰，舒志恒，張俊豪，蘭時(shí)樂(lè)*

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128)

針對(duì)目前大部分除氮微生物遇冬季低溫難以對(duì)污水進(jìn)行有效脫氮的問(wèn)題，從冬季水浸稻田土壤中分離到1株在10～15 ℃下具有高效異養(yǎng)硝化好氧反硝化能力的菌株D15。經(jīng)鑒定，確定該菌株為嗜堿假單胞菌()?？疾炝说促|(zhì)量濃度(100、150、200、250、300、400、600、800 mg/L)，碳源種類(檸檬酸三鈉、丁二酸鈉、乙酸鈉、草酸鈉、麥芽糖)，搖床轉(zhuǎn)速(130、150、170、190、210 r/min)，培養(yǎng)溫度(5、10、15、20、25、30、35 ℃)對(duì)菌株D15除氮效果的影響。結(jié)果表明，菌株D15在以檸檬酸三鈉為碳源、初始氮源質(zhì)量濃度150 mg/L、搖床轉(zhuǎn)速190 r/min、15 ℃條件下培養(yǎng)，對(duì)氨氮、硝氮及亞硝氮的去除率均達(dá)到了100.0%。在豬糞廢水中添加檸檬酸三鈉、15 ℃下分別處理54 h和66 h后，對(duì)氨氮和總氮的去除率分別達(dá)到100.0%和88.8%。

低溫異養(yǎng)硝化–好氧反硝化菌；嗜堿假單胞菌；豬糞廢水脫氮；除氮率

水產(chǎn)養(yǎng)殖及畜牧業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，伴隨著水體氮污染問(wèn)題，對(duì)自然生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅?！?020年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》指出，氮素污染仍然是現(xiàn)階段海陸漁業(yè)水域的主要問(wèn)題之一[1]。水體除氮主要采取物化法[2]和生物法[3]。物化法通過(guò)物理吸附、離子互換或向污水和廢水中添加藥劑來(lái)去除水中含氮類污染物，見(jiàn)效快，但容易造成水體環(huán)境的二次污染。生物脫氮?jiǎng)t工藝流程簡(jiǎn)單、對(duì)環(huán)境友好，被認(rèn)為是更加節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)高效的脫氮方式。傳統(tǒng)生物脫氮分為硝化作用和反硝化作用兩部分進(jìn)行。由于2個(gè)過(guò)程的功能微生物生態(tài)位差別大，硝化和反硝化作用通常需要在2個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)器中進(jìn)行，這在很大程度上增加了生物脫氮的成本[4]。ROBERTSON 等[5]分離出1株異養(yǎng)硝化–好氧反硝化(HN–AD)細(xì)菌。這種細(xì)菌可從有機(jī)碳中攝取營(yíng)養(yǎng)，兼具硝化與反硝化能力，且整個(gè)脫氮過(guò)程可在有氧環(huán)境下進(jìn)行。相較于傳統(tǒng)生物除氮技術(shù)，由HN–AD菌主導(dǎo)的新型脫氮技術(shù)更高效，成本更低廉。

有研究表明，低溫會(huì)使反硝化關(guān)鍵酶基因表達(dá)延遲[6]，抑制酶的活性，減緩微生物的生長(zhǎng)，導(dǎo)致反硝化作用明顯減弱[7]，因此低溫成為冬季生物脫氮的限制性因素[8–9]。大多數(shù)脫氮菌株最適溫度為25～30 °C[10–11]，但冬季室外水體溫度通常低于20 ℃，常規(guī)的生物脫氮法受限于低溫環(huán)境，致使冬季廢水脫氮效果變差。已有研究者發(fā)現(xiàn)sp. M–11[12]、HITLi7T[13]、Y–9[14]、sp. HA2[15]等菌種，可在2～15 ℃條件下有效去除水體中的氨氮、硝態(tài)氮和亞硝氮，這為低溫環(huán)境下的污水除氮提供了生物技術(shù)支持。筆者從冬季水浸稻田土壤中篩選分離出1株在低溫條件下快速生長(zhǎng)、除氮性能良好的HN–AD菌株，利用形態(tài)學(xué)和16S rDNA序列測(cè)定進(jìn)行菌種鑒定，基于單因素試驗(yàn)法研究其除氮特性，并進(jìn)行豬場(chǎng)養(yǎng)殖廢水脫氮試驗(yàn)，以期為冬季養(yǎng)殖廢水的除氮提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　材料

2019年冬季，自湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻田取土壤樣品。

2021年8月，自湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物試驗(yàn)場(chǎng)取豬糞廢水。廢水原液初始氨氮含量為300.57 mg/L，硝態(tài)氮含量為37.59 mg/L，總氮含量為396.51 mg/L。

1.2　方法

1.2.1HN–AD菌株的篩選與鑒定

取土壤樣品，參照肖思遠(yuǎn)等[16]方法，稍有修改，富集培養(yǎng) 72 h；連續(xù)富集2次后，利用BTB培養(yǎng)基分離出在平板上具有藍(lán)色顯色圈的菌株；再對(duì)分離的菌株進(jìn)行搖瓶復(fù)篩，將菌株分別接入含有氨氮、硝氮和亞硝氮的培養(yǎng)基中振蕩培養(yǎng)48 h，測(cè)定氨氮、硝氮和亞硝氮的含量，并計(jì)算其去除率。依據(jù)氮去除率高低篩選出除氮性能最佳的菌株。利用形態(tài)學(xué)方法[3]和16S rDNA序列分析對(duì)目的菌株進(jìn)行鑒定，測(cè)序交由生工生物工程(上海)股份有限公司完成。

1.2.2HN–AD菌株除氮特性的測(cè)定

分別以硫酸銨、亞硝酸鈉和硝酸鉀為氮源，依次考察基礎(chǔ)培養(yǎng)基中的氮源質(zhì)量濃度(100、150、200、250、300、400、600、800 mg/L)，碳源種類(檸檬酸三鈉、丁二酸鈉、乙酸鈉、草酸鈉、麥芽糖)，搖床轉(zhuǎn)速(130、150、170、190、210 r/min)，培養(yǎng)溫度(5、10、15、20、25、30、35 ℃)4個(gè)因素對(duì)HN–AD菌株除氮效果的影響。每個(gè)單因素試驗(yàn)都基于前一單因素試驗(yàn)結(jié)果來(lái)設(shè)計(jì)。單因素試驗(yàn)的初始培養(yǎng)條件為：培養(yǎng)基初始pH7.0、接種量5%、培養(yǎng)溫度15 ℃、搖床轉(zhuǎn)速170 r/min培養(yǎng)48 h。測(cè)定發(fā)酵上清液中氨氮、硝氮、亞硝氮及總氮含量[17]，并計(jì)算除氮率。

1.2.3HN–AD菌株對(duì)豬糞廢水除氮效應(yīng)的測(cè)定

基于單因素試驗(yàn)結(jié)果，利用HN–AD菌對(duì)豬糞廢水進(jìn)行發(fā)酵，模擬廢水除氮。以豬糞廢水原液為對(duì)照組；處理1組在廢水原液中添加經(jīng)過(guò)適當(dāng)培養(yǎng)的HN–AD菌種子液；處理2組在試驗(yàn)1組的基礎(chǔ)上再添加1%的檸檬酸三鈉作為碳源。處理組于15 ℃、190 r/min 振蕩培養(yǎng)，定時(shí)取樣，測(cè)定樣液中氨氮、亞硝氮、硝氮和總氮含量，計(jì)算除氮率。

2　結(jié)果與分析

2.1　水稻土HN–AD菌種的篩選和鑒定結(jié)果

初篩共篩選到10株在分離培養(yǎng)基上具有藍(lán)色顯色圈的菌株，將這10株菌株純化后接種至斜面培養(yǎng)基上4 ℃保存，分別編號(hào)為S1、S2、S3、W3、D1、D13、D15、D16、D17、D18。

10株菌株對(duì)氨氮、硝氮和亞硝氮的去除率列于表1。菌株D15對(duì)氨氮、亞硝氮和硝氮去除效果較佳，去除率分別達(dá)到了93.5%、99.9%和100.0%；因此，選用菌株D15作為后續(xù)試驗(yàn)菌株。

表 1　HN–AD菌株的除氮效果

同列不同字母表示菌株間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.05)。

菌株D15在BTB平板上形狀規(guī)則，呈圓形，邊緣整齊；菌落較小、表面光滑濕潤(rùn)、灰白色(圖1–a)。掃描電鏡結(jié)果顯示，菌體形狀為桿狀，大小為(0.29～0.36) μm×(1.14～2.39) μm。

a　菌落形態(tài)；b　菌體電鏡掃描結(jié)果(10 000倍)。

將D15菌株的16S rDNA基因序列(GenBank序列號(hào)為ON088982)與GenBank數(shù)據(jù)庫(kù)中已有細(xì)菌16S rDNA進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)其與屬菌株的16S rDNA序列同源性達(dá)99%以上，其中與JAB1(CP016162.1)同源性達(dá)100.00%。根據(jù)序列比對(duì)結(jié)果構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，結(jié)果見(jiàn)圖2。將菌株D15鑒定為嗜堿假單胞菌()。

圖2　基于16S rDNA 基因序列同源性構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)

2.2　HN–AD菌株的除氮特性

2.2.1初始氮質(zhì)量濃度對(duì)菌株D15除氮效果的影響

培養(yǎng)基的初始氮質(zhì)量濃度分別為100、150、200、250、300、400、600、800 mg/L時(shí)，菌株D15的除氮效果列于表2。當(dāng)初始氨氮、亞硝氮和硝氮質(zhì)量濃度均為150 mg/L時(shí)，菌株D15對(duì)氨氮、亞硝氮和硝氮去除率分別達(dá)到最大值96.2%、99.9%和100.0%。隨著初始氮質(zhì)量濃度的增加，菌株D15的氨氮、亞硝氮和硝氮和總氮去除率逐步降低，因此，選擇培養(yǎng)基初始氮質(zhì)量濃度為150 mg/L。

表2　初始氮質(zhì)量濃度下菌株D15的除氮效果

同列不同字母表示處理間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.05)。

2.2.2碳源種類對(duì)菌株D15除氮效果的影響

培養(yǎng)基碳源分別為檸檬酸三鈉、丁二酸鈉、乙酸鈉、草酸鈉和麥芽糖時(shí)，菌種D15的除氮效果列于表3。不同碳源對(duì)菌株D15在不同氮源下的除氮效果差異顯著(<0.05)。當(dāng)分別以檸檬酸三鈉、丁二酸鈉為碳源時(shí)，菌株D15的氨氮、亞硝氮和硝氮去除率均達(dá)到了100.0%。但整體而言，檸檬酸三鈉條件下的總氮去除率更高。綜合考慮，選擇以檸檬酸三鈉為適宜碳源。

表3　不同碳源培養(yǎng)菌株D15的除氮效果

同列不同字母表示處理間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.05)。

2.2.3搖床轉(zhuǎn)速對(duì)菌株D15除氮效果的影響

搖床轉(zhuǎn)速分別為130、150、170、190和210 r/min時(shí)，菌株D15的除氮效果如表4所示。在轉(zhuǎn)速為190 r/min時(shí)，菌株D15對(duì)氨氮、亞硝氮和硝氮去除率分別達(dá)到100.0%、99.9%和99.2%；繼續(xù)增加轉(zhuǎn)速，對(duì)氨氮、亞硝氮和硝氮去除率無(wú)明顯變化，但總氮去除率明顯降低。綜合考慮，選擇轉(zhuǎn)速190 r/min為宜。

表4　不同搖床轉(zhuǎn)速下菌株D15的除氮效果

同列不同字母表示處理間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.05)。

2.2.4培養(yǎng)溫度對(duì)菌株D15除氮效果的影響

培養(yǎng)溫度分別為5、10、15、20、25、30和35 ℃時(shí)，菌株D15的除氮效果列于表5。結(jié)果表明，當(dāng)培養(yǎng)溫度為5 ℃時(shí)，菌株D15除氮效果并不明顯；當(dāng)溫度升至10 ℃時(shí)，菌株D15的除氮效果有了顯著提升，氨氮去除率能達(dá)到98.2%，亞硝氮去除率也有54.3%；當(dāng)溫度為15 ℃時(shí)，菌株D15的氨氮、亞硝氮和硝氮去除率均達(dá)到100.0%，總氮去除率也超過(guò)95.0%；當(dāng)溫度超過(guò)20 ℃后，不同氮源條件下的總氮去除率逐漸降低；因此，選擇培養(yǎng)溫度15 ℃為宜。

表5　不同培養(yǎng)溫度下菌株D15的除氮效果

同列不同字母表示處理間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.05)。

2.3　菌株D15對(duì)豬糞廢水的除氮效果

從表6結(jié)果可以看出，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，各處理組氨氮去除率均呈上升趨勢(shì)。培養(yǎng)60 h，處理2的氨氮去除率達(dá)100.0%，顯著高于對(duì)照組(52.6%)和處理1(54.8%)。說(shuō)明外加適量碳源可提高菌株D15對(duì)豬糞廢水中氨氮的去除率。

隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，CK與處理1對(duì)硝氮的去除率也隨之提高。當(dāng)培養(yǎng)54 h時(shí)，兩者硝氮去除率均達(dá)100.0%，但在培養(yǎng)54 h前，處理1對(duì)硝氮的去除率均高于對(duì)照組，說(shuō)明接入菌株D15可加快硝氮的去除。而處理2在培養(yǎng)48 h前，培養(yǎng)液中硝氮含量增加，說(shuō)明添加碳源有利于加快氨氮的轉(zhuǎn)化。至培養(yǎng)66 h，硝氮去除率顯著下降，推測(cè)可能是因?yàn)榕囵B(yǎng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，菌體死亡裂解，細(xì)胞內(nèi)硝氮物質(zhì)外流所致。

各處理豬糞廢水中總氮去除率也隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而提高。培養(yǎng)至54 h，CK和處理1的總氮去除率達(dá)最高分別為55.4%和56.3%，培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)，總氮去除率下降，且CK組在培養(yǎng)至12 h后才表現(xiàn)出對(duì)總氮有去除能力，可能是廢水中自身的微生物利用其中氨氮或硝氮生長(zhǎng)所致。處理2的總氮去除率隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而提高，培養(yǎng)至66 h，總氮去除率高達(dá)88.8%。

表6　菌株D15在豬糞廢水中的除氮效果

3　結(jié)論與討論

從冬季浸稻田土壤中分離到1株在低溫下具有異養(yǎng)硝化–好氧反硝化能力的細(xì)菌D15，經(jīng)形態(tài)學(xué)觀察、16S rDNA序列分析鑒定，確定為嗜堿假單胞菌()。HN–AD菌D15分別以氨氮、硝氮和亞硝氮為氮源，檸檬酸三鈉為碳源，15 ℃、初始氮質(zhì)量濃度150 mg/L、搖床轉(zhuǎn)速190 r/min培養(yǎng)時(shí)，對(duì)氨氮、硝氮和亞硝氮去除率均達(dá)到了100.0%。

D15對(duì)豬場(chǎng)廢水的除氮試驗(yàn)結(jié)果表明，在添加檸檬酸三鈉的條件下，發(fā)酵48 h時(shí)，對(duì)硝氮去除率可達(dá)98.3%；發(fā)酵66 h時(shí)，對(duì)氨氮、總氮去除率可分別達(dá)到100.0%和88.8%，脫氮效果較好。

從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，菌株D15對(duì)高濃度的氨氮和硝氮有較強(qiáng)的耐受性。在初始氮質(zhì)量濃度高達(dá)800 mg/L時(shí)，菌株D15對(duì)氨氮、硝氮去除率仍有50.6%和58.4%，而菌株N3[18]在硝酸鹽質(zhì)量濃度超過(guò)80.0 mg/L時(shí)，脫氮率顯著下降；菌株YN3[19]在氨氮質(zhì)量濃度達(dá)到200 mg/L時(shí)，氨氮去除率僅有2.0%，這表明菌株D15在處理高濃度含氮廢水時(shí)將有較好的應(yīng)用前景。

轉(zhuǎn)速過(guò)低難以為發(fā)酵提供充足的溶解氧(DO)條件，從而抑制好氧微生物的生長(zhǎng)和脫氮性能[20]；而轉(zhuǎn)速過(guò)高又可能抑制反硝化過(guò)程中酶的活性[21]。本試驗(yàn)中，當(dāng)轉(zhuǎn)速為130～190 r/min時(shí)，隨著轉(zhuǎn)速的增加，菌株D15的除氮率隨之提高；當(dāng)轉(zhuǎn)速繼續(xù)升至210 r/min時(shí)，菌株D15的氨氮、硝氮及亞硝氮去除率則相對(duì)穩(wěn)定，總氮去除率略有下降。這與ZHAO等[21]、邰勇等[22]的研究結(jié)果相似，但不同菌株的最適宜溶氧量有所差異，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中還需控制適當(dāng)?shù)腄O值，亦即保持適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速，以便菌株有效脫氮。

在15～35 ℃，菌株D15對(duì)氨氮、硝氮及亞硝氮的去除率幾乎都保持在100.0%的高水平。當(dāng)溫度升至35 ℃時(shí)菌株D15在不同氮源條件下的總氮去除率降至70.0%左右，但仍高于相同溫度下熒光假單胞菌L2[23]的總氮去除率。此外，當(dāng)培養(yǎng)溫度為10 ℃時(shí)，菌株D15的氨氮去除率高于此溫度下sp. M–33[24]的氨氮去除率。與假單胞菌GK–01、施氏假單胞菌SC221–M、氣單胞菌HN–02等[25–29]相比，菌株D15對(duì)溫度的適應(yīng)性更加寬泛。

在處理豬糞廢水的試驗(yàn)中，添加檸檬酸三鈉后，菌株D15的除氮效果顯著提升，說(shuō)明添加碳源可確保合適的C/N、提供硝化和反硝化作用電子供體和充足的能量，從而提升菌株在廢水中的除氮競(jìng)爭(zhēng)力。該研究結(jié)論與雷強(qiáng)等[30]一致。且菌株D15的廢水除氮率高于菌株GNR[31]，顯示菌株D15在豬糞廢水除氮上良好的應(yīng)用潛能。

[1] 生態(tài)環(huán)境部．2020年中國(guó)生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)(摘錄)[J]．環(huán)境保護(hù)，2021，49(11)：47–68．

[2] 王琳，牟春霞，王麗．高氨氮含量廢水的處理方法及研究現(xiàn)狀[J]．水處理技術(shù)，2021，47(5)：1–5．

[3] 何磊．耐低溫高效好氧反硝化細(xì)菌的篩選及其特性研究[D]．石家莊：河北科技大學(xué)，2019．

[4] 馮亮，袁春燕，楊超，等．好氧反硝化生物脫氮技術(shù)的研究進(jìn)展[J]．微生物學(xué)通報(bào)，2020，47(10)：3342–3354．

[5] ROBERTSON L A，KUENEN J G．Combined hetero- trophic nitrification and aerobic denitrification inand other bacteria[J]．Antonie Van Leeuwenhoek，1990，57(3)：139–152．

[6] SALEH-LAKHA S，SHANNON K E，HENDERSON S L，et al．Effect of pH and temperature on denitrification gene expression and activity in[J]. Applied and Environmental Microbiology，2009，75(12)：3903–3911．

[7] YAO S，NI J R，MA T，et al．Heterotrophic nitrification and aerobic denitrification at low temperature by a newly isolated bacterium，sp．HA2[J]．Bioresource Technology，2013，139(1)：80–86．

[8] ZHANG J B，WU P X，HAO B，et al．Heterotrophic nitrification and aerobic denitrification by the bacteriumYZN-001[J]．Bioresource Techno- logy，2011，102(21)：9866–9869．

[9] SONG Z F，AN J，F(xiàn)U G H，et al．Isolation and characterization of an aerobic denitrifyingsp. YX-6 from shrimp culture ponds[J]．Aquaculture，2011，319(1/2)：188–193．

[10] 陳均利，彭英湘，劉鋒，等．異養(yǎng)硝化–好氧反硝化菌脫氮特性研究進(jìn)展[J]．環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2020，43(5)：41–48．

[11] JI B，YANG K，ZHU L，et al．Aerobic denitrification：a review of important advances of the last 30 years[J]. Biotechnology and Bioprocess Engineering，2015，20(4)：643–651．

[12] YANG M，LU D W，QIN B D，et al．Highly efficient nitrogen removal of a coldness-resistant and low nutrient needed bacterium，sp．M-11[J]. Biore- source Technology，2018，256：366–373．

[13] ZHENG Z J，ZHANG D Y，LI W G，et al．Substrates removal and growth kinetic characteristics of a heterotrophic nitrifying-aerobic denitrifying bacterium，HITLi7T at 2 °C[J]．Bioresource Technology，2018，259：286–293．

[14] XU Y，HE T X，LI Z L，et al．Nitrogen removal characteristics ofY-9 capable of heterotrophic nitrification and aerobic denitrification at low temperature[J]．BioMed Research International，2017，2017：1429018．

[15] YAO S，NI J R，CHEN Q，et al．Enrichment and characterization of a bacteria consortium capable of heterotrophic nitrification and aerobic denitrification at low temperature[J]．Bioresource Technology，2013，127(1)：151–157．

[16] 肖思遠(yuǎn)，朱文娟，陳思宇，等．反硝化細(xì)菌的篩選及菌藻共培養(yǎng)體系除氮特性[J]．環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2021，44(8)：154–162．

[17] 國(guó)家環(huán)保局編委會(huì)．水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法[M]．北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002．

[18] 路俊玲，陳慧萍，肖琳．低溫反硝化菌：施氏假單胞菌N3的篩選及脫氮性能[J]．環(huán)境科學(xué)，2018，39(12)：5612–5619．

[19] 顏薇芝，張漢強(qiáng)，余從田，等．1株異養(yǎng)硝化好氧反硝化不動(dòng)桿菌的分離及脫氮性能[J]．環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2017，11(7)：4419–4428．

[20] 朱云，龔?fù)麑?，謝駿，等．好氧反硝化細(xì)菌的鑒定及其脫氮特性研究[J]．水生生物學(xué)報(bào)，2020，44(4)：895–903．

[21] ZHAO T T，CHEN P P，ZHANG L J，et al．Heterotrophic nitrification and aerobic denitrification by a novelsp.TAC-1 at low temperature and high ammonia nitrogen[J]．Bioresource Technology，2021，339：125620．

[22] 邰勇，鄧敬軒，任洪艷，等．一株sp．異養(yǎng)硝化菌的分離鑒定及其氨氧化性能[J]．應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，2020，26(2)：325–331．

[23] 魏荷芬，韓保安，王田野，等．一株熒光假單胞桿菌的分離鑒定與反硝化特性[J]．微生物學(xué)通報(bào)，2016，43(8)：1679–1689．

[24] 楊墨，劉乾亮，呂東偉，等．低溫異養(yǎng)硝化–好氧反硝化菌篩選及其脫氮特性[J]．中國(guó)給水排水，2019，35(23)：100–104．

[25] 白潔，郭曉旭，康兆顏，等．一株異養(yǎng)硝化–好氧反硝化菌sp．GK–01的篩選及脫氮能力研究[J]．中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2019，49(S1)：74–84．

[26] LEI Y，WANG Y Q，LIU H J，et al．A novel heterotrophic nitrifying and aerobic denitrifying bacterium，DN-7，can remove high-strength ammo- nium[J]．Applied Microbiology and Biotechnology，2016，100(9)：4219–4229．

[27] 連紅民，邱忠平，何昆明，等．一株好氧反硝化–異養(yǎng)硝化菌的篩選及脫氮特性研究[J]．生物技術(shù)通報(bào)，2015，31(6)：138–143．

[28] 鄧斌．施氏假單胞菌SC221–M的反硝化特性及其調(diào)節(jié)草魚(yú)養(yǎng)殖水體水質(zhì)的研究[D]．杭州：浙江大學(xué)，2014．

[29] CHEN M X，WANG W C，F(xiàn)ENG Y，et al．Impact resistance of different factors on ammonia removal by heterotrophic nitrification-aerobic denitrification bacteriumsp. HN-02[J]．Bioresource Technology，2014，167：456–461．

[30] 雷強(qiáng)，張燕，孫燕，等．異養(yǎng)硝化–好氧反硝化菌YZ–12的脫氮性能及其對(duì)養(yǎng)殖廢水的處理效果[J]．環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2022，16(1)：301–310．

[31] 譚俊杰，李立君，李雪潔，等．異養(yǎng)硝化–好氧反硝化菌株GNR選育及對(duì)豬場(chǎng)廢水脫氮實(shí)驗(yàn)[J]．環(huán)境工程，2021，39(2)：21–26．

Isolation and nitrogen removal characteristics of a low temperature heterotrophic nitrification-aerobic denitrification bacterium

CHEN Siyu，LIU Jing，YANG Zheng，HUANG Yuanhao，PENG Yingjie，SHU Zhiheng，ZHANG Junhao，LAN Shile*

(College of Bioscience and Biotechnology, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410128, China)

In view of the problem that most nitrogen removal microorganisms are difficult to effectively remove nitrogen from sewage in winter at low temperature, a strain D15 with high efficiency of heterotrophic nitrification and aerobic denitrification(HN-AD) at 10-15℃ was isolated from the soil of flooded rice fields in winter. Strain D15 was identified as. The effects of nitrogen source concentration (100, 150, 200, 250, 300, 400, 600, 800 mg/L), carbon sources type (trisodium citrate, sodium succinate, sodium acetate, sodium oxalate, maltose), shaking table speed (130, 150, 170, 190, 210 r/min), and culture temperature (5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 ℃) on nitrogen removal efficiency of strain D15 were investigated. The results showed that the removal rate of ammonia nitrogen, nitrate nitrogen and nitrite nitrogen of strain D15 reached 100.0% under the conditions of using trisodium citrate as carbon source, initial nitrogen source mass concentration of 150 mg/L, shaking table speed of 190 r/min with a culture temperature of 15 ℃. After adding trisodium citrate to pig manure wastewater, the wastewater was incubated with D15 strain at 15 ℃ for 54 h and 66 h respectively, the removal rates of ammonia nitrogen and total nitrogen from the wastewater by D15 strain reached 100.0% and 88.8% respectively.

low temperature heterotrophic nitrifying-aerobic denitrifying bacteria;; nitrogen removal from pig manure wastewater; nitrogen removal rate

X172

A

1007-1032(2022)06-0712-06

陳思宇，劉晶，楊正，黃元昊，彭英杰，舒志恒，張俊豪，蘭時(shí)樂(lè)．低溫異養(yǎng)硝化–好氧反硝化菌的分離及其除氮特性[J]．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2022，48(6)：712–717．

CHEN S Y，LIU J，YANG Z，HUANG Y H，PENG Y J，SHU Z H，ZHANG J H，LAN S L．Isolation and nitrogen removal characteristics of a low temperature heterotrophic nitrification-aerobic denitrification bacterium[J]．Journal of Hunan Agricultural University(Natural Sciences)，2022，48(6)：712–717．

http://xb.hunau.edu.cn

2022–03–15

2022–10–12

湖南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2020JJ6058)

陳思宇(1997—)，女，湖南衡陽(yáng)人，碩士研究生，主要從事微生物資源開(kāi)發(fā)利用研究，aclover@163.com；*通信作者，蘭時(shí)樂(lè)，副教授，主要從事微生物資源開(kāi)發(fā)利用研究，875540378@qq.com

10.13331/j.cnki.jhau.2022.06.013

責(zé)任編輯：羅慧敏

英文編輯：羅維