硝化细菌的认识

硝化细菌的认识

这段日子里发现不少鱼友越来越重视硝化细菌了，这是一个好的现象。可不少鱼友对硝化细菌的认识产生了一定的误解，有的人认为硝化细菌能够分解粪便；有的认为可以净化水质，中和水中的悬浮物，这些认识是不准确的，或者可以说是错误的。那么下面我就谈谈我对硝化细菌的认识，有不正确的地方希望大家给我指正出来。

1、首先先说说分解有机物，这个粗重的体力劳动可不是娇贵的硝化细菌能完成的，他是靠其它净水细菌完成的。在水生态循环系统中，若无其它异营性细菌存在，水中将到处充斥未被细菌分解的有机物，此种自我污染的水族环境一样使鱼儿无法生存其中。因此，它们常被视为是水质自净作用的先锋部队，其重要性并不亚于硝化细菌。这类细菌普遍存在于各种不同环境，它们几乎无所不在，而繁殖速度相当惊人，大部份的异营性净水细菌，在理想的环境只需几十秒钟即可自行增殖一倍，一般只需二十几分钟即能增殖一倍。但要是裸缸饲养，我们就要借助物理循环，把水中的剩饵或粪便吸出。

2、关于净化水质，中和水中悬浮物的问题。鱼友中不少人去买硝化细菌，按照说明每星期按时添加，这样做对吗？回答是完全正确加100分。可我要告诉大家的是，你们的做法没错，可你们对硝化细菌的认识产生的错误。因为我们买的这种每星期添加的所谓的硝化细菌其实是光合细菌。

光合细菌，俗称：b菌。光合细菌是一种水中微生物，因具有光合色素，包括细菌叶绿素和类胡萝卜素等，而呈现淡粉红色，光合细菌能在厌氧和光照的条件下，利用化合物中的氢并进行不产生氧的光合作用。

光合细菌可以在某种污染环境下生存，并担负着重要的净化水质的角色。但只有在生存环境和污染物质符合其生理、生态特性时，才会发挥其作用，否则很难获得预期。例如在无光或者有氧环境下，光合细菌就很难发挥效果。

水族箱中若存在光合细菌，它将那些有机质或硫化氢等物质加以吸收利用，而

使耗氧的异营性微生物因缺乏营养而转为弱势，因而降低发生有毒分解产物的机会，同时，底质中的水质借以得到净化，而促使养殖的水族生物的健康成长。

目前，水族市场出售的光合细菌，主要是光能异营型红螺菌科（rhodospirilaceae），特别是其中的红假单细胞属（rhodopseudomonas）的种类。这种光合细菌在不同的环境条件下，能以不同的代谢方式，有效地净化水质。需要注意：光合细菌在水质ph8.2-8.6的环境下发挥效果最佳，因而比较适合在海水水族箱中使用。所以这中光合细菌只能起到短暂的效果，因为我们鱼缸里没有他生活的理想环境。除非我们制作一个无氧过滤区还要有照明。

1、想要了解硝化细菌就要首先明白什么叫氮循环

第一步：鱼类的排泄物和未吃过的食物将会转变为氨（俗称阿摩尼亚）；那是因为在这些东西里需要氧的细菌会令蛋白质分裂。而氨是有毒的。

第二步：生存于氧气中的硝化细菌，能把氨会转变为亚硝酸盐（NO2）；亚硝酸盐虽然含较少的毒素，但仍对鱼类有致命的毒害。

第三步：亚硝酸盐及后又被第二种硝化细菌转变为硝酸盐（NO3）；而这硝酸盐几乎是无毒的，但突然或长期暴露在高浓度的硝酸盐里是有害的。但幸运地，硝酸盐的浓度是可以靠更换鱼缸的水来降低。

第四步：硝酸盐及后会被不依附氧气而生存的细菌（厌氧性细菌）变为氮气而升华，这就是一个完整的「氮化合物循环」。

2、什么叫做硝化细菌

硝化细菌，俗称A菌( nitrifying ) 是一种好气性细菌，能在有氧的水中或砂层中生长，并在氮循环水质净化过程中扮演着很重要的角色。它们包括形态互异类型的一种杆菌、球菌或螺旋菌。属于自营性细菌的一类，包括两种完全不同代谢群：亚硝酸菌属 ( nitrosomonas )及硝酸菌属 ( nitrobacter )。

亚硝酸菌属细菌一般被称为「铵之氧化者」，因其所维生的唯一食物来源是铵，铵和氧化合所生成的化学能足以使其生存。什么是铵？这须要解释一下。其实铵是

一种氨气 ( nh3 ) 溶于水中所生成的阳离子 ( nh4+ )，因为它在化学上的行为就好象是一种金属离子，故命名为「铵」。气体的氨具有刺鼻的臭味，而离子态的铵则无特别的气味，故很容易加以辨认。

在有空气存在时，铵可被亚硝酸菌属细菌吸收利用。它们将其氢原子氧化成水，用氧取代之，所以铵变成水及溶于水中的氧化氮，后者化学家称为「亚硝酸」，其反应式如下：

藉由氧将铵氧化为亚硝酸 ( no2- )可以产生能量，亚硝酸菌可利用该能量从二氧化碳或碱度 ( 如 co32- 或 hco3- )中制造有机物，所以这类细菌根本不需要有机物就能生存及繁衍。

硝酸菌属细菌一般被称为「亚硝酸之氧化者」，因其所维生的主要食物来源是亚硝酸，亚硝酸和氧化合所生成的化学能足以使其生存，而且生成硝酸为氮循环的终产物，其反应式如下：

硝酸菌可利用此反应所产生之能量，用于合成自己所需之有机物，故这类细菌同样不需要摄取有机物也能生存及增殖。

铵被硝化细菌氧化成亚硝酸，随后又被氧化成硝酸的反应被化学家称为「硝化反应」。这个反应系由两种不同的细菌所进行的，须密切配合，才不致使反应的中间物 no2- 滞留累积于水中。

3、如何提高足量的硝化细菌

在养殖池中存在的有毒物质主要是氨及亚硝酸，这两种有毒的物质可由硝化细菌所消耗，并生成无毒性的硝酸，硝酸又是藻类的最佳氮肥，能被藻类所吸收及同化。因此，在养殖池中绝对不可缺少硝化细菌，如果硝化细菌缺乏，水中的氨含量将急速增加，使池水内的鱼虾有致死的危险。许多人通常不了解这个问题的重要性，以致于常遭遇到养殖失败的命运。这说明如果您不去了解这个问题的症结所在，并谋求改善的话，既使是有经验的业者，都可能会败在硝化细菌不足的危害之下。

从池水的生态观点来说，我们是无法防止氨的产生的，但是却可以设法提高硝化细

菌的数量来消耗池水中大量的氨。因为硝化细菌是消耗氨的克星，只要这类细菌的数量足够，它们就会很自然地消耗掉每天自产的氨，使氨不会在水中被大量的累积下来，成为水产养殖的隐形杀手。

至于我们应如何做才能提高硝化细菌的数量呢？从理论的角度而论，为硝化细菌塑造一个理想的繁殖场所是最根本的解决办法。怎么说呢？原来硝化细菌在繁衍过程中，有附着于固定物外表的倾向，若能在池水中安臵若干多表面积的固定物供其附着，它就能迅速地附着在这些固定物的表面上，并开始增殖。

然而，要在池水中安臵固定物通常是不可行的，理由是这种方式可能会阻碍鱼类的活动及不利于捞补。比较可行的处理方式是在过滤系统中安臵「生化培养球」，这种产品是专门为硝化细菌提供一个繁衍场所而设计的，它通常是由黑色的塑料骨架所制成，大小约为 3 ~ 5 公分直径的空心球体，并有很大的表面积可供硝化细菌附着。它的原理是让硝化细菌成为「有壳蜗牛」，增加硝化细菌的生活空间，因此可让硝化细菌依附在这种人造的球体上进行硝化活动，使滤水中的氨及亚硝酸被硝化细菌所消耗。

添加硝化细菌制剂也是另一种可行的方法，尤其是在做水质检测发现水中氨浓度偏高时，采用这种方法最有效率。但这种方法只是治标方法，不是治本方法，因为这些制剂在水中被活化成为活菌之后，它们仍然多属「无壳蜗牛」，在池水中无法增殖，甚至因环境不适而逐渐死亡，故必须定期添加才能发挥预期效果。

4、如何正确使用生化培养球

生化培养球又称为生化过滤球，它是一种藉由生物化学的方法来除掉氨的一种特殊滤材，不过它并不是依靠滤材本身的作用将氨除去，而是藉由生活于滤材表面的硝化细菌来将氨给氧化掉，使之转化为无毒性的硝酸，以减少有毒物质的堆积，为养殖生物创造一个优良的生长环境。

生化培养球具有广大的表面积，且交错网孔构造可在表面达到完全通气效果，更由于生化培养球若彼此互相接获连接在一起，可在过滤系统中形成一个巨大的活

动空间让硝化细菌居住及生活，并有利于硝化细菌大量的繁衍。

这种产品在使用时，最好与机械式过滤系统结合成一体，不宜单独使用，即可在机械式过滤系统的滤程后面，加设一个「生化培养球箱」，内臵生化培养球，仅让滤水由上自动滴流而下，然后再经由滴流过程中的硝化作用，来达到最完美的生物自净作用。

如果将生化培养球单独使用，可能无法达到预期的效果，因为若直接把池水引入「生化培养球箱」，水中难免会夹带不少有机废物，由于它们不受硝化细菌所欢迎，若让这些有机废物附着于生化培养球上，则硝化细菌就很难在其表面着床生长。因此应将池水中的有机杂质先行滤除之后，再将滤水引入箱中，才是正确的使用方法。

5、硝化细菌制剂的使用

硝化细菌制剂是一种用于控制养殖池水自生氨浓度的处理剂，不仅使用相当方便，而且能发挥立竿见影的效果，故越来越受渔友的欢迎。使用时可直接将该剂散布于池中，不久即能发挥除铵的功效。

市面出售硝化细菌制剂可分为活菌及休眠菌两种，渔友可依自己的需要选购使用。前者是利用细菌的活体制成，在显微镜的观察下，可看到它们的活动情形。后者是利用休眠菌制成，在显微镜的观察中，则无法看到它们具有活动能力。

选择活菌的好处是除铵效果迅速，最适用于氨浓度过高的紧急情况。但是因活菌对氧气的要求十分严格，尤其是硝酸菌属的细菌只能在有充份氧气存在下才能生存，正因为如此，要将活菌保存并制成产品，常有保存上的困难，所以在购买这类产品时，要特别注意它的有效使用期限，如果使用过期产品，就除铵的观点而言，也是没有什么效率的。

择休眠菌的优点是能耐久藏，较不用担心失效的问题，但是因为由休眠菌变成活菌所需的活化时间可能需要数天之久，所以无法使用于紧急状况之处理，仅适用于日常的水质管理。一般言之，休眠菌的保存期限约为 1 ~ 2 年，使用时仍需注意商品所标明的使用期限，以免过期失效。另外，此种产品仅亚硝酸菌属之细菌能被

制成制剂，故使用后可能会有多余的中间物 no2- 滞留累积于水中，使亚硝酸的浓度有暂时性突然提高的现象，惟对水质不会有明显之影响。

6、硝化细菌的注意事项

水中有有机污染源,净水细菌是靠水中有机污染而存活的，如果因为水中没有污染源存在，它们就无法长期生存。因此，在新水阶段就加入细菌是否有效，是值得研讨的。

7、勿与消毒杀菌药剂同时使用

为了避免净水细菌被杀灭，切记勿与消毒杀菌药剂同时使用，如果必须使用杀菌药剂或治疗鱼病的药剂，需等药物使用至少一星期以上再进行使用净水细菌。8、要注意调整适合细菌生长的温度

在净水细菌的使用过程中，能有效地控制在最适宜的水温条件下，当然其发挥的效果也是最理想的。例如：光合细菌在23-29℃的范围内均能正常生长繁殖，当水温低于23℃时，它们的生长逐渐停滞，因此低于23℃的水族箱使用这类细菌效果较差。

9、要注意调整适合细菌生长的ph值

在净水细菌的使用过程中，必须注意水质酸碱度ph的变化。例如：淡水硝化细菌在ph值等于中性时的效果最佳，在酸性水质中效果最差，因此若能将水族箱中的水质调整至中性或弱碱性，它的净水效果会好一些。而光合细菌在ph值8.2-8.6的水质中最具效果，所以它比较适合用于海水水族箱中的使用。

10、要注意细菌之间的共容性

若要同时放养不同的净水细菌应该注意细菌之间的共容性。例如：硝化细菌和光合细菌并不适合同时放养在同一水族箱内，因为它们净化水质的过程互有抑制作用，可能会降低其净化效果。

11、要为细菌提供足够的可居住空间

如果只让细菌生活于水族箱中可能无法满足其繁衍上的需要，这会严重限止细

菌的数量使其无法增加。因此，我们应该配合生化过滤系统为细菌细菌再创造更多的可居住空间供它们繁衍，以期待它们加速降低有害物质以及加强它们分解能力。

一般不靠硝化细菌解决水质问题.真正影响硝化细菌生存的因素是过强的光照,PH值的极度变化以及温度的差异.硝化细菌的生存能力虽然很高,在缺少食物来源的情况下可以仍可以存活很长的一段时间.亚硝酸菌甚至可以休眠达二年之久.但因为不能保证经常开泵所以一直依靠绿水来求得水质的稳定和平衡.目前看效果还可以。

异养硝化_好氧反硝化菌异养硝化性能的影响因素_于大禹

2012年第31卷第12期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ?2797? 化工进展 异养硝化-好氧反硝化菌异养硝化性能的影响因素 于大禹1，张琳颖1，高 波1，2 （1东北电力大学化学工程学院，吉林吉林 132012；2众和海水淡化工程有限公司，天津 300462）摘要：在异养硝化-好氧反硝化菌H1良好的脱氮效果基础上，研究了在不同溶解氧浓度、废水成分和金属离子存在条件下时，H1的代谢途径及其异养硝化性能的变化。研究表明，溶解氧浓度在4.7 mg/L时，H1脱氮途径最佳；在NH4+模拟废水中，NH4+会通过NH4+—→NH2OH—→N2O—→N2的途径被快速去除；在NH4+和NO2?混合模拟废水中，没有显示出H1优先进行反硝化的现象，NH4+-N的降解是短程的硝化反硝化过程；在NH4+和NO3?混合模拟废水中，NO3?会诱导羟胺氧化酶产生NO2?-N，使得NH4+-N经过反硝化途径的亚硝酸盐水平被去除；在NH4+模拟废水中，1 mmol/L的Cu2+和Fe2+对异养硝化过程具有显著地激活作用。 关键词：异养硝化-好氧反硝化菌；异养硝化性能；溶解氧；废水成分；金属离子 中图分类号：X 703.1；X 172 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2012）12–2797–04 Factors affecting the heterotrophic nitrification property of heterotrophic nitrification-aerobic denitrifier YU Dayu1，ZHANG Lin y ing1，GAO Bo1，2 （1School of Chemical Engineering，Northeast Dianli University，Jilin 132012，Jilin，China；2ZhongHe Seawater Desalination Engineering Co.，Ltd.，Tianjin 300462，China） Abstract：Based on the good denitrification effectiveness of heterotrophic nitrification-aerobic denitrifier H1, this paper investigated the metabolic pathways and the heterotrophic nitrification characteristics of H1 under different conditions including dissolved oxygen concentration, wastewater composition and the metal ions. The results showed that when the dissolved oxygen concentration was 4.7 mg/L in the simulated NH4+ wastewater, the removal pathway of ammonia was NH4+—→ NH2OH —→N2O—→N2, which was the fast removal pathway. In the simulated NH4+ and NO2?wastewater, NH4+-N was removed by short - cut nitrification and denitrification, not showing priority denitrification by H1 in the whole process. In the simulated NH4+ and NO3? wastewater, NO3? induced hydroxylamine oxidase to produce NO2?-N, thus NH4+-N was removed by the nitrite levels of denitrification pathway. In the simulated NH4+ wastewater, 1 mmol/L Cu2+ and Fe2+ can significantly activate the activities of heterotrophic nitrification. Key words：heterotrophic nitrification-aerobic denitrifier；heterotrophic nitrification property； dissolved oxygen；wastewater composition；metal ions 近年来，异养硝化细菌和好氧反硝化细菌的发 现打破了传统理论认为的硝化反应只能由自养细菌完成而反硝化反应只能在厌氧条件下进行的观点。这些研究为生物脱氮提供了新的理论基础。 目前，异养硝化-好氧反硝化生物脱氮理论已成为国内外研究者的新宠。它克服了传统的生物脱氮收稿日期：2012-08-07；修改稿日期：2012-08-31。 基金项目：国家973计划（2007CB206904）、吉林省科技发展计划（20090145）及吉林省教育厅“十二五”科学技术研究（2011-370和2012-92）项目。 第一作者及联系人：于大禹（1978—），男，博士，副教授，主要从事环境微生物学及其应用方面的研究。E-mail yudy@mail. nedu. https://www.wendangku.net/doc/0f12220942.html,。

硝化菌

硝化细菌在制革废水氨氮处理中的应用 1 前言 制革废水是一种COD 和氨氮(NH 3-N)质量浓度均较高的废水，目前对其处理多采用废水好氧生化处理技术即活性污泥工艺。由于该废水水质变化较大，硝化反应很容易受到冲击负荷的影响，反应条件受到破坏，导致出水NH 3-N 质量浓度不能够达标。 制革企业是以各种动物皮为原料，添加多种化学品并经过设备处理制得成品皮革的。处理过程产生的氨氮污染主要来自来自皮革本身由有机氮转化而来的氨氮以及加工过程中加入的大量的各种铵盐。制革原料中的动物皮带有许多氨氮，在处理时进入到废水中。原皮中部分动物蛋白质也会在加工过程中分离出来，其在废水中的不断分解会产生较多的氨氨。由于技术、经济的因素，许多制革企业仍使用大量的铵盐。废水中含氨氮的工序有浸水、脱毛、浸灰、脱灰、软化、浸酸、鞣制和中和染色等工序。其中在脱灰软化中使用硫酸铵、氯化铵等；在中和、染色工序还使用碳酸氢铵和液氨；浸酸和鞣制工序废水中的氨氮则来自皮革中铵盐残余物的不断向水中释放。 针对制革废水中的氨氮问题，本试验研究选取污水厂的脱水污泥进行硝化细菌菌种培养，向池中投加实验室自行培养的硝化细菌菌种，然后将培养后的硝化污泥注入SBR 反应池中，以期在较短时间内降解氨氮，探索一种制革废水硝化污泥的培养方法。 2 材料与方法 2.1 试验菌种 试验所用菌种由实验室自行培养，为液体状菌种。 2.2 试验源水与水质 污泥培养阶段所用污水为该厂经生物接触氧化处理后的出水。试验期间，其主要水质指标：COD146-307mg/L ，平均201mg/L ；BOD 558-110mg/L ，平均76mg/L ；氨氮146-205mg/L ，平均184mg/L ；水温20℃-29℃，pH7.14-7.82，平均7.69。 2.3 制革厂污水处理工艺及试验装置 制革厂现有污水处理工艺流程如图1所示。 污泥培养阶段所用污水为经生物接触氧化处理后的出水。试验期间，其主要水质指标：

如何快速培养硝化细菌的几种方法)

如何快速培养硝化细菌的几种方法 硝化细菌,培养 快速培养硝化细菌的几种方法~ 水族箱过滤器只具备物理过滤和化学过滤的功能，而降解水中毒素的硝化细菌并未繁殖起来，需要在过滤系统开始运转后逐渐进行培养。若想尽快放入观赏鱼，就需要采取措施加快培养硝化细菌的进度。 通常有以下几种快速培养硝化细菌的方法： (1) 利用旧滤材或滤砂移植硝化细菌饲养过观赏鱼的旧水族箱中滤材或底砂上都附着大量的硝化细菌，若能将旧滤材或滤砂移入新设立的水族箱引入菌种，可大大促进硝化细菌繁殖的速度，至少节约一半的培养时间。 (2) 利用污染源刺激硝化细菌的繁殖在引入菌种后，要配合过滤、充气促进水流循环，并在水族箱中放入4～5 个新鲜的去壳蛤蜊或虾，利用肉质腐烂生成的毒素作为硝化细菌的营养，刺激菌种大量繁殖。还可以购买一些小型易养的实验鱼，放入几条，利用它们的排泄废物、食物碎屑提供有机物废料，促进硝化细菌的繁殖。 (3) 添加人造硝化细菌目前市售的人造硝化细菌，有液态、粉末状、干燥孢子化等不同类型，可以满足观赏鱼爱好者迫切尽快饲养的要求。 培养生物过滤系统的要点~ 在进行水族箱生物过滤系统培养时，要掌握以下几个要点：(1)不宜频繁换水大量的换水，容易破坏水族箱中硝化细菌的繁殖，使附着于底砂滤材中的硝化细菌随换水大量散失，同时水质的频繁改变也无法维持硝化细菌繁殖的适宜pH值，因此换水不必过勤，1～2 个月换20％的水即可。 (2)正确清洗滤材经过长期饲养，过滤系统的滤材上会附着大量硝化细菌，但同时也会积累许多杂质污物，需定期清洗。清洗时，用原水族箱的海水将滤材轻轻挤压揉搓，千万不能用自来水冲洗或使用洗涤剂等化学物质。 (3)渐次追加观赏鱼刚设立的新缸要逐渐增加观赏鱼数量，不可一次放入过多，以免大量的残饵和排泄物产生的毒素超过硝化细菌氧化分解的能力，造成水质污染和观赏鱼死亡。

硝化与反硝化

硝化：在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程，称为生物硝化作用。反应过程如下： 亚硝酸盐菌： 向左转|向右转 接着亚硝酸盐转化为硝酸盐： 向左转|向右转 这两个反应式都是释放能量的过程，氨氮转化为硝态氮并不是去除氮而是减少它的需氧量。上诉两式合起来写成： 向左转|向右转 综合氨氧化和细胞体合成反应方程式如下： 向左转|向右转

上式可知：(1)在硝化过程中，1g氨氮转化为硝酸盐氮时需氧4.57g；(2)硝化过程中释放出H+，将消耗废水中的碱度，每氧化lg氨氮，将消耗碱度(以CaCO3计) 7.lg。 影响硝化过程的主要因素有： (1)pH值当pH值为8.0～8.4时(20℃)，硝化作用速度最快。由于硝化过程中pH将下降，当废水碱度不足时，即需投加石灰，维持pH值在7.5以上； (2)温度温度高时，硝化速度快。亚硝酸盐菌的最适宜水温为35℃，在15℃以下其活性急剧降低，故水温以不低于15℃为宜； (3)污泥停留时间硝化菌的增殖速度很小，其最大比生长速率为＝0.3～ 0.5d-1(温度20℃，pH8.0～8.4)。为了维持池内一定量的硝化菌群，污泥停留时间必须大于硝化菌的最小世代时间。在实际运行中，一般应取＞2 ； (4)溶解氧氧是生物硝化作用中的电子受体，其浓度太低将不利于硝化反应的进行。一般，在活性污泥法曝气池中进行硝化，溶解氧应保持在2～3mg/L以上； (5)BOD负荷硝化菌是一类自养型菌，而BOD氧化菌是异养型菌。若BOD5负荷过高，会使生长速率较高的异养型菌迅速繁殖，从而佼白养型的硝化菌得不到优势，结果降低了硝化速率。所以为要充分进行硝化，BOD5负荷应维持在0.3kg(BOD5)/kg(SS).d以下。

(推荐)硝化菌的培养方法

硝化菌的培养方法 硝化反应影响因素： 1、温度在生物硝化系统中，硝化细菌对温度的变化非常敏感，在5～35℃的范围内，硝化菌能进行正常的生理代谢活动。当废水温度低于15℃时，硝化速率会明显下降，当温度低于10℃时已启动的硝化系统可以勉强维持，硝化速率只有30℃时的硝化硝化速率的25%[1]。尽管温度的升高，生物活性增大，硝化速率也升高，但温度过高将使硝化菌大量死亡，实际运行中要求硝化反应温度低于３８℃[2]。 2、pH值硝化菌对pH值变化非常敏感，最佳pH值是8.0～8.4，在这一最佳pH值条件下，硝化速度，硝化菌最大的比值速度可达最大值。Anthonison认为pH对硝化反应的影响只是表观现象，实际起作用是两个平衡H++NH3 = NH4+和H++NO2-= HNO2中的NH3（FA）和HNO2（FNA），pH通过这两个平衡影响FA和FNA的浓度起作用的。 3、溶解氧氧是硝化反应过程中的电子受体，反应器内溶解氧高低，必将影响硝化反应得进程。在活性污泥法系统中，大多数学者认为溶解氧应该控制在1.5～2.0mg/L内，低于0.5mg/L则硝化作用趋于停止。当前，有许多学者认为在低DO（1.5mg/L）下可出现SND现象。在DO＞2.0mg/L，溶解氧浓度对硝化过程影响可不予考虑。但DO浓度不宜太高，因为溶解氧过高能够导致有机物分解过快，从而使微生物缺乏营养，活性污泥易于老化，结构松散。此外溶解氧过高，过量能耗，在经济上也是不适宜的。 4、生物固体平均停留时间（污泥龄）为了使硝化菌群能够在连续流反应器系统存活，微生物在反应器内的停留时间（θc）N必须大于自养型硝化菌最小的世代时间（θc）minN，否则硝化菌的流失率将大于净增率，将使硝化菌从系统中流失殆尽。一般对（θc）N的取值，至少应为硝化菌最小世代时间的2倍以上，即安全系数应大于2。 5、重金属及有毒物质除了重金属外，对硝化反应产生抑制作用的物质

硝化细菌的培养及作用

硝化细菌的培养及作用 近年来，硝化细菌已逐渐成为水产养殖界的热门话题，它在水产养殖中的重要性开始引起广泛的注意。可以说，迄今为止，在大规模、集约化的水产养殖模式中，如果没有硝化细菌参与其中的净水作用，想获得成功的养殖，是相当困难的。 鱼、虾等水产动物吃、喝、排泄、生活、休息都是在水体中进行的，那么，如何管理水体的水质以便适合它的生长、生存、健壮就成了重要的问题。尤其是现代集约化养殖长期累积了大量养殖生物排泄物，所有有机物的排泄物，甚至其尸体，在异养性细菌的作用下，其中的蛋白质及核酸会慢慢分解，产生大量氨等含氮有害物质。氨在亚硝化菌或光合细菌作用下转化成亚硝酸，亚硝酸与一些金属离子结合以后可以形成亚硝酸盐，而亚硝酸盐又可以和胺类物质结合，形成具有强烈致癌作用的亚硝胺。因此，亚硝酸盐常与恶名昭彰的氨相提并论，由于亚硝酸盐长期蓄积中毒，会使鱼、虾等抗病力降低，易招致各种病原菌的侵袭，故常被视为是鱼、虾的致病根源。然而，当亚硝酸在硝化菌的硝化作用下转变成硝酸后，很容易形成硝酸盐，从而成为可以被植物吸收利用的营养物质。所以说，硝化细菌与养殖环境的关系十分密切。 目前市面上宣称具有硝化作用的一些异养菌及真菌，虽然也能将氨氧化成硝酸盐，但通常只能利用有机碳源获取能量，不能利用无机碳源，其对氨的氧化作用十分微弱，反应速率远比自养性硝化细菌慢，

不能被视为真正的硝化作用。 硝化作用必须依赖于自养性硝化细菌来完成。养殖池中有丰富的氮源，原本很适于硝化细菌生长，不过由于养殖池中存在大量的异养菌，受到异养性细菌的排斥作用，适合硝化细菌栖息的地方，相对自然环境显然少得多，因此无足够数量的自养性硝化细菌来消费过量的亚硝酸氮，这就是问题所在。 一、硝化细菌基本概念 硝化细菌系指利用氨或亚硝酸盐作为主要生存能源，以及能利用二氧化碳作为主要碳源的一类细菌。硝化细菌是古老的细菌之一，其广泛分布于土壤、淡水、海水及污水处理系统中，却在自然界鲜少大量出现，原因在于硝化细菌的分布会受到许多环境因素的影响，如氮源、温度、氧气浓度、渗透压、酸碱度和盐度等等。 硝化细菌分为亚硝化菌与硝化菌，亚硝化菌的主要功能是将氨氮转化为亚硝酸盐；硝化菌的主要功能是将亚硝酸盐转化为硝酸盐。氨氮和亚硝酸盐都是在水产养殖过程中产生的有毒物质且亚硝酸盐还是强烈的治癌物质，因此如何降解这两种物质，是科学工作者近年来的工作重点，由于亚硝化菌的生长速度比较快且光合细菌也具有降解氨氮的作用，因此现代养殖已能成功地将氨氮控制在较低的水平上。而对于亚硝酸盐，由于自然界中的硝化菌生长极慢且还没有发现有其它的任何微生物可代替硝化菌的功能，所以养殖过程中产生的亚硝酸盐就成为阻碍养殖发展的关键因素。科研人员经过多年努力，通过大量的实验筛选，最终研制成功一种新型的纯化硝化菌制剂“硝化宝”，

反硝化作用

反硝化作用 反硝化作用（denitrification） 也称脱氮作用。反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮（N2）或一氧化 二氮（N2O）的过程。微生物和植物吸收利用硝酸盐有两种完全不同的用途，一是利用其中 的氮作为氮源，称为同化性硝酸还原作用：NO3-→NH4+→有机态氮。许多细菌、放线菌和霉 菌能利用硝酸盐做为氮素营养。另一用途是利用NO2-和NO3-为呼吸作用的最终电子受体， 把硝酸还原成氮（N ），称为反硝化作用或脱氮作用：NO3-→NO2-→N2↑。能进行反硝化作用 的只有少数细菌，这个生理群称为反硝化菌。大部分反硝化细菌是异养菌，例如脱氮小球菌、 反硝化假单胞菌等，它们以有机物为氮源和能源，进行无氧呼吸，其生化过程可用下式表示： C6H12O6+12NO3-→6H2O+6CO2+12NO2-+能量 CH3COOH+8NO3-→6H2O+10CO2+4N2+8OH-+能量 少数反硝化细菌为自养菌，如脱氮硫杆菌，它们氧化硫或硝酸盐获得能量，同化二氧化碳， 以硝酸盐为呼吸作用的最终电子受体。可进行以下反应： 5S+6KNO3+2H2O→3N2+K2SO4+4KHSO4 反硝化作用使硝酸盐还原成氮气，从而降低了土壤中氮素营养的含量，对农业生产不利。 农业上常进行中耕松土，以防止反硝化作用。反硝化作用是氮素循环中不可缺少的环节，可 使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-减少，消除因硝酸积累对生物的毒害作用。 反硝化作用，狭义的指将硝酸盐还原为分子态氮的过程，称为脱氮作用；广义的指将硝酸 盐还原为较简单的氮化合物的过程，除了脱氮作用外，还包括硝酸盐还原作用（指脱氮作用 以外的还原作用，例如硝酸盐还原为亚硝酸盐的作用）。 多种细菌和真菌斗具有硝酸盐还原酶，可以将硝酸盐还原为亚硝酸盐。方程式如下： NHO3+2H------------>HNO2+H2O(需要硝酸还原酶的作用) 而脱氮作用，则常常与无氮有机物的氧化反应伴随发生，例如： C6H12O6+6H2O---------->6CO2+24H

硝化细菌的简介及研究思路

1.1 问题的提出 1.1.1 我国水体富营养化状况 我国是一个湖泊众多的国家，大于1 km2的天然湖泊就有2300多个，湖泊面积为70988 km2，约占全国陆地总面积的0.8％。湖泊总蓄水量为7077多亿m3[1]。调查结果表明：2004年七大水系的412个水质监测断面中，I～III类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为41.8％、30.3％和27.9％，七大水系主要污染指标为氨氮、五日生化需氧量、高锰酸盐指数和石油类[3]。 2004年监测的27个重点湖库中，II类水质的湖库2个，III类水质的湖库5个，Ⅳ类水质的湖库4个，Ⅴ类水质湖库6个，劣Ⅴ类水质湖库10个。其中，“三湖”（分别为太湖、巢湖和滇池）水质因总氮和总磷浓度高而均为劣Ⅴ类。太湖水质与上年比有所改善，但仍处于中度富营养化状态。滇池的草海属于中度富营养化，外海属重度富营养化。巢湖水质属中度富营养化。对于海洋环境，2004年全海域共发现赤潮96次，较上年减少23次。赤潮累计发生面积266630平方公里，较上年增加83.0％，其中，大面积赤潮集中在东海。 目前，水体的富营养化已经成为我国最为突出的环境问题之一。许多大型湖泊，如巢湖、太湖、鄱阳湖、滇池和西湖等，都已经处于富营养或重度富营养化状态。而且一些河流在部分河段也出现了富营养化现象，如黄浦江流域、珠江广州河段等。据统计，我国主要湖泊处于因氮、磷污染而导致富营养化的占统计湖泊的56％[4]。因此，如何治理富营养化的水体，减少其中的营养物质的含量，回复水体的综合功能，已成为当前全球性的环境问题的研究热点[5]。 1.1.2 富营养化水体的微生物治理 针对水体富营养化现象，其水质改善及对策包括三个大的方面：污染源控制对策、水体生态修复对策以及应急除藻对策[6-8]。水体富营养化的关键与核心是生物多样性的破坏，其典型表现就是富营养化水体发生藻类“水华”现象[9]。因此，从保护和恢复生物多样性入手，引入微生物、植物和动物，尤其是关键物种，重建食物链结构，是恢复水体正常的主要手段之一[10-12]。为此经常用到的技术措施包括：以藻控藻，投加细菌微生物[13]、放养鱼类[14]，恢复与构建水生植被[15,16]等。 利用微生物种群的新陈代谢活动对富营养化水体中的有机污染物、氨氮和有机氮等进行去除，尤其是氮污染物的去除，主要需要建立硝化－反硝化体系。而在自然界中，原本存在有专门从事硝化－反硝化过程中的微生物种群。但是由于某些微生物种群，如硝化细菌的代时较长，增殖速率非常低。同时，水体的人为活动的破坏。导致了富营养化水体中硝化－反硝化体系的弱化甚至缺失。故针对富营养化水体，可采用向水体中投加复合微生物菌群，从而增强水体的生物自净化能力，达到控制水体富营养化的目的，该技术被称之为“微生物强化技术”。该技术具有费用低、见效快、无污染和方便安全等特点。 复合微生物种群主要由光合细菌、硝化细菌等组成，再辅之以反硝化细菌。其中，光合细菌通过自身代谢与藻类竞争性争夺营养物质，并可降解、消除藻类代谢分泌于体外的多种物质，削弱藻类的竞争力。一般的光合细菌都有固氮能力，在厌氧光照条件下固氮能力最

硝化细菌的分离纯化

材料与方法 样品 检测用试剂 1、Griess 试剂 溶液I称取磺胺酸0.5g，溶于150mL醋酸溶液(30％)中，保存于棕色瓶中。 溶液II称取α-萘胺0.5g，加入50mL蒸馏水中，煮沸后，缓缓加入30％醋酸溶液150mL，保存于棕色瓶中。 格里斯试剂检验亚硝化菌方法：用滴管吸取2滴细菌培养液置于白瓷板上， 依次滴加格里斯试剂Ⅰ、Ⅱ各2滴，出现红色反应说明培养液中含有亚硝酸，有 亚硝酸细菌存在。 2、二苯胺-硫酸试剂（检测菌液中是否存在硝酸盐证明硝化细菌是否存在） 称取二苯胺1g，溶于20mL蒸馏水中，然后徐徐加入浓硫酸lOOmL，保存于棕色瓶中。 由于亚硝基、硝基均能与二苯胺试剂起蓝色显色反应，所以在测定硝基前，必须去除培养液中的亚硝基。采用尿素+浓硫酸去除亚硝基是简单有效的方法，硝化菌检验具体操作步骤：取细菌培养液lml移入干净试管中，向试管中放半药勺的尿素混匀，然后再向试管中滴加10滴浓硫酸，此时可以看到试管中有大量气泡生成，反应很强烈，不断振动试管，使反应充分进行直至没有气泡产生。然后取试管中液体两滴，置于白瓷板上，用格里斯试剂检验是否变红，如果颜色没有变化，再滴加二苯胺试剂，如果变蓝，说明有硝基产生，有硝化菌存在。培养基 1、LB（检验硝化细菌的纯度不生长表纯） 酵母粉 5g 蛋白胨 10g NaCl 10g 蒸馏水 1000ml 灭菌前pH=7.3 2、KM（检验硝化细菌的纯度不生长表纯） 酵母浸提物 0.5g 蛋白胨 0.5g 牛肉膏 0.5g 蒸馏水 1000ml 灭菌前pH=7.3 3、PDA（检验硝化细菌的纯度不生长表纯） 马铃薯(除皮) 200g 蔗糖(或葡萄糖) 20g 水 1000mL 灭菌前pH自然 硝化细菌培养基

硝化细菌的几大误区原创申精

硝化细菌的几大误区(原创申精) 硝化细菌的几大误区（原创申精) 一、哎~我的水好混好白，里面全是氨///哇！他的水好清，说明硝化细菌…… 水混不代表水中有很多异养菌和氨！水清不代表硝化系统已经建立起来并运转正常！！因为异养菌产生的氨、硝化菌产生的亚硝酸盐和硝酸盐都是溶于水的，无色的，都是无机物，就和盐一样，纯净水是透明的，盐水也是透明的，含有氨的水也是透明的，含有亚硝酸的水也是透明的，含有硝酸盐的水也是透明的，各种透明透明透透明！！你的水不清发白只能说明你的物理过滤不达标！你的水清只能说明你的物理过滤非常强大或者堵塞严重！！（实验用的硝化细菌培养基和溶液都是混浊的哦） 二、98%的硝化细菌说明上面都写着：本产品可造成短暂的水体混浊，属正常现象…… 我勒个去~~这货不是硝化细菌，真正的硝化细菌产品不会造成水质的浑浊，你买的那个瓶瓶或包包里有没有硝化细菌我不知道，但我知道那里面的主要成分是凝水剂或凝水粉，几毛钱一公斤！！不信的话你放进缸里关了过滤试试，5分钟后让你看见棉絮状的凝结物在缸里你信不信？！这货只能净水不能硝化，它的原理就是把水中的微粒凝结成大块的凝结物，然后通过过滤过滤掉。还不信？！！你再打开过滤，看你的滤棉是不是堵了！滤盒小还可能水溢出来！硝化细菌产品主要含量是休眠的硝化细菌，细菌复苏需要各种条件满足（水、氧、22-30摄氏度、无杀菌灯、ph6.5-8.0）最短2小时，最长24小时（视产品酶化技术）才能复苏，而且即便休眠期的硝化细菌（不论粉状或液体）都可95%的溶于水，50%浓度的休眠硝化细菌水样颜色是浅褐色，如果你想让硝化细菌产品造成水的浑浊那也很简单，1米的缸里放满满一洗脸盆硝化细菌，水就会稍微有点褐色浑浊了~~~淘宝上98%的硝化细菌卖家都没有养鱼的经验，可能连他们自己也不知道什么才是真正的硝化细菌，他们只是商人，他们和卖铅笔盒内衣短裤的卖家没有任何区别，别把他们想成专业的大师，只有2%的商家有自己的渔场，并明确表示：硝化细菌不浑水，浑水不是硝化菌！ 三、最上层的过滤棉要经常清洗…… 物理过滤的核心其实就像城市里的堵车，物理过滤棉就好比城市里面的大大小小的街道和马路，而水中的杂质包括看得见的看不见的就好比城市里面的公交车、小汽车，而水就好比行人，那么如何只让行人通过而让各种车静止不动固定在原地呢？答案很简单：塞车！不停地塞车！！随着大大小小各种各样的车辆将道路堵死，行人则可以穿梭自如，物理过滤就是如此，滤棉内大大小小的空隙阻拦了各种水中的

微生物的硝化作用

高级微生物学综述 微生物的硝化作用 学生姓名：任伟帆 学号：4 指导教师：唐文竹 所在学院：生物工程学院 专业：生物学

大连工业大学 微生物的硝化作用 摘要：本文主要介绍了硝化作用微生物的种类,包括氨氧化菌、亚硝酸氧化菌、异养氨氧化菌和厌氧氨氧化菌。分析了硝化微生物的系统发育，还介绍了在硝化作用微生物生态学研究进展，以及同类群细菌中与硝化作用相关的酶类。文章的最后还分析了微生物脱氮在污水处理中的应用。 关键词：氨氧化细菌；系统发育分析；硝化作用；微生物脱氮 Microbial nitrification Abstract:This paper introduces the types of nitrifying microorganisms, including ammonia-oxidizing bacteria, nitrous acid, oxidizing bacteria, heterotrophic ammonia-oxidizing bacteria and anaerobic ammonium-oxidizing bacteria. The phylogenetic analysis of microbes was also studied, as well as advances in microbial ecology of nitrification and the enzymes associated with nitrification in the same group of bacteria. Finally, the application of microbial denitrification in sewage treatment was analyzed. Key words： ammonia-oxidizing bacteria; phylogenetic analysis; nitrification; microbial denitrification 前言 氮元素在自然界中大量存在，是非常丰富的元素之一,它在自然界中主要以分子氮、有机氮化合物和无机氮化合物的形式存在。它们在微生物、动物、植物体内相互转移、转化，构成了氮循环[1]。而微生物在其中起着非常重要的作用，主要通过氨化作用、硝化作用、反硝化作用以及固氮作用来实现的。而目前，水体污染越远越严重，处理难度越来越大，生物处理工艺受到了更多的重视。因此，通过深入分析硝化作用微生物的种类及作用机理，不断改进生物脱氮工艺具有重要意义。

硝化与反硝化去除氨氮的原理

硝化与反硝化去除氨氮操作 一、硝化与反硝化的作用机理： 1、硝化细菌包括亚硝化菌和硝化菌，亚硝化菌将废水中的NH3转化为亚硝酸盐，硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐，称为硝化作用。硝化作用必须通过这两类菌的共同作用才能完成。 2、反硝化菌将硝酸盐转化为N2、NO、N2O，称为反硝化作用。 3、硝化细菌必须在好氧条件下作用。 4、反硝化菌必须在无氧或缺氧的条件下进行。 二、作用方程式： 硝化反应： 2NH3＋3O2――（亚硝化菌）――2HNO2＋2H2O＋能量（氨的氧化） 2HNO2＋O2――（硝化菌）――2HNO3＋能量（亚硝酸的氧化）反硝化反应： NO3— +CH3OH ——N2 + CO2+H2O+ OH—（以甲醇作为C源） 三、操作： 1、将购买的硝化菌投加到曝气池5、6#，亚硝化菌投加到曝气池1、 2、 3、4#，反硝化菌投加到厌氧池。 2、控制指标： 生物硝化 ①PH值：控制在7.5—8.4 ②温度：25—30℃

③溶氧：2—4mg/L ④污泥停留时间：必须大于硝化菌的最小世代时间，一般应大 于2小时 生物反硝化： ①PH值：控制在7.0—8.0 ②温度：25—30℃ ③溶氧：0.5mg/L ⑤机碳源：BOD5/TN＞（3—5）过低需补加碳源

生物脱氮机理 污水生物脱氮的基本原理就是在将有机氮转化为氨态氮的基础上，先利用好氧段经硝化作用，由硝化细菌和亚硝化细菌的协同作用，将氨氮通过硝化作用转化为亚硝态氮、硝态氮，即，将转化为和。在缺氧条件下通过反硝化作用将硝氮转化为氮气，即，将（经反亚硝化）和（经反硝化）还原为氮气，溢出水面释放到大气，参与自然界氮的循环。水中含氮物质大量减少，降低出水的潜在危险性，达到从废水中脱氮的目的。 ○1硝化——短程硝化： 硝化——全程硝化（亚硝化+硝化）： ○2反硝化——反硝化脱氮： 反硝化——厌氧氨氧化脱氮： 反硝化——厌氧氨反硫化脱氮： 废水中氮的去除还包括靠微生物的同化作用将氮转化为细胞原生质成分。主要过程如下：氨化作用是有机氮在氨化菌的作用下转化为氨氮。硝化作用是在硝化菌的作用下进一步转化为硝酸盐氮。其中亚硝酸菌和硝酸菌为好氧自养菌，以无机碳化合物为碳源，从或的氧化反应中获取能量。其中硝化的最佳温度在纯培养中为25-35℃，在土壤中为30-40℃，最佳pH 值偏碱性。反硝化作用是反硝化菌（大多数是异养型兼性厌氧菌，DO<0.5mg/L）在缺氧的条件下，以硝酸盐氮为电子受体，以有机物为电子供体进行厌氧呼吸，将硝酸盐氮还原为N2或NO2-同时降解有机物。

硝化细菌的简介及研究思路

问题的提出 我国水体富营养化状况 我国是一个湖泊众多的国家，大于1 km2的天然湖泊就有2300多个，湖泊面积为70988 km2，约占全国陆地总面积的％。湖泊总蓄水量为7077多亿m3[1]。调查结果表明：2004年七大水系的412个水质监测断面中，I～III类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为％、％和％，七大水系主要污染指标为氨氮、五日生化需氧量、高锰酸盐指数和石油类[3]。 2004年监测的27个重点湖库中，II类水质的湖库2个，III类水质的湖库5个，Ⅳ类水质的湖库4个，Ⅴ类水质湖库6个，劣Ⅴ类水质湖库10个。其中，“三湖”（分别为太湖、巢湖和滇池）水质因总氮和总磷浓度高而均为劣Ⅴ类。太湖水质与上年比有所改善，但仍处于中度富营养化状态。滇池的草海属于中度富营养化，外海属重度富营养化。巢湖水质属中度富营养化。对于海洋环境，2004年全海域共发现赤潮96次，较上年减少23次。赤潮累计发生面积266630平方公里，较上年增加％，其中，大面积赤潮集中在东海。 目前，水体的富营养化已经成为我国最为突出的环境问题之一。许多大型湖泊，如巢湖、太湖、鄱阳湖、滇池和西湖等，都已经处于富营养或重度富营养化状态。而且一些河流在部分河段也出现了富营养化现象，如黄浦江流域、珠江广州河段等。据统计，我国主要湖泊处于因氮、磷污染而导致富营养化的占统计湖泊的56％[4]。因此，如何治理富营养化的水体，减少其中的营养物质的含量，回复水体的综合功能，已成为当前全球性的环境问题的研究热点[5]。 富营养化水体的微生物治理 针对水体富营养化现象，其水质改善及对策包括三个大的方面：污染源控制对策、水体生态修复对策以及应急除藻对策[6-8]。水体富营养化的关键与核心是生物多样性的破坏，其典型表现就是富营养化水体发生藻类“水华”现象[9]。因此，从保护和恢复生物多样性入手，引入微生物、植物和动物，尤其是关键物种，重建食物链结构，是恢复水体正常的主要手段之一[10-12]。为此经常用到的技术措施包括：以藻控藻，投加细菌微生物[13]、放养鱼类[14]，恢复与构建水生植被[15,16]等。 利用微生物种群的新陈代谢活动对富营养化水体中的有机污染物、氨氮和有机氮等进行去除，尤其是氮污染物的去除，主要需要建立硝化－反硝化体系。而在自然界中，原本存在有专门从事硝化－反硝化过程中的微生物种群。但是由于某些微生物种群，如硝化细菌的代时较长，增殖速率非常低。同时，水体的人为活动的破坏。导致了富营养化水体中硝化－反硝化体系的弱化甚至缺失。故针对富营养化水体，可采用向水体中投加复合微生物菌群，从而增强水体的生物自净化能力，达到控制水体富营养化的目的，该技术被称之为“微生物强化技术”。该技术具有费用低、见效快、无污染和方便安全等特点。 复合微生物种群主要由光合细菌、硝化细菌等组成，再辅之以反硝化细菌。其中，光合细菌通过自身代谢与藻类竞争性争夺营养物质，并可降解、消除藻类代谢分泌于体外的多种物质，削弱藻类的竞争力。一般的光合细菌都有固氮能力，在厌氧光照条件下固氮能力最强。光合细菌与其他细菌的混合培养，能够提高其他细菌的固氮能力。另外，硝化细菌、反

异养硝化细菌概述

异养硝化细菌heterotrophic nitrification bacteria应用的好处 A 异养硝化细菌能够在利用有机碳源生长的同时将含氮化合物硝化生成羟胺、亚硝酸盐、硝酸盐等产物, 多数还能同时进行好氧反硝化作用, 直接将硝化产物转化为含氮气体。因此，这类细菌已成为废水处理中生物脱氮新工艺的重要研究对象。 B 与自养型硝化菌比较, 异养硝化菌的生长速率快, 细胞产量高,需要的溶解氧浓度低, 能耐受酸性环境且活性高,并且能够代谢各种形态的氮化合物, 同时提高COD的去除率。由于异养硝化菌的出现, 工艺上可以实现在一个反应器里完成硝化反硝化, 不仅可以降低运行成本, 减少工艺上繁琐的操作, 还可以扩大自养硝化菌所不能处理的水质范围。 什么是异养硝化细菌 近二十多年来, 研究者在各种环境中分离并鉴定了一些特殊的菌株, 这些菌株可以利用有机碳源生长并进行硝化作用。因此, 人们把这类具有异养硝化功能的菌株统称为异养硝化菌不同异养硝化细菌的来源和特点 由于过去监测硝化现象都是通过测定其硝化产物(硝酸盐、亚硝酸盐)来确定硝化作用的强度和有无, 而多数异养硝化微生物在硝化同时还具有反硝化作用, 所以积累的硝化产物相对自养硝化菌要少。因此, 人们认为在自然界中异养硝化作用甚微, 而自养硝化作用占主要地位, 只有在不适合自养硝化菌生长的环境条件下异养硝化微生物才可能占主导地位。然而, 最近几年通过优化监测手段, 陆续有报道证明,在自然界主要是土壤里的生物硝化过程中, 异养硝化微生物同样起着不可忽视的作用, 特别是在酸性森林土壤里异养硝化作用占主导地位。近年来,国内外研究者从环境中分离出多株具有异养硝化功能的微生物, 这些微生物不仅可以高效去除COD和氨氮, 多数还具有好氧反硝化功能, 且脱氮效率显著。因此, 异养硝化微生物受到了广泛关注。据文献报道, 异养硝化微生物多存在于藻类、放线菌、真菌和细菌中。由于其遗传背景的差异性, 不同的异养硝化微生物其各自生长及硝化特点都有所不同。在这里, 将目前分离出的具代表性的一些异养硝化细菌的主要脱氮特性作了比较,见表。影响异养硝化菌生长硝化的主要因素有 有机碳源类型、底物浓度(碳源、氮源)、C/N、pH、温度、溶解氧浓度和抑制剂。 不同的异养硝化菌对于环境参数的反应并不一致, 但他们对于氧浓度, 氨浓度的反应相似 A 有机碳源类型 有机碳源不仅影响着异养硝化菌的生长, 也影响着它的硝化活性。因此, 有机碳源的类型及浓度对异养硝化活性起着关键作用。能够被利用来维持异养硝化菌生长的碳源类型非常广泛, 如：丙酮肟、葡萄糖、半乳糖、乙酰胺、乙酸盐、柠檬酸盐、蛋白胨、牛肉膏等。然而, 能够被异养硝化菌利用进行硝化反应的碳源类型却有所限制。如Alcaligenes faecalis No. 4 只能利用有机酸进行硝化反应。Arthrobacter BD 只能利用有机酸盐和α-酮戊二酸、丙酮肟进行硝化反应。Arthrobacter sp.只有在以柠檬酸盐、苹果酸盐、醋酸盐或者乙醇作为碳源时, 才具有硝化活性。Otani 发现碳源的不同大大影响了细菌的脱氮能力, 如Alcaligenes faecalis 只有当醋酸钠或者乙醇做为碳源时, 才会充分去除硝酸[28]。Hu 等人分离的Acinetobacter sp. 和Xanthomonas sp. 等13 株异养硝化菌甚至可以利用难降解物质做为唯一碳源和氮源进行生长硝化。 总的来说, 大部分异养硝化菌都能利用乙酸盐、柠檬酸盐等有机酸物质和牛肉膏、蛋白胨等复杂成分营养物作为碳源进行生长硝化。而且对于复杂成分的培养基, 菌株生长更好。但有的异养硝化菌虽然在牛肉膏、蛋白胨培养基上生长率较高,其硝化速率却低于以单纯化合物做为碳、氮源的组合培养基。 B 底物浓度(碳源、氮源) 底物浓度不同, 异养硝化菌的硝化速率会有明显不同。Mevel在保持C/N 为3 的条件下, 把碳源(乙酸钠)和氮源(硫酸铵)稀释了5 个梯度, 发现底物浓度对Bacillus MS30 的生长和

异养硝化-好氧反硝化菌的研究进展

总第173期2018年第1期 山西化工 SHANXI CHEMICAL INDUSTRY Total 173 No. 1，2018 111DOI：10. 16525/https://www.wendangku.net/doc/0f12220942.html, l4-1109/tq. 2018. 01. 11异养硝化-好氧反硝化菌的研究进展 要如磊 (阳泉煤业（集团）有限责任公司太原化工新材料有限公司，山西太原030400) 摘要：随着生物脱氮工艺在国内外污水处理中的广泛应用，人们对微生物脱氮菌的研究越来越多。近年 来，人们发现有些脱氮微生物兼具异养硝化和好氧反硝化的功能。介绍了国内外异养硝化-好氧反硝化 菌的种类、筛选方法以及脱氮性能，并提出了今后的研究和发展方向。 关键词：异养硝化-好氧反硝化菌；种类；筛选方法；脱氮性能 中图分类号:X703 文献标识码:A文章编号：1004-7050 (2018) 01 -0032-03 引言 近年来，氮素污染所导致的水体富营养化已经 引起了人们的广泛关注，废水脱氮研究尤为迫切。目前，生物脱氮工艺以其操作简单、成本低、二次污 染小、脱氮效率高等多方面的优点，在国内外污水处 理中被广泛应用。传统生物脱氮包括好氧条件下的 自养硝化过程和厌氧条件下的异养反硝化过程，分 别由硝化菌和反硝化菌完成。硝化反应与反硝化反 应对溶解氧浓度需求的不同导致好氧区和缺氧区的 分开，二者在反应器上难以统一。 然而，随着研究的深入，近年来人们发现有些脱 氮微生物兼具异养硝化和好氧反硝化的功能，异养 硝化-好氧反硝化菌成为生物脱氮领域内的一个新 的热点。这些新型脱氮微生物可以使硝化和反硝化 反应能在同一反应器内同时完成，节省了反应空间，缩短了反应时间，平衡了反应条件，还克服了传统生 物脱氮存在的很多弊端。 1异养硝化-好氧反硝化菌的类型1983年，荷兰Robertson和Kuenen最早从脱 硫脱氮污水处理系统中分离出一株泛养硫球菌thiosphaera pantotropha(后更名为脱氮副球菌paracoccus denitrificans)，随后发现它能同时进行异 养硝化和好氧反硝化，其功能的特殊性吸引了国内外 学者对异养硝化-好氧反硝化菌广泛而深入的研究。 1989 年，Robertson和 Cornelisse对 delft菌种 收稿日期：2017-12-06 作者简介：要如磊，女，1987年出生，2014年毕业于北京科技大学化 学与化工学院化学系，硕士学位。研究方向：废水生物脱氮。保藏库中某些异养硝化菌是否为好氧反硝化菌进行 了研究。结果表明，具有异养硝化功能的脱氮假单 胞杆菌pseudomonas denitrificans和輿产碱杆菌al-caligenes faecalis也具有好氧反硝化功能。 近十几年来，国内外学者积极研究，新的异养硝 化-好氧反硝化菌不断被发现，大大拓宽了双功能菌 的种类。异养硝化-好氧反硝化菌主要存在于副球 菌属（paracoccus)、假单胞菌属（pseudomonas)、产 碱杆菌属（alcaligenes)、芽孢杆菌属（bacillus)、红球 菌属（rhodococcuus)等（见第33页表1)。 2异养硝化-好氧反硝化菌的筛选方法2.1选择性培养基法 利用不同氮源的选择性培养基可以用来筛选异 养硝化-好氧反硝化菌。首先，通过氨氮培养基初筛 得到异养硝化菌，挑选氨氮去除能力较高的菌株;然 后，将其接种于硝酸氮培养基进行复筛，最终得到异 养硝化-好氧反硝化菌。Zhang[1]等先用硝化基础培 养基富集、分离、纯化得到异养硝化菌，然后用反硝 化培养基筛选出能利用N03-、N〇F的菌株，从猪粪 废水中筛选得到YZN-001菌株。此菌株不仅能利 用氨氮，而且能利用硝酸氮。 2.2酸碱指示剂法 溴百里酚蓝（BT B)指示剂的变色范围为6.0?7. 6,由黄色经绿色变为蓝色。而反硝化作用 消耗硝酸盐或亚硝酸盐后，OH-不断积累，根据反 硝化过程产碱这一特性在反硝化培养基中加入B T B，筛选平板上出现蓝色晕圈的菌落，即可实现好 氧反硝化菌的初步筛选。尹明锐[2]等利用B T B培 养基分离得到好氧反硝化菌，进一步通过硝化测定，选取氨氮去除率在50%以上的菌株，确认得到3株

硝化作用概述,硝化作用机理,硝化氧化影响因素

硝化作用概述，硝化作用机理，硝化氧化影响因素 概述 19世纪以前，人们认为土壤中的硝酸根（N03）主要是化学作用的产物，即空气中的氧和氨经土壤催化形成，没有意识到土壤微生物活动对N03形成的重要性。1862年L.巴斯德首先指出N03的形成可能主要是微生物硝化作用的结果。1877年，德国化学家T.施勒辛和A.明茨用消毒土壤的办法，证实了铵根（NH4）被氧化为硝酸根（N03）的确主要是生物学过程。某些特殊的条件下，化学硝化作用也可以发生，只不过因其要求的条件苛刻与微生物的硝化作用相比生成的硝酸根量很少。1891年，С.Н.维诺格拉茨基用无机盐培养基成功地获得了硝化细菌的纯培养，最终证实了硝化作用是由两群化能自养细菌进行的。其作用过程如下：先是亚硝化细菌将铵根（NH4）氧化为亚硝酸根（N02）；然后硝化细菌再将亚硝酸根氧化为硝酸根（N03）。这两群细菌统称硝化细菌。 硝化细菌从铵或亚硝酸的氧化过程中获得能量用以固定二氧化碳，但它们利用能量的效率很低，亚硝酸菌只利用自由能的5～14%；硝酸细菌也只利用自由能的5～10%。因此,它们在同化二氧化碳时，需要氧化大量的无机氮化合物。 土壤中硝化细菌的数量首先受铵盐含量的影响，一般耕地里，每克土中只有几千至几万个。添加铵盐即可使其数量增至几千万个。土壤中性偏碱，通气良好，水分为田间持水量的50～70%，温度为10～30℃时，最适宜硝化细菌的生长繁殖，铵盐也能迅速被转化为硝酸盐。 自然界中,除自养硝化细菌外,还有些异养细菌、真菌和放线菌能将铵盐氧化成亚硝酸和硝酸，异养微生物对铵的氧化效率远不如自养细菌高，但其耐酸，并对不良环境的抵抗能力较强，所以在自然界的硝化作用过程中，也起着一定的作用。 硝化作用机理 硝化作用由自养型细菌分阶段完成。 第一阶段 第一阶段为亚硝化，即铵根（NH4+)氧化为亚硝酸根（NO2-）的阶段。参与这个阶段活动的亚硝化作用过程硝酸细菌主要有5个属：亚硝化毛杆菌属(Nitrosomonas) ；亚硝化囊杆菌属(Nitrosocystis)；亚硝化球菌属(Nitrosococcus)；亚硝化螺菌属(Nitrosospira)和亚硝化肢杆菌属(Nitrosogloea)。其中，尤以亚硝化毛杆菌属的作用居主导地位，常见的有欧洲亚硝化毛杆菌(Nitrosomonas europaea)等。 第二阶段 第二阶段为硝化，即亚硝酸根（NO2-）氧化为硝酸根（NO3-）的阶段。参与这个阶段活动的硝酸细菌主要有3个属：硝酸细菌属(Nitrobacter)；硝酸刺菌属(Nitrospina)和硝酸球菌属(Nitrococcus)。其中以硝酸细菌属为主，常见的有维氏硝酸细菌(Nitrobacter winogradskyi)和活跃硝酸细菌(N. agilis)等。 其他硝化细菌 除上述的自养型微生物外，土壤中还有大量多种异养型微生物在培养基上，也能将氨和有机氮化物氧化为N囯或囶,但其硝化能力低于自养型硝化细菌。也有人认为，异养型硝化微生物的硝化能力虽弱，但在土壤中的数量却十分庞大，因而在硝化作用中也有相当意义。 硝化氧化影响因素 土壤硝化氧化作用受很多因素的影响，Haynes(1986)把这些因素分为3组：（1）环境因素：底物和产物、pH值、水分和氧气含量及温度等；（2）生态因素：拮抗物质、生物对NH4