不同碳源條件下復(fù)合脫氮菌的脫氮性能研究

赫玲玲， 方玉美， 黃玉喜， 程順利， 彭子涵， 肖進彬

（河南省高新技術(shù)實業(yè)有限公司，鄭州 450002）

伴隨著我國工農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)田施肥灌溉用水、水產(chǎn)及畜禽養(yǎng)殖糞污等污水排放到各類水體中，造成我國水體中的氮素輸入量不斷增加，甚至超出了水體的自凈能力，嚴(yán)重污染了我國的淡水資源［1］. 水體中氮含量過高會引發(fā)一系列水生態(tài)和水環(huán)境問題，如水體富營養(yǎng)化、水體溶解氧降低、有害藻類大面積生長等，進而會造成水生動物缺氧死亡、水體黑臭，甚至?xí)θ祟惤】翟斐赏{［2］.

生物脫氮技術(shù)具有環(huán)境友好、無二次污染、安全高效、投資成本低等優(yōu)點，被認(rèn)為是最具發(fā)展前景的污水脫氮技術(shù)［3-5］. 在微生物菌群的作用下，污水中的氮素經(jīng)過氨化、硝化、反硝化等過程后會轉(zhuǎn)化為氮氣而被去除［6-8］. 已有研究表明，復(fù)合菌株的脫氮效果明顯好于單一菌株，因此關(guān)于使用復(fù)合菌株處理高氮廢水的研究也越來越多. 吳巖等［9］將復(fù)合微生物菌劑BMc-1用于處理高濃度氨氮廢水，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該復(fù)合微生物菌劑具有強化生物工藝脫氮能力的作用；馬夢雪等［10］對比了單一菌劑和復(fù)合菌劑對廢水中總氮的去除效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)復(fù)合菌劑對總氮的去除率顯著高于單一菌劑；田鳳榮等［11］研究了菌株LH-N7、LH-N29及兩株菌混合后的復(fù)合菌劑的脫氮性能，結(jié)果表明在最佳脫氮配比條件下，復(fù)合菌劑的脫氮效果明顯提升. 實際上，在對含氮污水進行生物脫氮處理的過程中，因碳氮比失衡、有機碳源匱乏、脫氮菌群數(shù)量少等原因，大多數(shù)菌株的脫氮效率偏低. 因此，尋找優(yōu)質(zhì)高效的脫氮菌株不僅有助于提升生物脫氮效率，而且對含氮污水的處理具有重要的現(xiàn)實意義.

本研究以市售復(fù)合脫氮菌為研究對象，分析了其在不同碳氮源條件下的生長特性及脫氮效果，以期為該菌劑在污水處理中的實際應(yīng)用提供參考.

1 材料與方法

1.1 菌株來源

復(fù)合脫氮菌為市場采購，由武漢水之國科技有限公司生產(chǎn)，其主要成分為芽孢桿菌屬微生物及營養(yǎng)劑，有效活菌數(shù)≥2×1010cfu/g.

1.2 培養(yǎng)基

富集培養(yǎng)基：胰蛋白胨10 g，牛肉膏3 g，NaCl 5 g，去離子水1 L，pH 7.0，121 ℃滅菌25 min.

含氮培養(yǎng)基：（NH4）2SO40.47 g，KNO30.72 g，NaNO20.49 g，葡萄糖1.46 g，MgSO40.03 g，F(xiàn)eSO4·7H2O 0.01 g，CaCl20.05 g，K2HPO40.5 g，KH2PO40.25 g，去離子水1 L，pH 7.5，121 ℃滅菌25 min.

脫氮培養(yǎng)基：KNO30.72 g，葡萄糖1.46 g，MgSO40.03 g，F(xiàn)eSO4·7H2O 0.01 g，CaCl20.05 g，K2HPO40.5 g，KH2PO40.25 g，去離子水1 L，pH 7.5，121 ℃滅菌25 min.

1.3 不同培養(yǎng)條件下復(fù)合脫氮菌的生長特性及脫氮性能分析

1.3.1 復(fù)合脫氮菌生長曲線的繪制

取0.2 g復(fù)合脫氮菌加入含有100 mL富集培養(yǎng)基的250 mL錐形瓶中，在30 ℃、160 r/min條件下培養(yǎng)36 h，每3 h取一次樣，并用紫外分光光度計測試其在600 nm處的吸光值（OD600），然后繪制出其生長曲線.

1.3.2 好氧條件下復(fù)合脫氮菌的生長特性及脫氮性能分析

取培養(yǎng)至對數(shù)期的復(fù)合脫氮菌菌液進行離心，棄上清液后用無菌水沖洗3次，再加入無菌水混勻即可制備成菌懸液，保存?zhèn)溆? 取5 mL 復(fù)合脫氮菌菌懸液加入含有100 mL 含氮培養(yǎng)基的250 mL 錐形瓶中，在30 ℃、160 r/min條件下培養(yǎng)6 d，定時取樣測定其OD600值，同時將樣品離心后測定上清液中的氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮及總氮含量. 設(shè)計培養(yǎng)基初始碳氮比為5，氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮的初始質(zhì)量濃度均為100 mg/L.

1.3.3 厭氧條件下復(fù)合脫氮菌的生長特性及脫氮性能分析

取培養(yǎng)至對數(shù)期的復(fù)合脫氮菌菌液進行離心，棄上清液后用無菌水沖洗3次，再加入無菌水混勻即可制備成菌懸液，保存?zhèn)溆? 取10 mL 復(fù)合脫氮菌菌懸液加入含有200 mL 含氮培養(yǎng)基的250 mL 錐形瓶中，在30 ℃、60 r/min條件下培養(yǎng)6 d，定時取樣測定其OD600值，同時將樣品離心后測定上清液中的氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮及總氮含量. 設(shè)計培養(yǎng)基初始碳氮比為5，氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮的初始質(zhì)量濃度均為100 mg/L.

1.4 厭氧條件下不同碳源條件對復(fù)合脫氮菌生長特性和脫氮效果的影響

1.4.1 厭氧條件下不同單一碳源對復(fù)合脫氮菌生長特性和脫氮效果的影響

首先在脫氮培養(yǎng)基中分別加入不同質(zhì)量的葡萄糖、蔗糖、糖蜜、乙酸、乙酸鈉、檸檬酸鈉、淀粉、甲醇作為單一碳源處理組，并且設(shè)一組不加碳源的脫氮培養(yǎng)基作為空白對照，脫氮培養(yǎng)基中的初始碳氮比均為5，硝態(tài)氮初始質(zhì)量濃度均為100 mg/L. 然后取10 mL復(fù)合脫氮菌菌懸液加入含有200 mL脫氮培養(yǎng)基的250 mL錐形瓶中，在30 ℃、60 r/min條件下培養(yǎng)6 d，定期取樣測定其OD600值，同時將樣品離心后測定上清液中的氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮及總氮含量. 每組試驗均設(shè)3個平行樣.

1.4.2 厭氧條件下不同混合碳源對復(fù)合脫氮菌生長特性和脫氮效果的影響

首先按照表1 中的配比制備不同的混合碳源.然后將制備好的混合碳源分別加入脫氮培養(yǎng)基中，使脫氮培養(yǎng)基中的初始碳氮比均為5，硝態(tài)氮初始質(zhì)量濃度均為100 mg/L. 最后取10 mL 復(fù)合脫氮菌菌懸液加入到含有200 mL 脫氮培養(yǎng)基的250 mL 錐形瓶中，在30 ℃、60 r/min 條件下培養(yǎng)4 d，定期取樣測定其OD600值，同時將樣品離心測定上清液中的氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮及總氮含量. 每組試驗均設(shè)3個平行樣.

表1 不同混合碳源的配比設(shè)計Tab.1 Mix proportion design of different mixed carbon sources

1.4.3 厭氧條件下不同碳氮比對復(fù)合脫氮菌生長特性和脫氮效果的影響

首先分別向硝態(tài)氮初始質(zhì)量濃度均為100 mg/L 的脫氮培養(yǎng)基中加入不同質(zhì)量的混合碳源（即蔗糖+乙酸鈉+檸檬酸鈉），使脫氮培養(yǎng)基中的碳氮比（碳元素與氮元素的質(zhì)量比，C/N）分別為5、10、15. 然后取10 mL復(fù)合脫氮菌菌懸液加入含有200 mL脫氮培養(yǎng)基的250 mL錐形瓶中，在30 ℃、60 r/min條件下培養(yǎng)3 d，定期取樣測定其OD600值，同時將樣品離心測定上清液中的氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮及總氮含量. 每組試驗均設(shè)3個平行樣.

1.5 氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮及總氮含量的測定方法

氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮及總氮含量的測定分別采用納氏試劑分光光度法［12］、雙波長雙光束分光光度法［13］、格里斯試劑分光光度法、堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法［14］.

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用Origin 2018軟件對數(shù)據(jù)進行分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同培養(yǎng)條件下復(fù)合脫氮菌的生長特性及脫氮性能分析

2.1.1 復(fù)合脫氮菌生長曲線的繪制

圖1為復(fù)合脫氮菌的生長曲線. 由圖1可以看出，復(fù)合脫氮菌在0～3 h處于生長延滯期，菌體生長緩慢，3 h后進入對數(shù)生長期，菌群數(shù)量呈對數(shù)生長，15 h后菌體生長速度有所減緩，24 h后進入生長穩(wěn)定期，菌體的生長速度與衰老速度達到動態(tài)平衡. 在使用該菌劑處理含氮污水時，建議先采用活化劑對其進行活化處理，再將其投入含氮污水中，因為活化處理可以使菌體密度增加，同時可增強菌體的生長活性，使其在污水環(huán)境中較快地起到脫氮作用.

圖1 復(fù)合脫氮菌的生長曲線Fig.1 Growth curve of compound denitrifying bacteria

2.1.2 不同培養(yǎng)條件下復(fù)合脫氮菌的生長特性及脫氮性能分析

不同培養(yǎng)條件（厭氧條件及好氧條件）下復(fù)合脫氮菌的生長特性及脫氮性能如圖2～3 所示. 由圖2 可以看出，好氧條件下復(fù)合脫氮菌的生長速度明顯快于厭氧條件. 好氧條件下，復(fù)合脫氮菌在0～1 d處于生長延滯期，1 d后進入對數(shù)生長期，3 d后進入生長穩(wěn)定期，培養(yǎng)5 d時的菌體密度最大，此時的OD600值為1.212，5 d后進入生長衰退期；厭氧條件下，復(fù)合脫氮菌在0～2 d處于生長延滯期，2 d后對數(shù)生長期，5 d后進入生長穩(wěn)定期，培養(yǎng)6 d時的菌體密度最大，此時的OD600值為0.744.基于此，推斷該復(fù)合脫氮菌為異養(yǎng)型兼性厭氧菌.

圖2 不同培養(yǎng)條件下復(fù)合脫氮菌的生長特性Fig.2 Growth characteristics of compound denitrifying bacteria under different cultural conditions

由圖3 可以看出，復(fù)合脫氮菌在好氧條件下對氨氮的去除效果明顯好于厭氧條件. 好氧條件下，培養(yǎng)1 d后氨氮濃度開始快速下降，3 d 后氨氮濃度的下降速度變緩，5 d 時氨氮的去除率最高，為49.7%；厭氧條件下，整個培養(yǎng)過程中雖然氨氮濃度有所降低，但變化并不明顯，5 d 時氨氮的去除率最高，為17.5%. 復(fù)合脫氮菌在厭氧條件下對硝態(tài)氮的去除效果明顯好于好氧條件；厭氧條件下，培養(yǎng)1 d 后硝態(tài)氮濃度開始快速下降，3 d 后硝態(tài)氮濃度的下降速度變緩，4 d 時硝態(tài)氮的去除率最高，為70.4%；好氧條件下，整個培養(yǎng)過程中雖然硝態(tài)氮濃度有所降低，但變化并不明顯，6 d時硝態(tài)氮的去除率最高，為18.8%. 不同培養(yǎng)條件下，在整個培養(yǎng)過程中亞硝態(tài)氮濃度都一直處于增加狀態(tài)；好氧條件下培養(yǎng)6 d時亞硝態(tài)氮的積累率最高，為40.5%；厭氧條件下培養(yǎng)6 d 時亞硝態(tài)氮的積累率最高，為52.8%. 不同培養(yǎng)條件下培養(yǎng)的前4 d，總氮濃度均一直處于下降狀態(tài)，4 d后總氮濃度則均不再下降且保持穩(wěn)定，推測產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是：培養(yǎng)4 d后培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)大量減少，無法有效滿足菌體的生長及代謝，從而導(dǎo)致復(fù)合脫氮菌的脫氮效率降低.

圖3 不同培養(yǎng)條件下復(fù)合脫氮菌的脫氮效果Fig.3 Nitrogen removal efficiencies of compound denitrogenation bacteria under different cultural conditions

綜上所述，在好氧條件下，復(fù)合脫氮菌對氨氮的去除效果較好，培養(yǎng)5 d時其對氨氮的去除率為49.7%，對總氮的去除率為20.8%；在厭氧條件下，復(fù)合脫氮菌對硝態(tài)氮的去除效果較好，培養(yǎng)4 d時其對硝態(tài)氮的去除率為70.4%，對總氮的去除率為25.6%.

生物脫氮可以發(fā)生在菌體生長的任何一個時期，具體因菌種的不同略有差異. 黃廷林等［3］研究發(fā)現(xiàn)，皮特不動桿菌（Acinetobacter pittii）的生物脫氮過程主要發(fā)生在其對數(shù)生長期；郭強等［4］研究發(fā)現(xiàn)，地衣芽孢桿菌（Bacillus licheniformis）的硝化和反硝化過程主要發(fā)生在其對數(shù)生長期和生長穩(wěn)定期. 本研究中，復(fù)合脫氮菌對氨氮、硝態(tài)氮和總氮的去除過程與菌體的生長過程基本保持一致，主要發(fā)生在其對數(shù)生長期.

2.2 厭氧條件下不同碳源條件對復(fù)合脫氮菌生長特性和脫氮效果的影響

2.2.1 厭氧條件下不同單一碳源對復(fù)合脫氮菌生長特性和脫氮效果的影響

實際含氮污水中的碳氮比相對較低，導(dǎo)致水中微生物對氮素的利用率和轉(zhuǎn)化率較低，因此外加碳源也是一種重要的促進生物氮循環(huán)的方式. 當(dāng)前，在污水處理中常用的外加碳源種類較多，有含碳量較高的污水、糖類、低分子有機物和天然有機質(zhì)等［15］. 本研究共選取了8種不同的物質(zhì)作為外加碳源，以研究不同單一碳源對復(fù)合脫氮菌生長特性和脫氮效果的影響. 從2.1.2小節(jié)分析結(jié)果可知，復(fù)合脫氮菌在厭氧條件下對硝態(tài)氮和總氮的去除效果較好，故后續(xù)試驗均在厭氧條件下進行.

由圖4可以看出，在整個培養(yǎng)過程中，空白對照組中的OD600值、硝態(tài)氮濃度、亞硝態(tài)氮濃度、總氮濃度均無明顯變化，而添加單一碳源后各處理組中的OD600值、硝態(tài)氮濃度、亞硝態(tài)氮濃度、總氮濃度均發(fā)生明顯變化，且不同單一碳源對復(fù)合脫氮菌的OD600值及其脫氮效果的影響不同. 分析原因可能是：一方面，不同的碳源在為菌株的生長提供必要的能量時，因具有不同的氧化還原電位，可不同程度地提升微生物在反硝化過程中對氮的還原能力［16］；另一方面，菌體在反硝化過程中因可利用的碳源種類不同而會參與不同的代謝途徑，從而導(dǎo)致產(chǎn)生反硝化酶的種類和活性不同，最終會對菌體的脫氮效果產(chǎn)生不同的影響［17-18］.

圖4 厭氧條件下不同單一碳源對復(fù)合脫氮菌生長特性及脫氮效果的影響Fig.4 Effects of different single carbon sources on growth characteristics and nitrogen removal efficiencies of compound denitrifying bacteria under anaerobic condition

由圖4可以看出，在以糖類（葡萄糖、蔗糖、糖蜜、淀粉）作為單一碳源的處理組中，復(fù)合脫氮菌的菌體密度更大，生長更好，能更早地進入對數(shù)生長期，且脫氮啟動更快、脫氮效率更高. 由圖4（b）和圖4（c）可以看出，在以糖類作為單一碳源的處理組中，亞硝態(tài)氮濃度在培養(yǎng)的0～1 d內(nèi)快速增加，1 d后增加速度變緩，4 d后保持穩(wěn)定；硝態(tài)氮濃度在培養(yǎng)的0～1 d內(nèi)迅速降低，1 d后降低速度變緩，4 d后基本保持穩(wěn)定；在單一碳源為蔗糖、糖蜜、葡萄糖、淀粉的處理組中，硝態(tài)氮的最終去除率分別為84.2%、82.7%、80.0%、79.1%；在以乙酸鈉、檸檬酸鈉等低分子有機物作為單一碳源的處理組中，亞硝態(tài)氮濃度在培養(yǎng)的0～2 d內(nèi)明顯升高，2 d后增加速度變緩，4 d 后有下降趨勢；硝態(tài)氮濃度在培養(yǎng)的0～2 d 內(nèi)迅速降低，2 d 后降低速度變緩，4 d 后基本保持穩(wěn)定；在單一碳源為乙酸鈉、檸檬酸鈉、乙酸、甲醇的處理組中，硝態(tài)氮的最終去除率分別為81.5%、80.9%、76.5%、73.3%. 以上結(jié)果說明，復(fù)合脫氮菌的脫氮過程主要為：菌體先將硝態(tài)氮還原為亞硝態(tài)氮，再將亞硝態(tài)氮還原為氮氣逸出，且這個過程中幾乎不產(chǎn)生氨氮. 理論上，碳源分子越小，越容易被反硝化菌利用，則菌株對污水的脫氮效果越好，但甲醇有弱毒性，會在一定程度上抑制菌體內(nèi)的反硝化酶，從而影響反硝化反應(yīng)的進行. 由圖4（d）可以看出，除乙酸和甲醇處理組外，其他處理組中的復(fù)合脫氮菌在培養(yǎng)6 d 時對總氮的去除率在39.4%～46.5%之間.

綜上可知，在以蔗糖為單一碳源的處理組中，復(fù)合脫氮菌的生長速度最快，菌體密度最大，培養(yǎng)3 d時其OD600值最大，為0.692，且在整個培養(yǎng)過程中復(fù)合脫氮菌一直表現(xiàn)出較好的硝態(tài)氮脫除效果；培養(yǎng)1 d時其對硝態(tài)氮的去除率為56.8%，培養(yǎng)3 d 時其對硝態(tài)氮的去除率為76.2%，培養(yǎng)6 d 時其對硝態(tài)氮的去除率為84.2%、對總氮的去除率為46.5%. 故建議選擇蔗糖作為復(fù)合脫氮菌的單一外加碳源.

2.2.2 厭氧條件下不同混合碳源對復(fù)合脫氮菌生長特性和脫氮效果影響

研究表明，混合碳源可以為多種類型的細(xì)菌提供所需的能量，所以與外加單一碳源相比，外加混合碳源可以進一步提高微生物的脫氮效果，且可使亞硝態(tài)氮的最大積累量和積累率降低［19-20］. 熊子康等［21］研究發(fā)現(xiàn)，以混合碳源作為反硝化反應(yīng)的電子供體時，多種類型的反硝化菌可以利用不同的物質(zhì)獲得所需能量，從而可增加反硝化菌的豐度、改變菌落結(jié)構(gòu)、提高脫氮效果.

因為本研究中的復(fù)合脫氮菌是由多種芽孢桿菌屬微生物組成，所以推測其在混合碳源系統(tǒng)中參與反硝化反應(yīng)的微生物應(yīng)多于單一碳源系統(tǒng). 為了使復(fù)合脫氮菌在處理含氮污水時發(fā)揮更大的作用、提高其脫氮效率，同時為了降低單一碳源的投加成本，按照1.4.2小節(jié)中的方法進行試驗，以研究不同混合碳源對復(fù)合脫氮菌生長特性和脫氮效果的影響，結(jié)果如圖5所示.

由圖5可以看出，在不同的混合碳源處理組中，復(fù)合脫氮菌均在培養(yǎng)的12 h左右就開始快速生長繁殖，2 d后菌株的生長基本都趨于穩(wěn)定；硝態(tài)氮濃度在培養(yǎng)的0～2 d內(nèi)快速降低，2 d后則均基本保持穩(wěn)定；亞硝態(tài)氮濃度在培養(yǎng)的0～2 d內(nèi)均快速增加，2 d后則均有下降趨勢；總氮濃度在整個過程中均保持快速下降趨勢.其中在蔗糖+乙酸鈉+檸檬酸鈉的處理組中，復(fù)合脫氮菌的菌體生長速度最快，菌體密度最大，且其在培養(yǎng)4 d時對硝態(tài)氮和總氮的去除率最高，分別為77.9%、26.8%. 綜合分析，建議選擇蔗糖+乙酸鈉+檸檬酸鈉（按照質(zhì)量比為1∶1∶1的比例進行混合）作為復(fù)合脫氮菌的混合外加碳源.

圖5 厭氧條件下不同混合碳源對復(fù)合脫氮菌生長特性及脫氮效果的影響Fig.5 Effects of different mixed carbon sources on growth characteristics and nitrogen removal efficiencies of compound denitrifying bacteria under anaerobic condition

2.2.3 厭氧條件下不同碳氮比對復(fù)合脫氮菌生長特性和脫氮效果的影響

碳氮比也是影響微生物脫氮效果的重要因素之一. 蘇兆鵬等［22］研究表明，隨著碳氮比的逐漸降低，菌株GJWA3對氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率呈現(xiàn)出不斷降低的趨勢. 從2.2.1小節(jié)和2.2.2小節(jié)分析結(jié)果可知，復(fù)合脫氮菌在培養(yǎng)的3～5 d時便對硝態(tài)氮表現(xiàn)出明顯的去除效果，故后續(xù)試驗均培養(yǎng)3～5 d即可. 按照1.4.3小節(jié)中的方法進行試驗以研究不同碳氮比對復(fù)合脫氮菌生長特性和脫氮效果的影響，結(jié)果如圖6所示.

圖6 厭氧條件下不同碳氮比對復(fù)合脫氮菌生長特性及脫氮效果的影響Fig.6 Effects of different ratios of carbon to nitrogen on growth characteristics and nitrogen removal efficiencies of compound denitrifying bacteria under anaerobic condition

由圖6（a）可以看出，在培養(yǎng)的0～12 h內(nèi)，不同處理組中復(fù)合脫氮菌的OD600值均迅速增加，12 h后復(fù)合脫氮菌的OD600值增加速度相對放緩，且碳氮比越大的處理組中復(fù)合脫氮菌的OD600值越大；當(dāng)碳氮比為15時，復(fù)合脫氮菌在培養(yǎng)2 d時的OD600值最大，為0.828. 由圖6（b）可以看出，除碳氮比為5的處理組外，其他處理組中亞硝態(tài)氮的積累均發(fā)生在培養(yǎng)的0～12 h內(nèi)，12 h后亞硝態(tài)氮濃度均開始緩慢降低，2 d后則均開始快速降低，且碳氮比為15的處理組中，亞硝態(tài)氮濃度的降低速率最快. 由圖6（c）可以看出，各處理組中，硝態(tài)氮濃度在培養(yǎng)的0～1 d內(nèi)均快速降低，1 d后均相對穩(wěn)定，2 d后則均有下降趨勢. 由圖6（d）可以看出，各處理組中的總氮濃度均在1 d后快速降低，且在碳氮比為15的處理組中，總氮濃度的降低速率最快.

綜上可知，當(dāng)碳氮比為15時，復(fù)合脫氮菌對硝態(tài)氮和總氮的去除效果最好，培養(yǎng)3 d時其對硝態(tài)氮和總氮的去除率分別是94.5%、68.6%；當(dāng)碳氮比為10 時，培養(yǎng)3 d 時其對硝態(tài)氮和總氮的去除率分別為86.6%、45.5%；當(dāng)碳氮比為5時，培養(yǎng)3 d時其對硝態(tài)氮和總氮的去除率分別為79.6%、26.2%. 以上結(jié)果說明，隨著碳氮比的增加，復(fù)合脫氮菌的脫氮效果隨之增加，即復(fù)合脫氮菌對硝態(tài)氮和總氮的去除率隨碳氮比的增加而增大，分析原因可能是：一方面，碳氮比較高時，碳源相對充足，能促進反硝化階段基因的表達，使得反硝化效率得以提高［23］；另一方面，隨著碳氮比的降低，異養(yǎng)反硝化反應(yīng)電子供體出現(xiàn)由外碳源向內(nèi)碳源和胞外聚合物的轉(zhuǎn)換，但由于內(nèi)碳源降解速率慢且含量有限，導(dǎo)致相關(guān)酶活性隨碳源減少而降低［24］.

3 結(jié)論

1）復(fù)合脫氮菌為異養(yǎng)型兼性厭氧菌，其在好氧條件下的生長速度優(yōu)于厭氧條件.

2）復(fù)合脫氮菌的脫氮過程主要發(fā)生在其對數(shù)生長期，且菌體生長越好，其脫氮效果越好. 復(fù)合脫氮菌在好氧條件下對氨氮的去除效果較好，培養(yǎng)5 d時其對氨氮的去除率為49.7%、對總氮的去除率為20.8%；在厭氧條件下復(fù)合脫氮菌對硝態(tài)氮的去除效果較好，培養(yǎng)4 d時其對硝態(tài)氮的去除率為70.4%、對總氮去除率為25.6%.

3）分別以蔗糖、糖蜜、乙酸鈉、檸檬酸鈉為單一碳源，在厭氧條件下培養(yǎng)6 d時復(fù)合脫氮菌對硝態(tài)氮的去除率分別為84.2%、82.7%、81.5%、80.9%. 其中以蔗糖為單一碳源時，復(fù)合脫氮菌的菌體生長速度最快，菌體密度最大，且其對硝態(tài)氮和總氮的去除率最高，培養(yǎng)3 d時復(fù)合脫氮菌的OD600值為0.692，培養(yǎng)6 d時其對硝態(tài)氮和總氮的去除率分別為84.2%、46.5%.

4）厭氧條件下，將蔗糖、乙酸鈉和檸檬酸鈉三種碳源按照質(zhì)量比為1∶1∶1的比例進行混合并作為外加混合碳源時，復(fù)合脫氮菌的菌體生長速度最快，菌體密度最大，且其對硝態(tài)氮和總氮去除率最高，培養(yǎng)3 d時復(fù)合脫氮菌的OD600值為0.612，培養(yǎng)4 d時其對硝態(tài)氮和總氮的去除率分別為77.9%、26.8%.

5）厭氧條件下，以蔗糖+乙酸鈉+檸檬酸鈉（按照質(zhì)量比為1∶1∶1的比例進行混合）作為復(fù)合脫氮菌的混合外加碳源，在碳氮比為5～15的范圍內(nèi)，復(fù)合脫氮菌的OD600值和脫氮能力隨碳氮比的增加而增大. 當(dāng)碳氮比為15時，復(fù)合脫氮菌的菌體生長速度最快，菌體密度最大，且其對硝態(tài)氮和總氮去除率最高，在培養(yǎng)2 d時復(fù)合脫氮菌的OD600值為0.828，培養(yǎng)3 d時其硝態(tài)氮與總氮的去除率分別為94.5%、68.6%.