第一章绪论
1.1研究背景
近年来水体受氮素污染的问题日益严重，氮素污染主要来源为生活污水、工业废水、农田肥料及动物类尿等，大量氮素进入水体引起水质恶化，将造成多方面的危害：
(1) 引起水体富营养化。当水体中含氮、磷和其它营养元素过剩时，因为氮是藻类生长的必需元素，将促进藻类等浮游生物大量繁殖，致使水流变缓，透明度下降，鱼类和其它水生生物大量死亡，水体严重腥臭难闻，引起富营养化。
(2) 影响饮用水水源，增加给水处理成本。若给水中含有少量氨氮将会使自来水厂的加氯量（加氯消毒法）大大增加，进而大量使用化学药剂，反冲洗用水也将明显增加，大大增加给水处理成本。
(3)降低水体观赏价值。氨态氮氧化成硝态氮需损耗溶解氧（DO),水体中氨态氮愈多，损耗的溶解氧也愈多，水体的黑臭现象越严重，且透明度差（仅有0.2m)，往往影响江河湖泊等水体的观赏价值。
(4)危害人类及生物生存。游离氨对鱼类和其它水生生物均有毒害作用，使生物血液结合氧的能力下降，金鱼和鳊鱼等大部分鱼类就会死亡。
人若饮用含有硝酸盐氮或亚硝酸盐氮的水时，人类体内的血红蛋白在体内将失去输氧能力，出现缺氧症状，尤其是婴儿，亚硝酸盐氮若长时间作用于人体就会致癌，影响人类健康。目前含氮废水处理主要技术可分为物化法和生物法两大类。物化法有蒸汽汽提法、空气吹脱法、离子交换法、折点加氯法、催化湿式氧化法、化学沉淀法、液膜法、电渗析法、电解法等方法，其中折点加氯法和离子交换法只适用'于不含有机物的低浓度氨氮废水处理。其中生物脱氮是目前最经济有效的方法之一，然而传统生物脱氮技术存在如下弊端：①系统抗冲击能力较弱，过高浓度的氨氮和亚硝酸盐对硝化菌群生长有抑制作用；②硝化菌群增殖速度慢且难以维持较高的生物浓度，尤其在冬季低温情况下，造成系统总水力停留时间较长，有机负荷较低，需要更大的曝气池，增加了基建投资和运行成本；③系统为了维持较高的生物浓度及良好的脱氮效果，必须同时进行污泥和硝化液的回流，增加了动力能源消耗和运行成本；④硝化过程产生的酸度需要加碱进行中和，增加了处理成本，同时还可能造成二次污染。
近年国内外不少研究充'分证明，在许多好氧硝化池中常常发现有30%的总氮损失。利用好氧反硝化细菌发展好氧脱氮技术具有如下优势：①使硝化和反硝化反应在同一个反应器中进行，可大大减少占地面积和基建投资；②可以减少处理过程中加入系统调节pH值的化学药剂量，降低运行成本；③好氧反硝化菌在处理运行过程中更容易控制。
1.2研究内容
基于上述研究背景，本论文主要研究从草坪土壤中分离筛选好氧反硝化菌、好氧条件下菌株反硝化能力、以及影响菌株反硝化作用的各种环境因素，并对,好氧反硝化菌进行初步种属鉴定。主要研究内容如下：
(1) 好氧反硝化菌的分离、纯化与筛选。从校园草坪土壤中分离出一些能在硝酸盐葡萄糖反硝化培养基中生长的菌种，通过滴加格里斯试剂和二苯胺试剂相结合的鉴别方法，并经过硝酸盐葡萄糖反硝化固体培养基纯化，最后分离对硝酸盐具有反硝化作用的菌种。
(2) 筛选反硝化能力最强的好氧反硝化菌。对具有反硝化作用的菌种进行反硝化能力测定，主要测定硝酸盐葡萄糖反硝化液体培养基中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的浓度，筛选一株反硝化能力最强的好氧反硝化菌。
(3) 好氧反硝化菌的种属鉴定。通过对菌株的常规培养和生物学特征观察，对好氧反硝化菌进行初步的种属鉴定。
(4) 好氧反硝化菌的脱氮特性研究。研究碳源、氮源、溶解氧（D0)、碳-氮比（C/N)、 pH值和温度等环境因素对好氧反硝化菌反硝化作用的影响，确定菌株的最佳反硝化条件。
第二章文献综述
2.1自然界的氮素循环
自然界中的氮素一般以铵根形式、钛和其它金属的硝酸盐形式存在，或以晶格固定的铵离子形式存在；大气圈中气态氮仅为地球氮素总质量的1.9%，生物圈中的氮素仅为0.01%，自然界中氮素循环详见图2-1。
自然界中的氮素循环主要由生物固氮作用、氨化作用、硝化作用、反硝化.作用及氮素同化作用等五个部分构成，这些氮素各形态间的转化步步相连，一步都不可或.
第三章材料与方法.........................................25
3.1 材料.........................................25
3.2 分析项目及测定方法.........................................26
3.2.1 分析项目及方法.........................................26
3.2.2 测定原理及标准曲线......................................... 26
3.2.3 去除率计算方法 .........................................29
3.3 实验方法 .........................................29
3.3.1 好氧反硝化菌的分离纯化 .........................................29
3.3.2 好氧反硝化菌脱氮能力的测定......................................... 31
第四章结果与讨论......................................... 38
4.1 好氧反硝化菌的分离纯化......................................... 38
4.2 好氧反硝化菌脱氮能力的测定 .........................................38
4.3 菌株LD3的硝酸盐降解过程......................................... 39
4.4 菌株LD3的初步鉴定......................................... 41
4.5 菌株LD3最适合菌液剂量的确定......................................... 42
4.6 不同碳源对菌株LD3好氧反硝化的影响 .........................................43
4.7 不同氮源对菌株LD3好氧反硝化的影响 .........................................44
4.8 菌株LD3最适宜环境因素的确定......................................... 45
结论
(1) 本实验采用极限稀释、滴加格里斯试剂及二苯胺试剂鉴别、平板划线相结合的方法，从校园草坪土壤中分离得到一株能以硝酸钾为氮源进行好氧反硝化作用的好氧反硝化菌LD3，其硝酸盐氮去除率可高达97.67%，最佳脱氮时间为5d，经初步鉴定为脂肪杆菌属。
(2) 菌株LD3的最适合菌液剂量比例为5%，除过高浓度的亚硝酸盐对菌株LD3生长繁殖有一定的抑制作用外，菌株LD3具有较广泛的碳源谱和氮源谱。菌株LD3对生长环境的溶解氧要求不高，浓度达到1.8mg/L即可，其好氧反硝化作用最佳的初始C/N为8,最佳的初始pH值在7.5左右，最适宜的温度为30°C左右。
(3) 正交实验确定菌株LD3好氧反硝化最优的环境因素条件为：转速为160r/min，初始C/N为10，初始pH值为7.5，温度为30°C。
(4) 菌株LD3的分离筛选及其脱氮特性的实验研究对实现好氧反硝化菌脱氮技术利用提供了理论参考。利用好氧反硝化菌发展生物脱氮技术，不仅可以减少废水处理设施占地面积、基建成本和运行费用，而且能够避免造成二次污染，具有显著的经济效益与环境效益双赢的效果。 '
1.1研究背景
近年来水体受氮素污染的问题日益严重，氮素污染主要来源为生活污水、工业废水、农田肥料及动物类尿等，大量氮素进入水体引起水质恶化，将造成多方面的危害：
(1) 引起水体富营养化。当水体中含氮、磷和其它营养元素过剩时，因为氮是藻类生长的必需元素，将促进藻类等浮游生物大量繁殖，致使水流变缓，透明度下降，鱼类和其它水生生物大量死亡，水体严重腥臭难闻，引起富营养化。
(2) 影响饮用水水源，增加给水处理成本。若给水中含有少量氨氮将会使自来水厂的加氯量（加氯消毒法）大大增加，进而大量使用化学药剂，反冲洗用水也将明显增加，大大增加给水处理成本。
(3)降低水体观赏价值。氨态氮氧化成硝态氮需损耗溶解氧（DO),水体中氨态氮愈多，损耗的溶解氧也愈多，水体的黑臭现象越严重，且透明度差（仅有0.2m)，往往影响江河湖泊等水体的观赏价值。
(4)危害人类及生物生存。游离氨对鱼类和其它水生生物均有毒害作用，使生物血液结合氧的能力下降，金鱼和鳊鱼等大部分鱼类就会死亡。
人若饮用含有硝酸盐氮或亚硝酸盐氮的水时，人类体内的血红蛋白在体内将失去输氧能力，出现缺氧症状，尤其是婴儿，亚硝酸盐氮若长时间作用于人体就会致癌，影响人类健康。目前含氮废水处理主要技术可分为物化法和生物法两大类。物化法有蒸汽汽提法、空气吹脱法、离子交换法、折点加氯法、催化湿式氧化法、化学沉淀法、液膜法、电渗析法、电解法等方法，其中折点加氯法和离子交换法只适用'于不含有机物的低浓度氨氮废水处理。其中生物脱氮是目前最经济有效的方法之一，然而传统生物脱氮技术存在如下弊端：①系统抗冲击能力较弱，过高浓度的氨氮和亚硝酸盐对硝化菌群生长有抑制作用；②硝化菌群增殖速度慢且难以维持较高的生物浓度，尤其在冬季低温情况下，造成系统总水力停留时间较长，有机负荷较低，需要更大的曝气池，增加了基建投资和运行成本；③系统为了维持较高的生物浓度及良好的脱氮效果，必须同时进行污泥和硝化液的回流，增加了动力能源消耗和运行成本；④硝化过程产生的酸度需要加碱进行中和，增加了处理成本，同时还可能造成二次污染。
近年国内外不少研究充'分证明，在许多好氧硝化池中常常发现有30%的总氮损失。利用好氧反硝化细菌发展好氧脱氮技术具有如下优势：①使硝化和反硝化反应在同一个反应器中进行，可大大减少占地面积和基建投资；②可以减少处理过程中加入系统调节pH值的化学药剂量，降低运行成本；③好氧反硝化菌在处理运行过程中更容易控制。
1.2研究内容
基于上述研究背景，本论文主要研究从草坪土壤中分离筛选好氧反硝化菌、好氧条件下菌株反硝化能力、以及影响菌株反硝化作用的各种环境因素，并对,好氧反硝化菌进行初步种属鉴定。主要研究内容如下：
(1) 好氧反硝化菌的分离、纯化与筛选。从校园草坪土壤中分离出一些能在硝酸盐葡萄糖反硝化培养基中生长的菌种，通过滴加格里斯试剂和二苯胺试剂相结合的鉴别方法，并经过硝酸盐葡萄糖反硝化固体培养基纯化，最后分离对硝酸盐具有反硝化作用的菌种。
(2) 筛选反硝化能力最强的好氧反硝化菌。对具有反硝化作用的菌种进行反硝化能力测定，主要测定硝酸盐葡萄糖反硝化液体培养基中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的浓度，筛选一株反硝化能力最强的好氧反硝化菌。
(3) 好氧反硝化菌的种属鉴定。通过对菌株的常规培养和生物学特征观察，对好氧反硝化菌进行初步的种属鉴定。
(4) 好氧反硝化菌的脱氮特性研究。研究碳源、氮源、溶解氧（D0)、碳-氮比（C/N)、 pH值和温度等环境因素对好氧反硝化菌反硝化作用的影响，确定菌株的最佳反硝化条件。
第二章文献综述
2.1自然界的氮素循环
自然界中的氮素一般以铵根形式、钛和其它金属的硝酸盐形式存在，或以晶格固定的铵离子形式存在；大气圈中气态氮仅为地球氮素总质量的1.9%，生物圈中的氮素仅为0.01%，自然界中氮素循环详见图2-1。
自然界中的氮素循环主要由生物固氮作用、氨化作用、硝化作用、反硝化.作用及氮素同化作用等五个部分构成，这些氮素各形态间的转化步步相连，一步都不可或.
第三章材料与方法.........................................25
3.1 材料.........................................25
3.2 分析项目及测定方法.........................................26
3.2.1 分析项目及方法.........................................26
3.2.2 测定原理及标准曲线......................................... 26
3.2.3 去除率计算方法 .........................................29
3.3 实验方法 .........................................29
3.3.1 好氧反硝化菌的分离纯化 .........................................29
3.3.2 好氧反硝化菌脱氮能力的测定......................................... 31
第四章结果与讨论......................................... 38
4.1 好氧反硝化菌的分离纯化......................................... 38
4.2 好氧反硝化菌脱氮能力的测定 .........................................38
4.3 菌株LD3的硝酸盐降解过程......................................... 39
4.4 菌株LD3的初步鉴定......................................... 41
4.5 菌株LD3最适合菌液剂量的确定......................................... 42
4.6 不同碳源对菌株LD3好氧反硝化的影响 .........................................43
4.7 不同氮源对菌株LD3好氧反硝化的影响 .........................................44
4.8 菌株LD3最适宜环境因素的确定......................................... 45
结论
(1) 本实验采用极限稀释、滴加格里斯试剂及二苯胺试剂鉴别、平板划线相结合的方法，从校园草坪土壤中分离得到一株能以硝酸钾为氮源进行好氧反硝化作用的好氧反硝化菌LD3，其硝酸盐氮去除率可高达97.67%，最佳脱氮时间为5d，经初步鉴定为脂肪杆菌属。
(2) 菌株LD3的最适合菌液剂量比例为5%，除过高浓度的亚硝酸盐对菌株LD3生长繁殖有一定的抑制作用外，菌株LD3具有较广泛的碳源谱和氮源谱。菌株LD3对生长环境的溶解氧要求不高，浓度达到1.8mg/L即可，其好氧反硝化作用最佳的初始C/N为8,最佳的初始pH值在7.5左右，最适宜的温度为30°C左右。
(3) 正交实验确定菌株LD3好氧反硝化最优的环境因素条件为：转速为160r/min，初始C/N为10，初始pH值为7.5，温度为30°C。
(4) 菌株LD3的分离筛选及其脱氮特性的实验研究对实现好氧反硝化菌脱氮技术利用提供了理论参考。利用好氧反硝化菌发展生物脱氮技术，不仅可以减少废水处理设施占地面积、基建成本和运行费用，而且能够避免造成二次污染，具有显著的经济效益与环境效益双赢的效果。 '
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