緩釋碳源與凈水菌膠囊組合脫氮凈水性能研究

閆秋月，柳 永，王 新，孫 宏，姚曉紅，吳逸飛，湯江武，*，葛向陽，*

(1.華中農業大學 農業微生物學國家重點實驗室，湖北 武漢 430070； 2.浙江省農業科學院 植物保護與微生物研究所，浙江 杭州 310021)

緩釋碳源與凈水菌膠囊組合脫氮凈水性能研究

閆秋月1，柳 永2，王 新2，孫 宏2，姚曉紅2，吳逸飛2，湯江武2，*，葛向陽1，*

(1.華中農業大學 農業微生物學國家重點實驗室，湖北 武漢 430070； 2.浙江省農業科學院 植物保護與微生物研究所，浙江 杭州 310021)

在低碳氮比污水治理中，人工投加碳源和菌劑是必要手段，為此，特開展緩釋碳源與凈水菌膠囊的組合凈水性能研究。試驗用緩釋碳源為乙酸鈉包埋物，采用掃描電子顯微鏡觀察釋放前后形貌，并用高效液相色譜法進行檢測。凈水菌膠囊為包含施氏假單胞菌ADH1、腸桿菌AOZ1與枯草芽孢桿菌BSK9包埋物的W-capsule和B-capsule。試驗水源為河道污水，在水桶中間歇曝氣條件下開展試驗。以無投加污水為對照，比較直投速溶碳源、直投未包埋菌劑、單獨投加緩釋碳源、單獨投加凈水菌膠囊以及組合投加緩釋碳源和凈水菌膠囊各試驗組水體氨氮、總氮、COD等指標變化。結果表明，緩釋碳源釋放乙酸鈉后內部結構變疏松，形成大量刨花樣卷曲片層結構。凈水試驗中：投加緩釋碳源組總氮的去除率達到60.2%，且試驗過程中COD始終低于20 mg·L-1；投加固定化菌劑W-capsule組總氮去除率達39.1%；組合投加緩釋碳源和凈水菌膠囊組總氮去除率可達85.2%。可見，緩釋碳源與凈水菌膠囊組合在河道污水脫氮上表現出較高性能，應用潛力巨大。

乙酸鈉；生物脫氮；反硝化菌；氨氧化菌

氮素是我國水體的主要污染物，其在水體中的生物地球化學循環過程主要依賴于微生物的作用[1]。水體中大量異養型微生物需要碳源為其提供能源和碳骨架，其中異養反硝化菌可通過耗能還原途徑將硝態氮和亞硝態氮還原為氮氣從水體中去除，同時消耗有機碳源作為電子供體[2]。因此，對于高氮素污染水體凈化而言，具有氮素代謝能力的微生物菌群和供能有機碳源是必不可少的2個關鍵因素。

傳統凈水菌劑的投加方式以直投為主，多為菌液或復水菌粉直投。已被篩選和用于水體修復的微生物菌劑很多，主要有硝化細菌、芽孢桿菌、光合細菌、乳酸菌、酵母菌、絲狀真菌以及多種基因工程菌[20]。菌劑直投雖然方法簡單，但菌劑流失較為嚴重，且投加頻次較高，人工成本消耗大。采用固定化技術將凈水微生物固定在載體上則可減少流失，增強其可控性和環境適應能力，提高凈水菌應用效果[21]。已報道的菌劑包埋載體材料包括天然材料棉纖維[22]、改性的竹炭材料、復合聚氨酯泡沫、經處理的聚乙烯醇材料。王青松等[23]采用海藻酸鈉、聚乙烯醇、硅藻土、竹炭粉等混合制得一種性能良好的凈水菌膠囊。

本研究采用緩釋碳源與固定化菌劑組合的方式，利用自行創制的緩釋碳源和凈水菌株及其固定化膠囊，探索其對氮污染河道水體的凈化效果，以期建立較佳的緩釋碳源與包埋菌劑應用組合，為大體量城鎮河道污染水體凈化提供可用備選方案。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 緩釋碳源

釋碳材料由浙江省農業科學院酶與發酵工程室制備，由2類材料組成：一部分是維持結構穩定的骨架材料；一部分是可被微生物利用的碳源材料，本試驗中采用乙酸鈉。釋碳材料中乙酸鈉質量百分比為50%。

1.1.2 試驗菌株

反硝化菌施氏假單胞菌ADH1和腸桿菌屬的氨氧化細菌AOZ1，由浙江省農業科學院酶與發酵工程室從活性污泥或環境污水中篩選獲得并保藏；枯草芽孢桿菌BSK9購自市場。前述3種菌均可高效降解氨氮和總氮，試驗驗證，在反硝化過程中乙酸鈉最易被ADH1[24]和AOZ1[25]利用。

1.1.3 凈水菌膠囊成型材料

凈水菌成囊壁材包括海藻酸鈉、聚乙烯醇、硅藻土、瓊脂、竹炭粉。海藻酸鈉、聚乙烯醇(1 750±50)、瓊脂均購于國藥集團化學試劑有限公司；硅藻土購于浙江省嵊州市華力硅藻土制品有限公司；竹炭粉(40目)購于四川省成都市郫縣神火木炭有限公司。

固化液配方試劑包括氯化鈣、硼酸。氯化鈣購于國藥集團化學試劑有限公司；硼酸購于杭州市高晶精細化工有限公司。

1.1.4 環境污水樣品來源

試驗過程所用的環境污水取自浙江省農業科學院東側的杭州市郊河道——錢家河(120°20′48″E，30°31′65″N)。該河道污染源主要為生活污水，碳氮比(C/N)較低。

1.2 試驗方法

1.2.1 緩釋碳源乙酸鈉檢測

將釋碳材料置于水中，進行靜態的水體釋放試驗，每隔24 h取樣換水。采用王青松[26]建立的有機酸測定方法，經高壓液相有機酸色譜柱測定每天釋放的乙酸鈉量，逐天累加量比乙酸鈉總含量得每天釋放百分比，觀察該釋碳模型的緩釋效果及緩釋周期。

1.2.2 凈水菌膠囊的制備

兩種凈水菌膠囊包埋菌劑為BSK9、ADH1、AOZ1，具體方法如下。

W-capsule配方：配制4%海藻酸鈉水溶液100 g，混勻后水浴加熱，維持在60 ℃，加入硅藻土50 g攪拌均勻，冷卻至50 ℃以下加入菌劑，進一步混合倒入模具，自然冷卻成型后浸入4% CaCl2水溶液中固化過夜，最后用去離子水洗凈瀝干備用。

B-capsule配方：分別配制4%海藻酸鈉水溶液100 g、10%聚乙烯醇水溶液900 g，于常溫下混合均勻，加入硅藻土140 g、竹炭粉200 g，充分攪拌后加入250 mL菌懸液，經成粒裝置滴加到4%硼酸和4%氯化鈣配制成的固化液中，形成黑色球形顆粒，固化過夜，然后用去離子水洗凈備用。

1.2.3 實驗室模擬凈水試驗

1.2.4 分析方法

2 結果與分析

2.1 釋碳材料的電鏡掃描

緩釋碳源釋放前后外表面和內部斷面掃描電鏡觀測結果如圖1。該緩釋碳源材料釋放前表面粗糙呈溝壑狀，為微生物的附著生長提供載體，拓大空間。釋碳材料斷面凹凸不平、結構致密，低溫淬斷時斷面上乙酸鈉顆粒的剝離可能是導致這一結構特征的主要原因。釋放后表面變得更為粗糙，遍布細小孔洞，內部結構則變得疏松多孔，且具特殊的刨花樣卷曲結構。由此推測，緩釋碳源的載體材料應呈片層狀包覆于乙酸鈉顆粒表面，在乙酸鈉從片層間溶出后形成可見的富孔洞多片層結構，包埋物骨架結構保持完好。

2.2 釋碳材料的釋碳性能

A，釋放前表面(×1 000)；B，釋放前內部斷面(×1 000)，右上角為內部斷面(×5 000)；C，釋放后表面(×1 000)；D，釋放后內部斷面(×1 000)，右上角為內部斷面(×5 000)A and B showed the SEM image of surface and internal structure of the carbon releasing material before release(×1 000). The upper right corner of B showed the internal structure of the carbon releasing material before release (×5 000); C and D showed the SEM image of material after release(×1 000). The upper right corner of D showed the internal structure of the carbon releasing material after release (×5000)圖1 緩釋碳源材料釋放前后表面及內部掃描電鏡圖Fig.1 SEM image of surface and internal structure of the carbon releasing materials before and after release

釋碳材料包埋的碳源種類為乙酸鈉，碳源包埋量為50%。在實驗室條件下進行釋碳性能研究，當釋碳材料約為質量數5 g的邊長1.6 cm的正立方體時，其在室溫下的釋放周期可達到27 d(圖2-A、B)。乙酸鈉的釋放過程分為2個階段(圖2-A)：第1階段為前48 h的快速釋放期，該階段內碳源釋放速度較快，釋放率達到22.85%，由位于材料表面和淺層的乙酸鈉包埋不充分遇水快速溶出造成；第2階段為48 h以后的平穩緩慢釋放期，在這一階段，包埋不充分的乙酸鈉已經釋放殆盡，后續包埋較好的內部碳源開始平穩釋放，日均釋放率為3.46%。將釋放率對釋放時間作線性方程，相關系數達0.934 4，表明該材料的釋放碳源百分比與試驗時間成正相關，且釋放線性特征較好，日均碳源釋放量平緩穩定。在河道水體凈化試驗中，選取的釋碳材料為質量數約260 g的柱狀體(圖2-C)，穩定期碳源釋放量約為1.2 g·d-1，釋放100 d可達80%釋放率。實際應用中可根據氮素污染程度，通過調節緩釋碳源投加量，實現碳源對氮素污染的對應投加，從而較準確地控制碳源投加量，避免局部過量等問題出現。

2.3 緩釋碳源與凈水菌膠囊協同脫氮

2.3.1 碳源投加脫氮試驗

投加碳源的種類有2種：一是直接投加分析純的乙酸鈉，一種是緩釋乙酸鈉的包埋材料。試驗用原水氨氮濃度在5.05～5.58 mg·L-1之間，總氮濃度約6 mg·L-1，屬劣五類水。于室內進行試驗，正午自然光照強度在400 lx左右，溫度23～28 ℃，處理周期10 d，隔時取樣且時間固定。根據實驗室條件下測定結果，緩釋碳源在10 d內穩定釋放乙酸鈉12.46 g，則直投碳源處理組投加相同質量的乙酸鈉，碳氮比約為5。

由圖3可以看出，在TN的去除上緩釋碳源具有明顯優勢，并且出水COD沒有劇烈變化。直接投加碳源組在試驗前3 d，氨氮、總氮去除明顯，碳源被迅速利用，水體溶氧較低，推測此時微生物大量生長繁殖。試驗第5天，碳源基本利用完全，發生生物氮的釋放，水體中氮素含量再次上升，隨后出現小幅度降低。由此可知，直接投加碳源在實際應用中前期脫氮效果明顯，但出水碳源超標，后期碳素下降，但含氮量回升。試驗過程中，投加緩釋碳源組未出現COD、TN以及溶氧的劇烈波動，COD始終維持在較低水平(3～21 mg·L-1)，溶氧略低于對照組但保持穩定，說明有微生物活動利用碳源、消耗氧氣。試驗第7天，投加緩釋碳源組氨氮濃度較低無法測出，結束時TN濃度降至2.5 mg·L-1，去除率達60.2%。可見與直投碳源相比，緩釋碳源具有更優良的應用性能，工程應用前景更佳。

2.3.2 菌劑投加脫氮實驗

根據1.2.2節中的2種凈水菌膠囊制作方法，對BSK9、ADH1、AOZ1菌劑進行包埋，制得的膠囊瀝干水分，各稱得濕質量300 g投加到試驗用桶，W-capsule與B-capsule每1 g濕質量菌數分別約為2.963×108、2.607×108。對照處理組直接加入各菌液2 mL，總菌數約為3×108。試驗原水指標及處理時間同2.3.1節，水體指標變化如圖4所示。凈水菌的投加加速了水體中氨氮的降解，投加膠囊效果略優于直投菌液。TN的去除效果上，包埋膠囊占有明顯優勢，2種膠囊間沒有顯著差異(P>0.05)。但試驗過程中B-capsule的投加導致水體COD劇增，推測是該配方膠囊中低分子量聚乙烯醇溶出所致。試驗前期，投加菌劑的處理組溶氧偏低，說明存在微生物活動，氮素被利用消耗，后期因缺少碳源，部分微生物死亡，生物氮釋放，且反硝化作用受阻，TN濃度有所回升。由此可見，在凈水菌膠囊的應用中，補充碳源是很有必要的。

A，乙酸鈉釋放曲線；B，釋放曲線對應緩釋碳塊；C，凈水試驗應用緩釋碳源塊A，Sodium acetate releasing curve；B，Carbon releasing material to the releasing curve；C，Carbon releasing material to the experiment of water purification圖2 緩釋碳源釋碳曲線及緩釋碳源外觀Fig.2 Sodium acetate releasing curve of carbon releasing material and its appearance

CK，空白對照；1#，直接投加乙酸鈉12.46 g；2#，投加緩釋碳源CK，Blank control group；1#，Directly applied sodium acetate 12.46 g；2#，Carbon releasing material圖3 凈水試驗中氨氮、總氮、化學需氧量、溶氧量變化Fig.3 Changes of ammonia nitrogen， total nitrogen， chemical oxygen demand， dissolved oxygen content during water purification

CK，空白對照；Da，直接投加菌液；Wc，凈水菌膠囊W-capsule；Bc，凈水菌膠囊B-capsuleCK，Blank control group；Da，Directly applied free strain microbial inoculums；Wc，W-capsule；Bc，B-capsule圖4 凈水試驗中氨氮、總氮、化學需氧量、溶氧量變化Fig.4 Changes of ammonia nitrogen， total nitrogen， chemical oxygen demand， dissolved oxygen content during water purification

2.3.3 菌劑加碳源共同脫氮試驗

根據2.3.2節試驗結果，B-capsule存在易崩解的問題，于是舍棄該配方，重點研究W-capsule與緩釋碳源的協同作用。原水指標及試驗方法同2.3.1節。由圖5可知：較直接投加，包埋菌劑與包埋碳源共同投加的優勢明顯。TN持續降低，且沒有反彈跡象，去除率達85.2%，整個試驗周期內COD一直低于20 mg·L-1，同時DO維持穩定。說明碳源逐步釋放使得微生物維持穩定生命活動，并且在反硝化過程中提供電子，使得該過程順利進行。

CK，空白對照；1#，直接投加乙酸鈉12.46 g；2#，投加緩釋碳源；Da，直接投加菌液；Wc，凈水菌膠囊W-capsuleCK，Blank control group；1#，Directly applied sodium acetate 12.46 g；2#，Carbon releasing material；Da，Directly applied free strain microbial inoculums；Wc，W-capsule圖5 凈水試驗中氨氮、總氮、化學需氧量、溶氧量變化Fig.5 Changes of ammonia nitrogen， total nitrogen， chemical oxygen demand， dissolved oxygen content during water purification

3 結論與討論

本研究所采用的緩釋碳源中乙酸鈉含量達到50%，釋放前后表面均粗糙多孔易于菌體附著，內部結構釋放前致密釋放后疏松多孔，整體骨架結構穩定。釋碳周期持久穩定，釋放百分比與時間成正相關，相關系數達0.934 4。與直投碳源相比，投加緩釋碳源具有氮素濃度不反彈、出水COD低的優勢。試驗所采用的2種凈水菌膠囊皆可促進水體脫氮，但B-capsule由于聚乙烯醇的外放造成水體COD急劇上升，相比較而言，W-capsule更具有應用價值。單獨應用凈水菌膠囊時，前期氮素降低效果較好，后期會出現反彈。緩釋碳源材料及凈水菌膠囊單獨使用的TN去除率分別為60.2%、39.1%，共同投加后TN去除率達85.2%，且穩定不反彈。

綜上，本研究所采用的緩釋碳源材料釋碳速度穩定可控，可滿足不同氮污染水體對碳源的需求，同時能有效避免二次污染或投加量不足等問題。試驗所用的包埋菌劑處理效果高、穩定性強，使得凈水微生物投加簡單易行。兩者共同投加，碳源可維持微生物持續增值，使得硝化、反硝化作用可同時順利進行，促進氨氮和總氮同時去除。可見，緩釋碳源與凈水菌膠囊組合應用是一種高效且實用的污水處理技術，在低碳氮比污水生物修復領域具有明顯的技術優勢和廣闊前景。

[1] 吳澤寧，田桂桂，王慧亮. 基于物質循環的河道內生態用水價值及其能值評估[J]. 南水北調與水利科技， 2016， 14(2): 6-10. WU Z N， TIAN G G， WANG H L， et al. Value of instream ecological water use and the emerge evaluation method based on material cycle[J].South-to-NorthWaterTransfersandWaterScience&Technology， 2016， 14(2): 6-10. (in Chinese with English abstract)

[2] SIERRA-ALVAREZ R， BERISTAIN-CARDOSO R， SALAZAR M， et al. Chemolithotrophic denitrification with elemental sulfur for groundwater treatment[J].WaterResearch， 2007， 41(6):1253-1262.

[3] 趙佩文. 不同氮污染水體中微生物對環境的生態響應[D]. 武漢：華中農業大學， 2016. ZHAO P W. The ecological respond of microorganisms to environment in different nitrogen polluted water[D]. Wuhan: Huazhong Agricultural University， 2016. (in Chinese with English abstract)

[4] 王淑瑩，殷芳芳，侯紅勛，等. 以甲醇作為外碳源的生物反硝化[J].北京工業大學學報， 2009， 35(11): 1522-1526. WANG S Y， YIN F F， HOU H X， et al. Biological denitrification with methanol as external carbon source[J].JournalofBeijingUniversityofTechnology， 2009， 35(11): 1522-1526. (in Chinese with English abstract)

[5] 蔣亞萍，陳余道，劉漢樂，等. 乙醇在地下水硝酸鹽原位去除中的可利用性[J]. 自然資源學報， 2011， 26(8): 1447-1452. JING Y P， CHEN Y D， LIU H L， et al. Availability of ethanol for in-situ nitrate bioremediation in polluted groundwater[J].JournalofNaturalResources， 2011， 26(8): 1447-1452. (in Chinese with English abstract)

[6] 李洪靜， 陳銀廣， 顧國維. 丙酸/乙酸對低能耗生物除磷脫氮系統的影響[J]. 中國環境科學， 2008， 28(8):673-678. LI H J， CHEN Y G， GU G W. Effect of propionic to acetic acid ratio on biological nitrogen and phosphorus removal with low energy consumption[J].ChinaEnvironmentalScience， 2008， 28(8): 673-678. (in Chinese with English abstract)

[7] 王麗麗，趙林，譚欣，等. 不同碳源及其碳氮比對反硝化過程的影響[J]. 環境保護科學， 2004， 30(1): 15-18. WANG L L，ZHAO L，TAN X，et al. Influence of different carbon source and ratio of carbon and nitrogen for water denitrification[J].EnvironmentalProtectionScience， 2004， 30(1): 15-18. (in Chinese with English abstract)

[8] 王允，張旭，張大奕，等. 用于地下水原位生物脫氮的緩釋碳源材料性能研究[J]. 環境科學， 2008， 29(8): 2183-2188. WANG Y， ZHANG X， ZHANG D Y， et al. Performance of slow-release organic carbon-source (SOC) materials forin-situbiological denitrification in groundwater[J].EnvironmentalScience， 2008， 29(8): 2183-2188. (in Chinese with English abstract)

[9] 王潤眾， 郝瑞霞， 趙文莉. 新型緩釋碳源的制備及其性能[J]. 環境工程學報， 2016， 10(1):81-87. WANG R Z， HAO R X， ZHAO W L. Preparation and properties of new slow-release organic carbon source[J].ChineseJournalofEnvironmentalEngineering， 2016， 10(1): 81-87. (in Chinese with English abstract)

[10] MICHAL V， AHARON A， MIM S. Denitrification of groundwater using cotton as energy source[J].WaterScienceandTechnology， 1996， 34(1): 379-385.

[11] 李斌，郝瑞霞. 固體纖維素類廢物作為反硝化碳源濾料的比選[J]. 環境科學， 2013， 34(4): 1428-1434. LI B， HAO R X. Comparison and optimization of cellulose carbon source for denitrification filter[J].EnvironmentalScience， 2013， 34(4): 1428-1434. (in Chinese with English abstract)

[12] 趙文莉，郝瑞霞，李斌，等. 預處理方法對玉米芯作為反硝化固體碳源的影響[J]. 環境科學， 2014， 35(3): 987-994. ZHAO W L， HAO R X， LI B， et al. Effects of pretreatment methods on corncob as carbon source for denitrification[J].EnvironmentalScience， 2014， 35(3): 987-994. (in Chinese with English abstract)

[13] SOARES M I M， ABELIOVICH A. Wheat straw as substrate for water denitrification[J].WaterResearch， 1998， 32(12):3790-3794.

[14] ASLAN S， TüRKMAN A. Biological denitrification of drinking water using various natural organic solid substrates[J].WaterScience&Technology， 2003， 48(11/12):489-495.

[15] 趙凱，黃盼寧，鮑捷. 固體緩釋碳源輔助低碳氮比污水脫氮技術研究[J]. 遼寧化工， 2015， 44(8): 1037-1039. ZHAO K， HUANG P N， BAO J. Research progress in low C/N wastewater denitrification by using solid sustained release carbon materials[J].LiaoningChemicalIndustry， 2015， 44(8): 1037-1039. (in Chinese with English abstract)

[16] 張大奕，李廣賀，王允，等. 緩釋碳源材料釋碳與脫氮性能[J]. 清華大學學報(自然科學版)， 2009， 49(9): 75-79. ZHANG D Y， LI G H， WANG Y， et al. Slow-release organic carbon-source materials for groundwater in-situ denitrification[J].JournalofTsinghuaUniversity(ScienceandTechnology)， 2009， 49(9): 75-79. (in Chinese with English abstract)

[17] 范振興，王建龍. 利用聚乳酸作為反硝化固體碳源的研究[J]. 環境科學， 2009， 30(8): 2315-2319. FAN Z X， WANG J L. Denitrification using polylactic acid as solid carbon source[J].EnvironmentalScience， 2009， 30(8): 2315-2319. (in Chinese with English abstract)

[18] 楊帆，王鶴立. 緩釋碳源復合材料的制備及其用于地下水硝酸鹽污染修復的研究[J]. 水處理技術， 2013，39(4): 75-79. YANG F， WANG H L. Preparation of slow-release carbon source composite materials and their use for groundwater nitrate pollution restoration[J].TechnologyofWaterTreatment， 2013， 39(4): 75-79. (in Chinese with English abstract)

[19] 唐丹琦，王娟，鄭天龍，等. 聚乳酸/淀粉固體緩釋碳源生物反硝化研究[J]. 環境科學， 2014， 35(6): 2436-2440. TANG D Q， WANG J， ZHENG T L， et al. Effect of PLA/starch slow-release carbon source on biological denitrification[J].EnvironmentalScience， 2014， 35(6): 2436-2440. (in Chinese with English abstract)

[20] 喬培培， 陳丕茂， 秦傳新，等. 利用微生物凈水研究進展[J]. 廣東農業科學， 2014， 41(1):149-154. QIAO P P， CHEN P M， QIN C X， et al. Research progress on water purification by microorganism[J].GuangdongAgriculturalSciences， 2014， 41(1): 149-154. (in Chinese with English abstract)

[21] 李堯， 張振家， 方海軍. 包埋固定化微生物工藝技術處理高氨氮化工廢水[J]. 凈水技術， 2012， 31(3):32-35. LI Y， ZHANG Z J， FANG H J. Treatment of chemical industrial wastewater for high ammonia-nitrogen with embedded immobilized microorganisms technological processes[J].WaterPurificationTechnology， 2012， 31(3): 32-35. (in Chinese with English abstract)

[22] LIN M， LIU Y H， CHEN W W， et al. Use of bacteria-immobilized cotton fibers to absorb and degrade crude oil[J].InternationalBiodeterioration&Biodegradation， 2014， 88: 8-12.

[23] 王青松，柳永，王新，等. 基于質構量化分析的凈水菌膠囊制備及其性能研究[J]. 浙江大學學報(農業與生命科學版)， 2015， 41(6): 712-722. WANG Q S， LIU Y， WANG X， et al. Preparation and performance study of water purification bacteria-embedded solid capsules based on texture profile analysis[J].JournalofZhejiangUniversity(Agriculture&LifeSciences)， 2015， 41(6): 712-722. (in Chinese with English abstract)

[24] 周莉. 用于污染河道修復的生物脫氮菌株的篩選及脫氮條件的研究[D]. 武漢：華中農業大學， 2011. ZHOU L. Screening microorganisms for the bioremediation of polluted river and research of its denitrification conditions[D]. Wuhan: Huazhong Agricultural University， 2011. (in Chinese with English abstract)

[25] 胡金星. 好氧反硝化細菌的分離鑒定及反硝化特性的研究[D]. 武漢：華中農業大學， 2012. HU J X. Isolation and identification of aerobic denitrifiers and study on denitrification characteristics[D]. Wuhan: Huazhong Agricultural University， 2012. (in Chinese with English abstract)

[26] 王青松. 檸檬酸緩釋膜與質構量化凈水菌膠囊的制備及其性能研究[D]. 武漢：華中農業大學， 2015. WANG Q S. Preparation and properties of the citric acid sustained-release membrane and water purification bacteria-embedding capsules based on texture profile analysis[D]. Wuhan: Huazhong Agricultural University， 2015. (in Chinese with English abstract)

(責任編輯 高 峻)

Research on co-denitrification performance of slow-release organic carbon source and water purification bacteria-embedded solid capsules

YAN Qiuyue1， LIU Yong2， WANG Xin2， SUN Hong2， YAO Xiaohong2， WU Yifei2， TANG Jiangwu2，*， GE Xiangyang1，*

(1.StateKeyLaboratoryofAgriculturalMicrobiology，HuazhongAgriculturalUniversity，Wuhan430070，China; 2.InstituteofPlantProtectionandMicrobiology，ZhejiangAcademyofAgriculturalSciences，Hangzhou310021，China)

For the treatment of wastewater with low carbon and high nitrogen， the indispensable and effective manner is to launch carbon and microbial inoculum. In this study， investigations were performed into the water purifying capacity of a novel and comprehensive management strategy， which integrated sustained-release carbon source and water purification bacteria-embedded solid capsules. Sodium acetate was used as the carbon source and embedded with carrier materials. Scanning electron microscopy (SEM) was carried out to analyze micro-morphological changes to the entrapments before and after release of the carbon source. The released carbon source (sodium acetate) was detected using high performance liquid chromatography (HPLC). The bacteria-embedded solid capsules were divided into W-capsule and B-capsule， which includedPseudomonasstutzeriADH1，Enterobactersp. AOZ1 andBacillussubtilisBSK9. Experiments were performed on river sewage in buckets with intermittent aeration to investigate the change to some routine indexes covering ammonia nitrogen， total nitrogen (TN) and chemical oxygen demand (COD)， etc. Sewage treated using instant/sustained-release carbon source and bacteria with/without embedding were tested as comparable controls. Untreated sewage was also tested as a negative control (NC). It was shown that extensive wood shaving-like structures formed inside the entrapments after the release of sodium acetate. TN remove rate of the sewage treated with sustained-release carbon source was 60.2%， and the COD kept less than 20 mg·L-1. For the sewage treated with W-capsule and the combination of sustained-release carbon source and bacteria-embedded capsules， the TN remove rate was 39.1% and 85.2%， respectively， which indicated high performance of the novel combinatorial strategy in nitrogen removal of river sewage.

sodium acetate; biological denitrification; denitrifying bacteria; nitrifying bacteria

http://www.zjnyxb.cn

10.3969/j.issn.1004-1524.2017.04.20

2016-09-17

浙江省公益技術應用研究項目(2015C33046)；浙江省重大科技專項(2015C03004)；浙江省農科院創新提升工程項目；溫州市水體污染控制與治理科技創新項目(S20140021)

閆秋月(1990—)，女，山東聊城人，碩士研究生，研究方向為環境微生物學。E-mail: 1558246742@qq.com

*通信作者，湯江武，E-mail: tangjiangwu@sina.com；葛向陽，E-mail: gxy@mail.hzau.edu.cn

X522

A

1004-1524(2017)04-0651-09

浙江農業學報ActaAgriculturaeZhejiangensis， 2017，29(4): 651-659

閆秋月，柳永，王新，等. 緩釋碳源與凈水菌膠囊組合脫氮凈水性能研究[J]. 浙江農業學報，2017，29(4)： 651-659.