论文摘要
煤中氮在燃烧和气化过程中与空气中的氧形成NO、NO2和N2O等多种氮氧化物（NOx）。这些氮氧化物不仅为酸雨和光化学烟雾的形成提供了条件，破坏了生态环境，而且直接危害到人们的身体健康。煤中氮具有含量低且几乎全部以有机氮的形式存在等特点，使用热化学方法脱除不仅脱氮困难、反应条件苛刻，而且工艺过程很难做到“零污染”排放。因此，有必要寻求一种能够脱除煤中氮的新途径。微生物拥有降解有机氮化物的能力，且具有反应过程清洁、常温常压下进行等特点。因此，利用微生物进行煤中氮的脱除是一种很有前景的新尝试。该方法的关键在于高效目标菌种的筛选。本研究选用难降解有机物吡啶作为煤中氮的模型化合物，采用定向富集法，逐级驯化，以模型化合物吡啶作为氮源，在缺氧条件下，通过比较发酵前后吡啶含量的变化进行菌种筛选，选择菌株降解吡啶的适宜条件，并对其降解吡啶机理和脱除碱溶煤中的氮作了初步探讨。本研究从处理焦化废水的酸化水解池活性污泥中分离筛选出4株能够利用模型化合物吡啶为氮源的菌株，其中JH-2菌株对吡啶具有较高的降解能力。根据其菌落、菌体形态以及生理生化反应特征，初步将其归属为葡萄球菌属。经单因素实验研究表明，JH-2菌株降解吡啶适宜的条件分别为以葡萄糖作为碳源、温度35℃～40℃、pH值为7、发酵接种量为8％。在此条件下经过48h发酵，吡啶降解率可达到40％以上。对JH-2菌株作用机理的初步研究表明在缺氧状态下吡啶作氮源进行生物降解，其作用机理既不同于好氧状态和完全厌氧状态，也不同于吡啶作碳源时的降解机理。通过对比实验研究表明JH-2菌株不能以碳源的形式对吡啶进行降解利用。JH-2菌株在以吡啶作氮源、外加碳源的发酵培养基中，通过生物体内或分泌到细胞外的降解酶的催化作用，将吡啶中的氮转化为NH4+离子形式。对JH-2菌株脱除碱溶煤中的氮的初步探讨认为能够降解模型化合物吡啶的微生物同样可以以碱溶煤中的氮作为氮源进行生长代谢。JH-2菌株对碱溶煤处理作用6天后，碱溶煤中氮的脱除率可达6％以上。实验研究表明，JH-2菌株在碱溶煤的浓度为4g·L-1的发酵培养基中以摇瓶方式培养时生长状态较好。煤结构的复杂性和有机氮存在形态的多样性影响了JH-2菌株对碱溶煤中氮的充分利用。