反硝化聚磷菌的分离鉴定及其固定化应用研究

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近些年以来,我国地表水污染问题依然较重,湖泊(水库)富营养化问题依然突出。氮和磷已经成为导致水体富营养化的主要营养物质,但是目前城市污水处理中对氮、磷的去除率并不高,所以防治水体富营养化首要目的就是研究如何进行脱氮除磷。反硝化聚磷菌可以在缺氧条件下,利用硝酸盐作为电子受体,实现同步反硝化和过量吸磷。所以,从微生物学的角度出发分离筛选出能够反硝化除磷的菌株,并将其应用于污水处理工艺中,氮磷去除的效果将会很大程度上得到改善。本研究利用传统平板分离技术,结合除磷试验、反硝化产气试验以及异染颗粒和聚-p-羟基丁酸(PHB)颗粒染色试验,从内蒙古湖泊水样中筛选出一株反硝化聚磷菌株P1-1。经过形态、生理生化试验、Biolog碳源利用分析以及16S rRNA基因序列分析,鉴定该菌株为荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)。从温度、接种量、pH、摇床转速和碳源等多个方面对菌株P1-1的生长条件进行研究,并测定其在各因素下的脱氮除磷特性,得出了该菌株的最佳生长条件和最佳脱氮除磷条件。此外,用海藻酸钠和聚乙烯醇同时作为包埋载体,添加一定量的沸石作为吸附剂,使微生物的固定化作用同时具有包埋和吸附的双重特点。通过正交试验确定了固定化条件为5mL浓缩菌液,1.0%的海藻酸钠,10%的聚乙烯醇,2%的沸石时菌株P1-1的除磷效果最好。在高盐度和重金属条件下,研究发现固定化菌体比游离菌体有更好的除磷效果。最后,在模拟反应器中,利用固定化菌体与游离菌体对模拟废水进行处理,24小时后,结果发现固定化菌体除磷率为86.4%,脱氮率94%;游离菌体的除磷率为71.4%,脱氮率为92.2%。
摘要第5-7页
ABSTRACT第7-8页
第一章 绪论第11-23页
    1.1 水体富营养化的原因第11-13页
        1.1.1 水体中氮磷的主要来源第12页
        1.1.2 过多的氮磷对人类生活及环境所带来的危害第12-13页
    1.2 生物脱氮除磷技术研究进展第13-15页
        1.2.1 传统生物除磷技术第13-14页
        1.2.2 传统生物脱氮技术第14-15页
        1.2.3 生物反硝化除磷技术的发现第15页
    1.3 反硝化除磷技术的应用第15-18页
        1.3.1 反硝化除磷技术的机理研究第15-17页
        1.3.2 反硝化除磷技术的应用现状第17-18页
    1.4 固定化技术在水处理中的应用第18-21页
        1.4.1 微生物固定化技术的原理与特点第19-20页
        1.4.2 常见的固定化载体第20页
        1.4.3 固定化微生物技术的研究现状第20-21页
    1.5 课题研究的意义与内容第21-23页
        1.5.1 课题研究的意义第21-22页
        1.5.2 课题研究的内容第22-23页
第二章 反硝化聚磷菌的筛选与鉴定第23-39页
    2.1 材料与方法第23-32页
        2.1.1 菌株来源第23页
        2.1.2 培养基与实验仪器设备第23-25页
        2.1.3 试验分析方法第25-29页
        2.1.4 菌株分离方法第29页
        2.1.5 DNPAOs的脱氮除磷试验第29页
        2.1.6 菌株的鉴定第29-32页
    2.2 结果与讨论第32-38页
        2.2.1 菌株的筛选结果第32-34页
        2.2.2 反硝化聚磷菌的脱氮除磷试验第34页
        2.2.3 菌株P1-1形态特征与生理生化特性第34-36页
        2.2.4 菌株P1-1 Biolog碳源利用分析第36页
        2.2.5 菌株P1-1 16SrRNA基因序列分析第36-38页
    2.3 本章小结第38-39页
第三章 反硝化聚磷菌P1-1的生长条件与脱氮除磷性能研究第39-55页
    3.1 试验材料第39-40页
        3.1.1 试验菌株第39页
        3.1.2 培养基第39页
        3.1.3 主要仪器第39-40页
    3.2 试验方法第40-41页
        3.2.1 细菌生长量的测定第40页
        3.2.2 脱氮除磷效果的测定第40-41页
    3.3 试验内容第41-44页
        3.3.1 菌株生长曲线的测定第41页
        3.3.2 pH影响第41-42页
        3.3.3 温度影响第42-43页
        3.3.4 接种量影响第43页
        3.3.5 摇床转速影响第43页
        3.3.6 碳源影响第43-44页
        3.3.7 不同初始磷酸盐磷浓度影响第44页
    3.4 试验结果第44-54页
        3.4.1 生长曲线的测定第44-45页
        3.4.2 pH影响第45-46页
        3.4.3 温度影响第46-48页
        3.4.4 接种量影响第48-49页
        3.4.5 摇床转速影响第49-50页
        3.4.6 碳源影响第50-51页
        3.4.7 不同初始磷酸盐磷浓度影响第51-53页
        3.4.8 不同初始磷酸盐磷浓度下菌株P1-1的动力学研究第53-54页
    3.5 本章小结第54-55页
第四章 反硝化聚磷菌P1-1的固定化研究第55-65页
    4.1 试验材料第55页
    4.2 试验方法第55-58页
        4.2.1 菌株P1-1活化及固定化微生物颗粒的制备第56页
        4.2.2 固定化微生物小球的质量评价第56-57页
        4.2.3 盐度与重金属对游离菌体和固定化菌体除磷能力的影响第57-58页
    4.3 试验结果与分析第58-64页
        4.3.1 固定化微生物小球的物理特性评价第58-60页
        4.3.2 正交试验结果第60-62页
        4.3.3 盐度与重金属对游离菌体和固定化菌体除磷能力的影响第62-64页
    4.4 本章小结第64-65页
第五章 反硝化聚磷菌P1-1在模拟反应器中的脱氮除磷效果研究第65-70页
    5.1 试验材料与仪器第65页
    5.2 模拟反应器中游离菌体处理模拟废水时的脱氮除磷效果第65-67页
    5.3 模拟反应器中固定化菌体处理模拟废水时的脱氮除磷效果第67-69页
    5.4 本章小结第69-70页
第六章 结论第70-72页
    6.1 主要结论第70-71页
    6.2 存在不足及研究展望第71-72页
参考文献第72-75页
硕士期间发表的论文与申请的专利第75-76页
致谢第76页
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