耐低温高效好氧反硝化细菌的筛选及其特性研究

论文摘要

随着国家工业化的发展与人民生活水平的蒸蒸日上,用水量的日益提升与污染物的排放,使得水资源污染问题亦变得愈来愈为严重。在水资源污染中,氮源污染问题是目前急需解决的重点问题,如何有效缓解水中的氮源污染问题,引发了社会广泛的关注。由于北方冬季的低温气候,使得冬季微生物的生长、酶活性的表达都会极大地受到低温条件的抑制,导致反硝化作用大幅下降,低温成为了冬季反硝化作用最为显著的制约因子。因此筛选分离在低温条件下生长速度、反硝化能力良好的菌株,并应用于冬季污水厂污水处理构筑物,对于解决冬季污水厂生物脱氮效果不佳有重要的研究意义。本研究于石家庄市某市政污水处理厂A2O处理工段中三类不同反应池中成功分离出40株具有好氧反硝化功能的菌株,其中96%的菌株都为假单胞菌属细菌,假单胞菌属细菌是这些菌株中的优势菌株。通过进一步的低温脱氮特性实验,筛选出一株好氧反硝化细菌,将其命名为菌株Pseudomonas sp.41。鉴定菌株是一株革兰氏阴性细菌,外表呈现杆状,并成功扩增出napA基因,将得到的菌株41的16S rRNA基因序列上传到Genbank数据库中,得到其登录号为MN197797。通过单因子环境因素实验验证菌株41的最佳好氧反硝化特性。可知菌株41的最适碳源为柠檬酸钠,最适宜C/N为10,最佳反硝化温度为30℃。当以柠檬酸钠作为碳源,控制pH在79之间、温度1530℃,C/N 1015,菌株能去除所有的NO3--N,且最终无NO2--N的积累,对水体中总氮的去除率在90.73%以上。利用响应面分析方法进一步探究多因素对菌株41好氧反硝化能力的影响,结果表明菌株41最佳的脱氮条件为初始pH=8.21,C/N=12.81,转速115.37 rpm,温度28.57℃,此培养条件下培养36 h,菌株对NO3--N去除效率可以达到97.67%。并通过设定相应反应条件实验验证了RSM推测结果的可靠性。本实验筛选得到的菌株Pseudomonas sp.41具有良好的耐低温高效脱氮特性,适用弱碱性生活污水的脱氮处理,可以作为冬季污水处理厂低温反硝化脱氮的优良备选菌株,实验研究积累了原始资料与科学依据,为菌株在实际污水处理中的应用打下了坚实的基础。

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第1章绪论

1.1 水体资源破坏现状

1.2 水体中氮素污染的危害

1.3 含氮类污染物的处理方法

1.4 生物脱氮法

1.4.1 传统生物脱氮方法

1.4.2 生物脱氮方法

1.5 好氧反硝化

1.5.1 好氧反硝化微生物

1.5.2 好氧反硝化作用机制

1.5.3 影响好氧反硝化过程的环境因素

1.6 北方寒冷地区污水处理存在的问题

1.7 课题研究目的与内容

1.7.1 研究目的

1.7.2 研究内容

1.7.3 技术路线图

第2章耐低温好氧反硝化细菌的筛选与鉴定

2.1 本章概述

2.2 实验材料

2.2.1 菌株样品来源

2.2.2 实验仪器及药品

2.2.3 培养基配置

2.3 实验方法

2.3.1 菌株的富集

2.3.2 菌株的初筛

2.3.3 菌株的分离、纯化与复筛

2.3.4 菌株的生长特性对比

2.3.5 菌株的形态鉴定与生理生化试验鉴定

2.3.6 菌株的分子生物学鉴定

2.4 结果与分析

2.4.1 菌株的初筛与分离结果

2.4.2 菌株的生长特性对比结果

2.4.3 菌株的形态鉴定与生理生化鉴定结果

2.4.4 菌株的分子生物学鉴定结果

2.4.5 菌株的napA基因的扩增结果

2.5 本章小结

第3章菌株41好氧反硝化性能研究

3.1 实验材料

3.1.1 菌株样品

3.1.2 实验仪器及药品

3.1.3 培养基配置

3.2 实验方法

3.2.1 理化指标的分析方法

3.2.2 菌株41 的扩大培养

3.2.3 不同环境因子对菌株41 好氧反硝化能力的影响

3.2.4 数据的处理与分析

3.3 结果与分析

3.3.1 菌株41 好氧反硝化特性

3.3.2 环境因子对菌株41 好氧反硝化的影响

3.4 本章小结

第4章菌株41好氧反硝化脱氮条件的优化

4.1 实验材料

4.1.1 菌株样品

4.1.2 实验仪器及药品

4.1.3 培养基配置

4.2 实验方法

4.2.1 理化指标的分析方法

4.2.2 响应面分析方法

4.3 结果与分析

4.3.1 菌株41 好氧反硝化数据的模型拟合与分析

4.3.2 菌株41 好氧反硝化数据最佳条件的拟合

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 何磊

导师: 罗晓,吕鹏翼,赵明发

关键词: 好氧反硝化菌,耐低温,脱氮特性

来源: 河北科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 河北科技大学

分类号: X703;X172

DOI: 10.27107/d.cnki.ghbku.2019.000346

总页数: 62

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