嗜冷聚磷菌的分离、鉴定及其聚磷特性的研究

论文摘要

目前,富营养化是普遍存在的水体污染问题。磷是富营养化的限制性因素,因此,除磷是从源头解决富营养化问题的关键之一。其中,以聚磷菌为主要作用微生物的生物除磷方法以其安全高效的性能成为应用最广泛的除磷技术。多数聚磷菌的研究着眼于中温区域,对低温聚磷菌的研究较少,低温菌种数量及质量有待提高。本实验以筛选高效嗜冷聚磷菌应用于低温环境中除磷为目的,对所筛菌株在低温（15℃）条件下对其进行聚磷特性研究,包括生长趋势、摄磷特征、摄磷能力、摄磷条件优化及固定化方面的研究。1.以山东省烟台市福山区塔顶山山洞淤泥为样品,首先通过富集、划线培养分离菌株;然后利用蓝白斑筛选法初筛,筛选具备摄磷能力的嗜冷聚磷菌;之后通过内聚物染色复筛,筛选摄磷能力较强的菌株;最后通过测定15℃条件下的摄磷率定量各菌株的嗜冷摄磷能力,选取摄磷率超过80%的5株菌作为后续实验对象。筛选出的菌株经16S rDNA分子生物学鉴定、形态学观察及生理生化特征试验,确立3株菌为实验对象。其中,A39属于不动杆菌属（Acinetobacter）、B12属于拉乌尔菌属（Raoultella）、C8属于假单胞菌属（Pseudomonas）。2.对三株菌分别进行低温条件下（15℃）摄磷能力方面的特性研究:三株菌于聚磷培养基中低温培养,测定上清PO43--P的含量随培养时间的变化趋势。以初始磷浓度为5 mg/L的实验组为例,发现三株菌的摄磷趋势为先快速摄取后缓慢释放,因此,各菌株对水体中磷的去除作用并非时间越长越好;对三株菌于不同初始浓度下测定培养24 h时的摄磷率、摄磷量以及菌株含磷量。结果显示:摄磷能力A39>B12>C8,其中A39菌株摄磷能力优异,菌体含磷量达到8.87%,在初始磷浓度为2、5、10 mg/L的聚磷培养基中低温培养,摄磷率分别达到99.43%、96.26%、67.44%,摄磷量分别为1.989 g、4.813 g、6.744 g。3.通过单因素与响应面法对菌株A39进行摄磷能力优化:通过对5个因素的单因素条件优化,结合软件Minitab 17因素显著性分析,得出pH、温度、接种量三因素对于摄磷率变化关系显著;利用BBD以pH、温度、接种量三因素设计响应面方案,实施此方案,综合响应面试验数据分析结果与实际情况,确定A39菌株在pH 6.0、温度15℃、接种量4%时为最适摄磷条件,验证此条件,摄磷率达71.99%,证明响应面实验结果可信度高。4.利用牛津杯法确定A39、B12、C8三株菌间拮抗作用不显著,通过测定不同复配比例的复合菌的摄磷率进行比较,结果表明,A39:B12:C8复配比例为2:1:1时摄磷效果最佳,摄磷率为73.69%,因此选用此比例复配嗜冷聚磷复合菌。5.PVA-SA用作包埋载体、氧化石墨烯量子点-磁性壳寡糖溶液用作吸附材料、氯化钙/饱和硼酸溶液用作交联剂,复配复合菌作为固定化微生物,利用包埋共吸附的方法制备复合菌固定化小球。通过L9（34）正交实验得出高效嗜冷聚磷复合菌固定化小球最佳配制比例:每100 mL体系中含PVA 6 g、SA 2 g、磁性壳寡糖溶液18 mL、氧化石墨烯量子点2 g、复合菌湿菌体5 g,交联剂为3%氯化钙/饱和硼酸溶液。对高效嗜冷聚磷复合菌固定化小球性能进行测定:（1）摇床培养15 d,破损率为6%,证明其稳定性强,可多次使用;（2）于10 mg/L聚磷培养基中低温（15℃）培养24 h时,测定摄磷率为75.6%,对比复合菌相同条件下的的摄磷率提升1.91%。6.实验室条件下,对高效嗜冷聚磷复合菌固定化小球应用于15℃条件下实际养殖水体中的摄磷能力进行测定,对于初始TP浓度为0.765 mg/L的养殖水体,培养30 h后摄磷率为77.92%,此时水体TP含量为0.169 mg/L,出水达到Ⅲ类水水质标准;与此同时,在TP浓度为8.26 mg/L的养殖水中培养3 d后,摄磷率仅为42.43%。因此,在实际应用中,单独使用本实验制备固定化产物适宜低温条件下的低磷污水的处理。

论文目录

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 前言

1.2 水体富营养化情况概述

1.2.1 水体TP含量与水资源污染情况

1.2.2 水体富营养化危害

1.3 水体中的磷形态及来源

1.4 除磷方法概述

1.4.1 物理除磷

1.4.2 化学除磷

1.4.3 生物除磷

1.5 生物除磷的研究进展

1.5.1 聚磷菌作用机理

1.5.2 聚磷菌种类

1.5.3 生物除磷工艺

1.6 嗜冷微生物的研究进展

1.7 微生物固定化技术

1.7.1 微生物固定化制备方法

1.7.2 几种固定化载体的应用现状

1.8 课题研究意义及内容

1.8.1 课题研究意义

1.8.2 课题研究内容

第2章嗜冷聚磷菌的分离筛选与鉴定

2.1 前言

2.2 实验材料

2.2.1 样品采集

2.2.2 实验仪器

2.2.3 主要药品

2.2.4 培养基配制

2.2.5 主要试剂配制

2.3 实验方法

2.3.1 嗜冷聚磷菌的筛选

2.3.2 嗜冷聚磷菌摄磷能力测定

2.3.3 嗜冷聚磷菌的鉴定

2.4 实验结果与分析

2.4.1 嗜冷聚磷菌的筛选

2.4.2 嗜冷聚磷菌摄磷能力测定

2.4.3 嗜冷聚磷菌的鉴定

2.5 本章小结

第3章嗜冷聚磷菌的摄磷特性研究

3.1 前言

3.2 实验材料

3.2.1 菌种

3.2.2 实验仪器

3.2.3 主要药品

3.2.4 培养基配制

3.2.5 主要试剂配制

3.3 实验方法

3.3.1 菌株生长曲线绘制

4^3--P含量随时间的变化曲线'> 3.3.2 培养基中PO₄^3--P含量随时间的变化曲线

3.3.3 摄磷能力测定

3.4 实验结果与分析

3.4.1 菌株生长曲线绘制

4^3--P含量随时间变化的特点'> 3.4.2 PO₄^3--P含量随时间变化的特点

3.4.3 各菌株的摄磷能力测定

3.5 本章小结

第4章高效嗜冷聚磷菌的摄磷条件优化

4.1 前言

4.2 实验材料

4.2.1 菌种

4.2.2 实验仪器

4.2.3 主要药品

4.2.4 主要培养基配制

4.2.5 主要试剂配制

4.3 实验方法

4.3.1 单因素对摄磷的影响

4.3.2 响应面法确定最佳摄磷条件

4.4 实验结果与分析

4.4.1 单因素对摄磷的影响分析

4.4.2 最佳摄磷条件的确定

4.5 本章小结

第5章高效嗜冷聚磷复合菌的固定化

5.1 前言

5.2 实验材料

5.2.1 菌种

5.2.2 实验仪器

5.2.3 主要药品

5.2.4 主要培养基配制

5.2.5 主要试剂配制

5.3 实验方法

5.3.1 菌株复配及其摄磷效果

5.3.2 嗜冷聚磷复合菌固定化小球的制备

5.3.3 固定化小球的效果测定

5.3.4 高效嗜冷聚磷复合菌固定化小球应用于养殖水体

5.4 实验结果与分析

5.4.1 菌株复配的摄磷效果

5.4.2 固定化小球的制备

5.4.3 高效嗜冷聚磷复合菌固定化小球性能试验

5.4.4 高效嗜冷聚磷复合菌固定化小球应用于养殖水体

5.5 本章小结

第6章结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附录

在校期间科研成果

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 安笑迟

导师: 杨革

关键词: 嗜冷聚磷菌,摄磷率,固定化,氧化石墨烯量子点

来源: 曲阜师范大学

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: 曲阜师范大学

分类号: X52;X172

总页数: 68

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