异养硝化-好氧反硝化菌Zobellella sp.XH5的分离鉴定及脱氮特性研究

论文摘要

随着经济化发展,人们生活水平逐渐提升,环境问题也变得日益突出,我国在水体污染治理方面面临着严峻的挑战,尤其是氮素过量排放问题受到了人们广泛关注。微生物去氮法在水处理领域因其经济高效等优势而被大力提倡,传统生物脱氮工艺中的硝化和反硝化两个过程由于所需条件不同,不能在同一空间内同时完成,而异养硝化-好氧反硝化细菌能够克服该缺陷,因此,筛选出高效的异养硝化-好氧反硝化细菌成为微生物水处理领域的热点问题。本研究从北京市清河底泥中分离出一株异养硝化-好氧反硝化细菌,并对其进行鉴定,为提高脱氮效率,考察了不同培养条件下该菌的脱氮特性及异养硝化条件的优化,此外,研究了该菌株的固定化脱氮特性及应用到单极A/O系统的水处理效果,为今后的工程应用提供理论指导。本研究得出的主要结论如下:（1）通过微生物的筛选与分离方法,得到一株异养硝化-好氧反硝化菌株XH5,并根据该菌株的形态和生理生化特性以及16S rDNA鉴定方法,表明该菌株为卓贝尔氏（Zobellella sp.）菌属,命名为Zobellella sp.XH5。（2）在菌株XH5的异养硝化和好氧反硝化脱氮实验中,碳源种类、C/N、pH、温度和转速等因素都能影响菌株XH5的脱氮效果。菌株XH5的最优异养硝化条件为:碳源为柠檬酸三钠,C/N为11,pH为8.0,温度为25℃,摇床转速为150r/min,能将初始浓度为175mg/L的NH4+-N降解至16.78mg/L,NH4+-N去除率高达90.42%。菌株XH5的最优好氧反硝化条件为:葡萄糖作为氮源,C/N为13,pH为8.0,温度为30℃,摇床转速为150r/min,能将初始浓度为238mg/L的NO3--N完全去除,且几乎没有亚硝氮的累积,脱氮效果非常明显。（3）采用响应面法对菌株XH5异养硝化过程中的影响因子进行优化,菌株XH5在不同C/N、pH以及温度单因素条件下对氨氮降解率影响的实验结果表明:当C/N=11,pH=8.5,T=25℃时,24h内氨氮降解效果最佳。结合Box-Behnkens实验设计及响应面模型对菌株XH5的培养条件进行优化,优化后的最佳值为C/N=10.72,pH=8.27,T=25.72℃,在此条件下氨氮降解率可达94.82%。（4）固定化XH5的包埋小球实验中,微生物小球的异养硝化和好氧反硝化作用较明显,NH4+-N和NO3--N去除率分别为89.1%和93.55%,但包埋后的微生物小球对NH4+-N和NO3--N的去除效果不及菌株XH5本身的去除效果,可能是由于包埋材料聚乙烯醇和海藻酸钠对菌株XH5体内酶的活性有抑制作用,导致其去除率有所降低。（5）固定化菌株XH5对A/O系统的处理效果实验中,在系统的第一阶段,由于活性污泥的作用,NH4+-N去除率的平均值约为85.04%,最高能达到89.01%;TN去除率平均值约为54.23%,最高能达到61.56%;COD去除率平均值约为80.66%,最高能达到84.38%。系统的第二阶段由于添加固定化微生物小球,NH4+-N去除率的平均值约为91.41%,最高能达到94.48%;TN去除率平均值约为64.16%,最高能达到69.98%;COD的去除率最大值为87.24%。NO3--N浓度出水比进水大,NO2--N浓度小于0.1mg/L,变化小。表明固定化微生物小球有较好的异养硝化效果,好氧反硝化有一定的脱氮效果,但脱氮率有所降低,这可能是由于A/O系统的设计参数没有达到最佳,后期仍需对A/O系统改进调试,提高其脱氮率。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 水污染现状
•   1.2 水体中氮素污染的来源及危害
•     1.2.1 水体中氮素污染的来源
•     1.2.2 水体中氮素污染的危害
•   1.3 传统生物脱氮工艺
•     1.3.1 传统生物脱氮工艺流程
•     1.3.2 传统生物脱氮工艺弊端
•   1.4 生物脱氮新工艺
•     1.4.1 厌氧氨氧化
•     1.4.2 短程硝化反硝化
•     1.4.3 同步硝化反硝化
•   1.5 异养硝化-好氧反硝化
•     1.5.1 异养硝化-好氧反硝化的筛选
•     1.5.2 异养硝化-好氧反硝化作用机理
•     1.5.3 异养硝化-好氧反硝化影响因素
•     1.5.4 异养硝化-好氧反硝化的应用
•   1.6 微生物的固定化
•   1.7 本课题研究内容及意义
•     1.7.1 本课题研究的主要内容
•     1.7.2 本课题研究的技术路线
•     1.7.3 本课题的研究意义
• 第二章 材料与方法
•   2.1 材料
•     2.1.1 菌株来源
•     2.1.2 药品试剂
•     2.1.3 仪器设备
•     2.1.4 培养基
•     2.1.5 PCR引物
•   2.2 方法
•     2.2.1 测定方法
•     2.2.2 分析软件
• 第三章 异养硝化-好氧反硝化菌的分离筛选与鉴定
•   3.1 引言
•   3.2 实验部分
•     3.2.1 菌株分离与筛选
•     3.2.2 菌株氨氧化强度初测
•     3.2.3 菌株16s rDNA鉴定分类
•     3.2.4 菌株的保存
•   3.3 结果与讨论
•     3.3.1 菌株氨氧化强度分析
•     3.3.2 菌株的形态观察
•     3.3.3 菌株的分离筛选结果
•   3.4 小结
• 第四章 异养硝化-好氧反硝化细菌XH5的脱氮特性及条件优化
•   4.1 引言
•   4.2 实验部分
•     4.2.1 不同碳源对菌株XH5 脱氮特性的影响
•     4.2.2 不同C/N对菌株XH5 脱氮特性的影响
•     4.2.3 不同pH对菌株XH5 脱氮特性的影响
•     4.2.4 不同转速对菌株XH5 脱氮特性的影响
•     4.2.5 不同温度对菌株XH5 脱氮特性的影响
•     4.2.6 菌株XH5 脱氮特性的响应面优化
•   4.3 结果与讨论
•     4.3.1 碳源影响
•     4.3.2 C/N影响
•     4.3.3 pH影响
•     4.3.4 温度影响
•     4.3.5 转速影响
•     4.3.6 响应面模型设计及分析
•   4.4 小结
• 第五章 异养硝化-好氧反硝化细菌XH5的固定化及其应用
•   5.1 引言
•   5.2 实验部分
•     5.2.1 固定化材料的制备
•     5.2.2 固定化微生物小球的脱氮实验
•     5.2.3 单极A/O水处理小试装置的设计
•   5.3 结果与讨论
•     5.3.1 固定化微生物小球的脱氮效果
•     5.3.2 固定化微生物对A/O系统的处理效果
•   5.4 小结
• 第六章 总结与展望
•   6.1 总结
•   6.2 不足与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间学术成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 徐彬

导师: 昝逢宇,杨苏文

关键词: 异养硝化,好氧反硝化,脱氮效果,响应面,固定化

来源: 安徽师范大学

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: 安徽师范大学

分类号: X172;X52

总页数: 73

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