从活性污泥中分离出的微生物多样性及其降解马铃薯淀粉工业废水COD的效能

论文摘要

水是一种可再生资源,并且能用于维持所有生命形式,例如:粮食生产,经济发展和人类健康。人口迅速增加导致世界上许多地区的用水量急剧增加。使用大量水的食品加工业加剧了水资源缺乏的问题。食品加工产业产生极大量的废水,其中含有的大量有机物导致了废水具有很高的化学需氧量（COD）,在不经处理的情况下直接排放会对环境和水体造成严重的污染。这就需求一种更加环保的废水处理方式即采用生物技术的手段处理废水,在这个过程中,微生物起到了重要的作用。本研究旨在从处理马铃薯淀粉加工废水的活性污泥样品中分离微生物,之后进一步研究确定分离得到的微生物在发酵过程中去除COD的能力。在实验室模拟制备马铃薯工业废水,将一定比例的马铃薯和水放入榨汁机中打碎,之后过滤获得薯渣和汁水。分别在厌氧和好氧的条件下分离培养活性污泥中的微生物,并通过生化特征和通过PCR获取16s rRNA序列初步鉴定微生物。所鉴定的微生物包含了细菌和真菌,包括B.licheniformis,B.subtilis,B.haynesii,B.sonorensis,B.velezensis,Streptomyces echinatus,Pseudomonas fragi,Pseudomonas parafulva,Paenibacillus cookie strain,Cryptococcus sp.,Saccharomyces sp.,Candida sp.,Aspergillus sp.和Rhodotorula sp.。分离得到的菌株中,细菌是大多数,占分离得到菌株总数的69%,而真菌种占31%。包括念珠菌和酵母菌。变形杆菌门（15%）是第三个优势门,由两个物种组成:其中49%的菌株属于厚壁菌门,其中包含所有芽孢杆菌,使其成为从活性污泥中分离得到的最主要的微生物菌种。第二是子囊菌门,占分离菌株总数的18%,Pseudomonas parafulva和Pseudomonas fragi。其他门分别为放线菌门和担子菌门。测试从活性污泥中分离的微生物降解马铃薯淀粉工业的废水中COD的能力。实验是通过使用马铃薯废水作为培养基分批单独培养分离得到的微生物进行的。此外还进行了微生物复合发酵的研究,所述微生物复合菌群包括由细菌复合菌群,真菌复合菌群以及细菌和真菌混合的复合菌群。使用的单一微生物菌种发酵在72小时后COD去除效率达到79.30%-92.56%。其中酿酒酵母,念珠菌和地衣芽孢杆菌分别达到92.56%,91.54%和91.33%的COD去除率。然而,发酵过程中记录的最高的COD去除率是由三种复合菌群即细菌复合菌群、真菌复合菌群和细菌真菌混合复合菌群发酵所得。其中由细菌和真菌混合组成的复合菌群实现了95.97%的最高的COD去除率;其次是真菌复合菌群,其可以去除91.56%的COD;利用细菌复合菌群可以去除88.95%的COD。从本研究结果可知,去除马铃薯淀粉加工废水中COD的最有效方式是通过不同微生物的组合,尤其是细菌和真菌混合发酵的组合可以得到最佳处理效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• Chapter1 Introduction
•   1.1 Background Objectives and Significance of The Study
•     1.1.1 Environmental Microbial Importance
•   1.2 Research Objectives
•   1.3 Problem Statement and Scope of the Study
•   1.4 Biological Waste Water Treatment
•   1.5 Microorganisms in Biological Waste Water Treatment
•     1.5.1 Hydrolysis
•     1.5.2 Acidogenesis
•     1.5.3 Acetogenesis
•     1.5.4 Methanogenesis
•   1.6 Anaerobic Waste Water Treatment
•   1.7 Aerobic Treatment of Waste Water
•   1.8 China Pollutant Discharge Permit and Standards
•   1.9 Chapter Summary
• Chapter2 Materials and Methods
•   2.1 Equipment and Materials Used
•   2.2 Media Preparation
•   2.3 Waste Water Acquisition
•   2.4 Fermentation Process
•   2.5 Measurement of COD
•   2.6 Methods Used in Microbial Isolation
•     2.6.1 Sample Collection
•     2.6.2 Sample Dilution and Pour Plate
•     2.6.3 Isolation and Purification of Microorganisms
•     2.6.4 Preservation of Pure Cultures
•   2.7 Biochemical Profiling of Isolates
•     2.7.1 Triple sugar Iron Agar
•     2.7.2 Nitrate Reduction Test
•     2.7.3 Citrate Utilization Test
•     2.7.4 Indole Production Test
•     2.7.5 Urease Production Test
•     2.7.6 Oxidase Test
•     2.7.7 Catalase Test
•     2.7.8 Voges Proskauer Test
•     2.7.9 Motility Test
•   2.8 Preliminary Identification of Fungal Species
•     2.8.1 Colony Morphology
•     2.8.2 Staining
•   2.9 Identification of Microbial Functionalities
•     2.9.1 COD Removal Abilities of Isolates
•     2.9.2 Screening for Cellulose Degrading Microorganisms
•     2.9.3 Screening for Starch Hydrolyzing Microorganisms
•     2.9.4 Screening for Lysine Decarboxylation and Deamination
•     2.9.5 Screening for Casein Hydrolysis
• Chapter3 Isolation of Microorganisms by Culture Technique
•   3.1 Introduction
•   3.2 Sampling Process
•   3.3 Microbial Isolation Process
•   3.4 Serial Dilution and Sample Inoculation
•   3.5 Isolation of Microorganisms in Sludge
•   3.6 Characterization of Isolates
•     3.6.1 General Colony Morphological of Isolates
•     3.6.2 Gram Staining and Microscopy of Isolates
•   3.7 Microbial Classification
•   3.8 Gram Stain Classification of Bacterial Isolates
•   3.9 Chapter Summary
• Chapter4 Identification and Classification of Isolates
•   4.1 Introduction
•   4.2 Biochemical Identification of Isolates
•     4.2.1 Types of Biochemical Analysis
•     4.2.2 Biochemical Tests and Principles
•     4.2.3 Results of Biochemical Characterization
•   4.3 Identification of Bacterial Isolates
•   4.4 Identification of Fungal Isolates
•   4.5 Genomic DNA Isolation and PCR Amplification
•     4.5.1 Gel Electrophoresis
•     4.5.2 Identification of Bacterial Species by DNA Sequencing
•   4.6 Phylogeny of Isolates
•   4.7 Chapter Summary
• Chapter5 COD Removal and other Functions of Microorganisms
•   5.1 Introduction
•   5.2 Batch Fermentation Using Isolated Microorganisms
•   5.3 Microbial Isolates in COD Removal
•   5.4 Microbial Consortia in COD Removal
•   5.5 Carbon Utilization Sources of Microorganisms
•     5.5.1 Cellulose Degradation by Microorganisms
•     5.5.2 Starch Hydrolysis by Microorganisms
•   5.6 Microbial Dominance in the Waste Water Treatment
•   5.7 Fungi Domain in COD Removal
•   5.8 Bacteria Domain in COD Removal
•   5.9 Microbial Consortia in COD Removal
• 结论
• Conclusions
• Recommendation
• Reference
• Acknowledgement
• Resume

文章来源

类型: 硕士论文

作者: Agorinya Sarah

导师: Yang Qian

关键词: 微生物,厌氧,马铃薯业,废水

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,轻工业手工业,轻工业手工业,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 哈尔滨工业大学

分类号: X792;X172

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.002397

总页数: 109

文件大小: 2091K

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