异养同步硝化好氧反硝化细菌的脱氮性能研究

论文摘要

本研究丰富了异养同步硝化好氧反硝化理论,也为该工艺的研发和设计提供了一定的技术参考。基于高通量筛选方法从环境污水中分离筛选出一株高效的异养同步硝化好氧反硝化脱氮菌株,对其形态特征、生理生化和分子生物学种属进行鉴定,进一步对该菌株的生长代谢特性以及脱氮性能进行表征,并应用于河道,考察持续自培养投加菌株对河道生态治理的净化效果。试验结果表明,筛选得到一株新型异养同步硝化好氧反硝化菌株,经细菌16S rDNA鉴定,比对确认为Klebsiella sp.,命名为KSND-3。对硝化反硝化途径中的关键基因羟胺氧化酶基因（hao）和亚硝酸盐还原酶基因（nirS）进行基因特异性PCR鉴定,未能检测到菌株KSND-3中存在这两种基因的存在,说明该菌株可能存在与传统硝化反硝化不完全相同的氮代谢途径,表明了同步硝化反硝化反应代谢的多样性。研究表明:KSND-3以NH4Cl,NH2OH,NaNO2和KNO3分别作为唯一氮源,起始浓度分别为160.00,103.00,8.39和105.00 mg·L-1时,24 h内去除率分别为86.56%,82.03%,100.00%和73.01%;当NH4NO3作为氮源,起始浓度为50.00 mg·L-1时,24h后氨氮以及硝酸盐去除率分别为92.36%和90.40%。特别重要的是氮移除过程中几乎监测不到亚硝酸盐的积累,说明该菌株具有高效的同步异养硝化和好氧反硝化能力。菌株KSND-3适宜的氮移除条件如下:C/N大于8,pH=5.08.0,温度15℃35℃,底物浓度为低于100 mg·L-1。同时,对于温度低于10℃或者低碳氮比（C/N）的废水氨氮平均去除率在50%以上,这一优异性能使得在氨氮水污染处理特别是低碳氮比中有着很好的应用前景。菌株KSND-3在杭州市余杭区星桥街道的河段进行河道生态治理上的投加应用,结果显示在91天后,氨氮浓度从初始的8.76 mg·L-1下降至1.87 mg·L-1并稳定保持该脱氮效果,在此期间未检测到NO3--N和NO2--N浓度。综上说明了高效的脱氮性能使菌株KSND-3在生物脱氮处理方面有着巨大的前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 文献综述
•   1.1 水体中氮素的现状
•     1.1.1 水中氮素污染物的来源
•     1.1.2 水中氮素污染物的危害
•     1.1.3 废水排放的氮素标准
•   1.2 生物脱氮方法的研究进展
•     1.2.1 传统生物脱氮
•     1.2.2 新型生物脱氮
•       1.2.2.1 厌氧氨氧化
•       1.2.2.2 短程硝化反硝化
•       1.2.2.3 同步硝化反硝化
•   1.3 异养同步硝化好氧反硝化脱氮技术
•     1.3.1 异养硝化
•     1.3.2 好氧反硝化
•     1.3.3 异养同步硝化好氧反硝化
•       1.3.3.1 异养同步硝化好氧反硝化的发现
•       1.3.3.2 异养同步硝化好氧反硝化菌作用机制
•       1.3.3.3 异养同步硝化好氧反硝化菌脱氮影响因素
•   1.4 本课题研究目的、内容和技术路线
•     1.4.1 研究目的及意义
•     1.4.2 研究内容与方法
•     1.4.3 技术路线
• 2 异养同步硝化好氧反硝化菌的分离与筛选
•   2.1 试验材料与仪器
•     2.1.1 试验材料
•       2.1.1.1 菌种来源
•       2.1.1.2 培养基
•       2.1.1.3 测定方法
•     2.1.2 试验仪器
•   2.2 试验方法
•     2.2.1 富集培养
•     2.2.2 菌株分离纯化
•     2.2.3 菌株高通量筛选
•     2.2.4 初步摇瓶脱氮性能验证
•     2.2.5 菌种的保藏
•   2.3 结果与分析
•     2.3.1 异养同步硝化好氧反硝化菌株分离纯化
•     2.3.2 异养同步硝化好氧反硝化菌株筛选
•   2.4 本章小结
• 3 异养同步硝化好氧反硝化菌株的鉴定
•   3.1 试验材料
•     3.1.1 试验菌种
•     3.1.2 培养基
•     3.1.3 主要试剂
•     3.1.4 主要仪器
•   3.2 试验方法
•     3.2.1 形态学鉴定
•     3.2.2 生理生化鉴定
•     3.2.3 16S rDNA序列测定与系统发育分析
•     3.2.4 异养同步硝化好氧反硝化菌相关功能基因的扩增
•   3.3 结果与分析
•     3.3.1 菌株的形态特征
•       3.3.1.1 菌落形态特征
•       3.3.1.2 菌体形态特征
•     3.3.2 菌株的生理生化特性
•     3.3.3 菌株的16SrDNA序列分析
•     3.3.4 菌株KSND-3 氮代谢相关基因的PCR验证
•   3.4 本章小结
• 4 异养同步硝化好氧反硝化菌株脱氮性能表征
•   4.1 试验材料
•     4.1.1 试验菌株
•     4.1.2 培养基
•     4.1.3 主要试剂
•     4.1.4 主要仪器
•   4.2 试验方法
•     4.2.1 不同氮源
•       4.2.1.1 硝化能力
•       4.2.1.2 反硝化能力
•     4.2.2 不同影响因子
•       4.2.2.1 C/N试验
•       4.2.2.2 pH试验
•       4.2.2.3 温度试验
•       4.2.2.4 底物浓度试验
•   4.3 检测方法
•   4.4 结果与分析
•     4.4.1 菌株KSND-3 异养硝化和好氧反硝化性能研究
•       4.4.1.1 菌株KSND-3 的异养硝化性能研究
•       4.4.1.2 菌株KSND-3 的好氧反硝化性能研究
•       4.4.1.3 菌株KSND-3 的异养硝化-好氧反硝化性能研究
•     4.4.2 理化因素对菌株KSND-3 生长及脱氮能力的影响
•       4.4.2.1 不同C/N对菌株KSND-3 生长及脱氮能力的影响
•       4.4.2.2 不同pH对菌株KSND-3 生长及脱氮能力的影响
•       4.4.2.3 不同温度对菌株KSND-3 生长及脱氮能力的影响
•       4.4.2.4 不同底物浓度对菌株KSND-3 生长及脱氮能力的影响
•   4.5 本章小结
• 5 异养同步硝化好氧反硝化细菌在河道生态治理上的应用
•   5.1 试验材料
•     5.1.1 试验地点和试验菌株
•     5.1.2 培养基
•     5.1.3 主要试剂
•     5.1.4 主要仪器
•   5.2 试验方法
•     5.2.1 异养同步硝化好氧反硝化菌KSND-3 的扩培
•     5.2.2 异养同步硝化好氧反硝化菌KSND-3 的投加
•   5.3 检测方法
•   5.4 结果与讨论
•     5.4.1 异养同步硝化好氧反硝化菌KSND-3 的扩培
•     5.4.2 异养同步硝化好氧反硝化菌KSND-3 对河道的脱氮效果
•   5.5 本章小结
• 6 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 创新点
•   6.3 展望
• 参考文献
• 个人简介
• 硕士期间发表论文情况
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈银燕

导师: 郑展望

关键词: 同步硝化反硝化,氮移除,好氧反硝化,克雷伯氏菌,河道生态治理

来源: 浙江农林大学

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: 浙江农林大学

分类号: X703;X172

总页数: 68

文件大小: 3728K

下载量: 272