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硝化细菌及其固定化细胞对铵氮和NH_3的转化研究

作　者: 孔娜
导　师: 薛泉宏
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 资源环境生物学
关键词: 硝化细菌 固定化细胞 铵态氮 NH3 脱氮
分类号: X172
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


生产、生活以及养殖污水的脱氮处理及空气中NH3的去除是当今污水处理和空气净化研究的热点。本文主要研究土壤中硝化细菌对铵氮的转化以及固定化硝化细菌对水中铵氮及空气中NH3的转化,得到以下主要结果:1.土壤中硝化细菌数量及其对铵氮的转化研究表明:①不同土壤中硝化细菌菌数差异很大,供试土壤中硝化细菌数量最多可达1.51×106个/克干土,其数量约是硝化细菌数最低土壤的30倍。②在试验条件下,供试土壤中硝化细菌对改良硝化细菌培养基(CMINB)中铵氮有很强的转化能力;培养20 d时,铵氮转化率为33.8%～69.9%。③土壤硝化细菌对CMINB中铵氮的转化率与土壤养分含量之间存在一定相关性,培养第11.5 d和第20 d时,铵氮转化率与土壤速效K含量的相关性均达到极显著水平(P<0.01),与土壤速效P含量的相关性分别达到极显著(P<0.01)和显著水平(P<0.05);20 d时,铵氮转化率与土壤NH4+-N含量的相关性达到显著(P<0.05)水平。即速效养分含量较高土壤中的硝化细菌对铵氮的转化能力强,该土壤中可能生存着对铵氮转化能力强的硝化细菌。2.硝化细菌对铵氮转化率的影响因素研究表明:①在培养液中直接通气可以促进硝化细菌对铵氮的转化,通气时间4 h/d处理的铵氮转化率与通气时间1 h/d及不通气对照相比差异均达极显著水平(P<0.01)。②向培养基中加入NaOH调节pH可使铵氮转化率降低11.3%～76.0%,用0.5 g/L Ca(OH)2调节pH时硝化细菌对铵态氮的转化率较2.5g/L CaCO3提高148.1%。3.固定化硝化细菌对铵氮的转化研究表明:利用廉价易得的建筑用砖、素瓷作为硝化细菌固定化载体制备的固定化硝化细菌(Immobilized Nitrifying Bacteria,INB),对水中铵态氮均有一定的转化能力:砖质载体制备的INB在硫酸铵浓度为2.43 g/L、处理时间23 h的转化率为36.9%,素瓷载体制备的INB在硫酸铵浓度为2.5 g/L、处理时间4 d的转化率为5.6%。4.用蛭石载体制备的INB对水中铵态氮具有一定转化能力。①在(NH4)2SO4浓度为20g/L、处理时间4h时铵态氮转化率为15.0%。②蛭石载体INB加入量影响铵氮转化率,在蛭石载体INB加入量为5 g、10 g、20 g,处理时间4h,在(NH4)2SO4浓度为5.00 g/L时铵氮的转化率分别为3.6%、6.9%、9.7%;在(NH4)2SO4浓度为20.00 g/L时铵氮的转化率分别为8.1%、10.4%、15.0%。③温度影响蛭石INB对铵氮的转化率,在蛭石载体INB加入量为20 g,(NH4)2SO4浓度为5.00 g/L,在20℃、30℃、40℃温度下处理4 h,铵氮转化率分别为8.6%、9.6%、12.1%。④密闭体系装液量影响摇床培养时铵氮转化率。试验条件下,(NH4)2SO4浓度为5.00 g/L,处理时间4 h,在装液量为70、140及280 ml的280 ml的密封组培瓶中,铵氮转化率分别为5.6%、7.9%及10.5%。⑤蛭石载体INB对铵氮转化率随作用时间延长略有增加。在INB加入量为20 g,(NH4)2SO4浓度为5.00g/L,处理时间为2 h、4 h、6 h时,铵氮的转化率分别为11.6%、11.8%、14.1%。5. INB对NH3的转化研究表明:①利用建筑用砖和蛭石作为固定载体制备的INB对空气中的NH3有很强的消除能力,在试验条件下,砖质载体INB与NH3接触10 h时NH3转化率为67.3%,蛭石载体INB与NH3接触5 h时NH3转化率为35.8%。②可以通过增殖培养再生提高砖质载体INB对铵氮的转化率。将砖质载体INB在硝化细菌富集培养液中于37℃下培养12 h,INB对NH3的转化率平均提高27.5%。即廉价易得的普通建筑用砖和蛭石可以作为硝化细菌的固定载体,尤其是用砖质载体制备的INB对NH3有较强的转化能力;并可通过定期加入硝化细菌培养液进行增殖培养提高砖质INB对NH3的转化率,实现INB重复使用。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章 文献综述  11-19
  1.1 硝化细菌对氨的转化  11-13
    1.1.1 硝化细菌  11-12
    1.1.2 硝化作用及其影响因素  12-13
  1.2 硝化细菌富集培养  13
  1.3 氨的生物转化及脱氮工艺  13-14
  1.4 固定化微生物对氨氮的转化  14-17
    1.4.1 固定化微生物技术  14-15
    1.4.2 固定化方法  15
    1.4.3 固定化微生物技术在废水处理中的应用  15-16
    1.4.4 固定化微生物技术在养殖水体处理中的应用  16
    1.4.5 固定化微生物技术在含NH_3 气体处理中的应用  16-17
    1.4.6 固定化微生物菌剂的增殖培养再生  17
  1.5 研究内容、目的意义及技术路线  17-19
    1.5.1 研究内容  17
    1.5.2 研究目的及意义  17
    1.5.3 技术路线  17-19
第二章 不同土壤硝化细菌数量及其对铵氮的转化  19-25
  2.1 材料与方法  19-21
    2.1.1 材料  19-20
    2.1.2 方法  20-21
  2.2 结果与分析  21-24
    2.2.1 土壤中硝化细菌数量及其与养分含量的关系  21-22
    2.2.2 土壤硝化细菌对CMINB 中铵氮的转化  22-23
    2.2.3 铵氮转化率与土壤养分含量及pH 的相关性  23-24
  2.3 结论与讨论  24-25
第三章 硝化细菌对铵氮转化率的影响因素  25-32
  3.1 材料与方法  25-27
    3.1.1 材料  25
    3.1.2 方法  25-27
  3.2 结果与分析  27-31
    3.2.1 硝化细菌对铵氮的转化  27
    3.2.2 影响硝化细菌对铵氮转化率的因素  27-31
  3.3 结论与讨论  31-32
第四章 固定化硝化细菌对铵的转化  32-39
  4.1 材料与方法  32-34
    4.1.1 材料  32-33
    4.1.2 方法  33-34
  4.2 结果与分析  34-37
    4.2.1 砖质载体INB 对铵氮的转化  34
    4.2.2 蛭石载体INB 对铵氮的转化及影响因素  34-37
    4.2.3 素瓷与砖块载体上INB 对铵氮的转化率  37
  4.3 结论与讨论  37-39
第五章 固定化硝化细菌对氨气及铵的转化  39-45
  5.1 材料与方法  39-41
    5.1.1 材料  39-40
    5.1.2 方法  40-41
  5.2 结果与分析  41-43
    5.2.1 INB 对NH_3 的转化原理及不同时间对NH_3 的转化率  41-42
    5.2.2 水对NH_3 转化率的影响  42
    5.2.3 INB 再生后的NH_3 转化率  42-43
    5.2.4 INB 对铵的转化率  43
  5.3 结论与讨论  43-45
参考文献  45-51
附录  51-52
致谢  52-53
作者简介  53

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境科学基础理论 > 环境生物学 > 环境微生物学
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