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PBS生物脱氮反应器高效好氧反硝化细菌的分离鉴定及脱氮特性研究

作　者: 陈佳鑫
导　师: 谭洪新
学　校: 上海海洋大学
专　业: 水产养殖
关键词: 好氧反硝化细菌分离鉴定脱氮 PBS
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

应用可生物降解聚合物材料聚丁二酸丁二醇酯（poly（butylenesuccinate），PBS）进行固相反硝化是一种较新的生物脱氮技术。这种填料在生物脱氮反应器中能同时为异养反硝化微生物进行反硝化提供碳源和附着生长载体，对污水硝酸盐的去除效果很好。为了进一步优化PBS应用于污水硝酸盐的去除，了解PBS生物脱氮反应器中高效好氧反硝化细菌和其脱氮特性，本实验进行了以下三个方面的研究：1、PBS生物脱氮反应器好氧反硝化细菌的分离鉴定。采用市售PBS构建一套连续式淡水PBS生物脱氮反应器，采用人工污水自然挂膜。待反应器去除硝酸盐效果稳定后，取膜，稀释涂布平板，挑取单菌落纯化培养。共分离出7株好氧反硝化细菌，随后进行N0_x^－-N去除率鉴定，挑选出三株具有较强脱氮能力的好氧反硝化细菌：DN-3，DN-5，DN-6。对其进行了形态学和扫描电镜观察。对三株好氧反硝化细菌16SrDNA进行PCR扩增和测序，对比GenBank数据库，构建了相关系统发育树，鉴定三株细菌分别为Sphingomonas，Phyllobacterium，Gordonia。2、对所分离出的三株高效反硝化细菌及其组合进行脱氮特性和降解PBS能力研究。运用三角锥瓶作为反应容器，分别接种DN-3，DN-5，DN-6，DN-3、5，DN-3、6，DN-5、6，DN-3、5、6反硝化细菌富集菌液进行淡水脱氮的静态反应实验。对硝氮、亚硝氮、总氮进行定时检测。发现三株反硝化细菌两两组合和三菌株组合的脱氮效果均不及单株细菌脱氮效果好，其中DN-3的脱氮效果最好，DN-3菌株能在完全好氧的条件下以硝酸盐作为电子受体进行反硝化，在起始N0－3-N148mg/L、pH7.0±0.2、温度28℃和24h后，DN-3对N0₃^－-N的去除率高达95.2%，总氮去除率在36h后高达82.9%且无亚硝酸盐积累。运用装有PBS填料的三角锥瓶作为反应器，分别接种DN-3，DNS-5，DN-6菌株，进行淡水人工污水脱氮静态反应实验，定时检测TOC值，其中DN-5TOC值对比DN-3，DN-6，对照组TOC值较高，可能具有降解PBS的能力。3、对脱氮效果最好的DN-3进行生长曲线测定，pH变化，最佳菌液投加比和最佳脱氮效果条件研究并检验其实际运用效果。DN-3在反硝化过程中会不断产生碱度，其最佳菌液投加比为20%。运用三角锥瓶作为反应容器，接种30%DN-3富集菌液，分别在不同温度（15⁴0℃）、pH（5.5⁸.0）的条件下进行淡水脱氮静态反应实验。结果表明DN-3对温度较为敏感，但对PH具有较强的耐受性，确定DN-3的最佳脱氮条件为30℃左右、pH7.0⁷.5。采用市售PBS构建一套连续式淡水PBS生物脱氮反应器，控制进水温度为30±2℃，PH值为7.0±0.3，实验组采用混合5%DN-3富集菌液的人工污水挂膜，对照组采用人工污水自然挂膜。对硝氮，亚硝氮进行定时检测，实验结果表明采用DN-3菌液混合人工污水挂膜的挂膜速度较人工污水挂膜速度快，在第5天即挂膜成功，实际最佳硝氮去除率为99.7%且无亚硝氮积累。

全文目录

摘要  4-7
Abstract  7-12
第一章引言  12-22
  1. 循环水养殖系统（RAS）简介  12-13
  2. 水产养殖中硝酸盐的去除  13-16
  3. 可生物降解聚合物（BDPs）用于反硝化研究  16-18
  4. 好氧反硝化细菌的研究现状  18-21
  5. 本研究的内容与目的  21-22
第二章 PBS生物脱氮反应器好氧反硝化细菌的分离鉴定  22-35
  1 材料与方法  22-26
    1.1 实验材料  22
    1.2 实验装置及配方  22-23
    1.3 实验方法  23-26
      1.3.1 水质水质检测方法  23-24
      1.3.2 挂膜取膜方法  24
      1.3.3 好氧反硝化细菌分离方法  24
      1.3.4 好氧反硝化菌NOx--N去除能力鉴定方法  24
      1.3.5 好氧反硝化菌形态学鉴定和扫描电镜观测方法  24-25
      1.3.6 好氧反硝化菌 DNA 的提取  25
      1.3.7 好氧反硝化菌 DNA 的PCR扩增  25
      1.3.8 割胶、纯化、测序  25-26
  2 结果与分析  26-34
    2.1 挂膜效果  26-27
    2.2 好氧反硝化细菌鉴定结果  27-34
      2.2.1 脱氮能力检测结果  27-28
      2.2.2 形态学观察及扫描电镜观察  28-30
      2.2.3 分子生物学鉴定结果  30-34
  3 小结  34-35
第三章高效反硝化细菌及其组合脱氮特性和降解PBS能力研究  35-41
  1 材料与方法  35-36
    1.1 实验材料  35
    1.2 实验装置与配方  35
    1.3 实验方法  35-36
  2 结果与分析  36-39
    2.1 脱氮特性研究结果  36-39
    2.2 降解PBS能力实验结果  39
  3 小结  39-41
第四章最佳脱氮效果条件及实际运用效果研究  41-47
  1  41-42
    1.1 实验材料  41
    1.2 实验装置及本文  41
    1.3 实验方法  41-42
  2 结果与分析  42-46
    2.1 生长曲线及pH变化实验结果  42-43
    2.2 最佳菌液投加实验结果  43
    2.3 最佳反硝化效果条件实验结果  43-44
    2.4 实际运用实验结果  44-46
  3 小结  46-47
第五章总结  47-48
参考文献  48-51
附录Ⅰ：菌株菌落图  51-54
附录Ⅱ：菌株16SrDNA测序序列  54-57
致谢  57

PBS生物脱氮反应器高效好氧反硝化细菌的分离鉴定及脱氮特性研究

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