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模拟含聚废水降解菌剂构建及对聚丙烯酰胺降解效果研究

作　者: 张慧超
导　师: 温沁雪
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 微生物
关键词: 聚丙烯酰胺(PAM) 生物降解 菌剂复配 生物强化 T-RFLP
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


聚丙烯酰胺(PAM)是一类用途广泛的线性水溶性高分子化合物,因其一些优良的特点而被广泛应用于水处理及冶金、造纸、石油、化工、纺织、选矿等领域。随着聚合物驱采新技术的推广及驱油难度的增加,越来越多的PAM随采出水排出。目前我国油田废水处理工艺对PAM难以进行有效去除,油田生态环境急剧恶化。因此,含PAM油田采出水的处理已成为减少油田环境污染压力亟待解决的重要问题。针对实验室模拟的含PAM的废水开展生物降解研究,分别考察6株菌在额外添加C源和N源的情况下对PAM的去除效果,研究其利用PAM作为C源或N源的难易程度。根据各菌对PAM的降解性能及正交实验获得的统计结果,复配出对PAM快速降解的菌剂。并将所得菌剂投加到经驯化稳定运行的反应器中,考察投加菌剂后生物强化效果。研究从大庆油田长期被采油废水污染泥的土样和丙烯腈生产废水中筛选出了6株对PAM有降解作用的细菌。培养120h时,在含PAM 200mg/L的培养基中对PAM的去除率均可以达到50%以上。而当利用原油作为共代谢底物时,120h对200mg/L的PAM去除效果均达到75%以上。经16S rDNA鉴定, W-6与Genebank上bacillus flexus的相似度达到99%; W-13属于类短短芽孢杆菌;W-16与基因库中蜡状芽孢杆菌株(Bacillus cereus)的似性达到99%;B2-1与克雷伯氏菌属相似度达99%;B2-2与Stenptrophomonas acidaminiphila相似度达到99%;B2-3与Aeromonas jandael相似度达到99%。研究表明,细菌更容易利用PAM作为N源而达到快速生长。通过对单一菌及复配菌剂的正交实验,发现在降解时间为48h时,W-16与B2-2的混合菌剂WB16-22复合作用效果最好,分别高于两种单菌。而作用时间为120h时,混合菌与单株菌作用差别不大。将混合菌菌剂投加到处于稳定运行的SBR中,HRT为72h时,对100mg/L PAM的降解率由原来的35%左右上升到60%,但运行效果难以保持;将HRT改为48h后,对100mg/L的PAM降解率为55%左右,运行效果稳定。在接触氧化反应器中投加混合菌剂WB16-22后,反应器在HRT为24小时,对100mg/L PAM的降解率从30%左右上升到50%以上。通过T-RFLP分析生物反应器前后的群落结构变化,结果表明,当混合菌剂WB16-22投加到SBR中时,经过8个周期的运行,微生物群落多样性下降。混合菌剂WB16-22投加到生物接触氧化反应器中,微生物群落结构发生明显变化,可观察到WB16-22在系统中生长较好。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-20
  1.1 课题来源及研究的目的和意义  11-12
    1.1.1 课题来源  11
    1.1.2 课题背景及研究的目的和意义  11-12
  1.2 采出水的处理现状  12-13
  1.3 聚丙烯酰胺的处理方法  13-19
    1.3.1 物理化学法处理PAM  13-16
    1.3.2 生物方法降解聚丙烯酰胺  16-19
  1.4 课题研究主要内容  19-20
第2章 实验材料与方法  20-28
  2.1 实验材料与仪器  20-22
    2.1.1 聚丙烯酰胺  20
    2.1.2 原油  20
    2.1.3 菌株筛选土样  20
    2.1.4 培养基  20
    2.1.5 反应器  20-22
    2.1.6 实验仪器  22
  2.2 实验方法  22-28
    2.2.1 PAM的测定方法  22-24
    2.2.2 常规指标测定方法  24
    2.2.3 DNA 测序  24-25
    2.2.4 系统内群落结构变化分析  25-28
第3章 PAM降解菌的鉴定及生长特性研究  28-53
  3.1 PAM降解菌的筛选及其效能研究  28-46
    3.1.1 W-6 生长特性  29-32
    3.1.2 W-13 生长特性  32-35
    3.1.3 W-16 生长特性  35-38
    3.1.4 B2-1 生长特性  38-40
    3.1.5 B2-2 生长特性  40-43
    3.1.6 B2-3 生长特性  43-46
  3.2 降解产物红外图谱分析  46-48
  3.3 16S rDNA 鉴定  48-51
    3.3.1 W-6 进化树构建  48-49
    3.3.2 W-13 进化树构建  49
    3.3.3 W-16 进化树构建  49-50
    3.3.4 B2-1 进化树构建  50
    3.3.5 B2-2 进化树构建  50-51
    3.3.6 B2-3 进化树构建  51
  3.4 本章小结  51-53
第4章 PAM降解菌菌剂的复配  53-64
  4.1 不同菌对PAM作为碳源和氮源降解特性研究  53-58
    4.1.1 PAM作为唯一氮源对降解效果的影响  53-55
    4.1.2 PAM作为唯一碳源对降解菌降解效果的影响  55-57
    4.1.3 添加不同营养源对降解菌降解PAM效果的对比  57-58
  4.2 利用正交实验考察菌剂的复配效果  58-62
  4.3 菌剂WB16-22 生长特性研究  62-63
    4.3.1 WB16-22 的生长曲线及对PAM的降解特性  62-63
    4.3.2 WB16-22 降解产物的红外图谱分析  63
  4.4 本章小结  63-64
第5章 生物强化效果研究  64-78
  5.1 反应器的运行  64-71
    5.1.1 SBR反应器不同浓度PAM的反复驯化  64-66
    5.1.2 生物接触氧化反应器的运行效果  66-71
  5.2 菌剂的最佳投加量的研究  71
  5.3 生物强化效果  71-74
    5.3.1 投加菌剂后SBR的处理效果  71-73
    5.3.2 生物接触氧化反应器的影响  73-74
  5.4 利用T-RFLP检测群落结构变化  74-77
    5.4.1 复配菌剂的T-RFLP图  74
    5.4.2 HRT为72h时SBR内群落结构变化  74-75
    5.4.3 HRT为48h时SBR内群落结构变化  75-76
    5.4.4 投加菌剂对生物接触氧化反应器群落结构的影响  76-77
  5.5 本章小结  77-78
结论  78-80
参考文献  80-84
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果  84-86
致谢  86

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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