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高效好氧反硝化细菌的筛选及脱氮特性研究

作　者: 梁书诚
导　师: 赵敏
学　校: 东北林业大学
专　业: 微生物学
关键词: 好氧反硝化异养硝化脱氮副球菌
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

通过对活性污泥进行好氧驯化，筛选得到一株具有高效脱氮性能的好氧反硝化细菌DL-23。通过形态学观察、生理生化试验和16S rDNA序列分析，确定其为脱氮副球菌Paracoccus denitrificans。通过单因素摇瓶试验探讨了不同环境因子对其好氧脱氮性能的影响，结果显示其最佳的脱氮条件为丁二酸钠作为碳源、COD/TN为10、培养温度为37℃、摇床转速为160rpm。在此条件下，420 mg/L硝态氮(NO3--N)在30 h内几乎全部去除，硝酸盐去除率为97.7%，最大NO3--N去除速率达到23.1 mg/L-h,总氮（TN）和化学需氧量(COD)去除率分别达到53.2%和90%，实现了好氧条件下硝酸盐与有机物的同步高效去除。在一定的初始NO3--N浓度范围(200～600 mg/L)内，菌株DL-23可以有效地进行脱氮作用，并月＿TN去除率随着NO3--N负荷的增加而增加。该菌株具有惊人的亚硝酸盐耐受及快速降解能力，在658 mg/L亚硝态氮(NO2--N)负荷下，在48 h时N02--N去除率达到100%.菌株DL-23耐受pH广泛，在初始pH为6.0-8.0范围内均可以有效进行好氧脱氮作用。接种量的增大可加速其脱氮速率，缩短脱氮周期。P. denitrificans DL-23具有异养硝化一好氧反硝化能力，氨氮(NH4+-N)在好氧条件下可转化成气态产物，实现单菌株的同步硝化反硝化。通过对其脱氮条件进行优化，在最佳条件下即丁二酸钠作为碳源，C/N为10,37℃,160 rpm,在初始NH4+-N浓度为385 mg/L时，振荡培养36 h, NH4+-N快速降解，去除率达到100%,其中18.8%通过好氧反硝化过程去除，79%用于菌体自身同化合成，最大NH4+-N降解速率达到30.3mg/L-h,在750 mg/L高氨氮负荷条件下，NH4+-N和TN去除率分别达到为78.6%和21%,显示出了高效的氨氮降解能力。采用海藻酸钠和聚乙烯醇对DL-23进行包埋固定化，固定化后的脱氮菌对pH的耐‘受能力得到增强，在pH5.0和9.0的强酸强碱环境下脱氮率有所提升。包埋菌还降低了低温和高温对其脱氮作用的抑制效应，扩大了其有效脱氮的温度范围。固定化之后的脱氮菌，还具有很好的可循环使用性。这些试验结果证实了P. denitrificans DL-23可以作为好氧废水脱氮的有效菌源。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-17
  1.1 好氧反硝化研究进展  10-12
    1.1.1 好氧反硝化作用机理及影响因素  10-11
    1.1.2 好氧反硝化作用酶系  11
    1.1.3 好氧反硝化作用的影响因素  11-12
    1.1.4 好氧反硝化菌的主要特点  12
    1.1.5 好氧厕肖化菌的应用  12
  1.2 异养硝化研究进展  12-14
    1.2.1 异养硝化微生物在生物脱氮中的优势  12-13
    1.2.2 异养硝化作用机理  13-14
    1.2.3 异养硝化应用现状  14
  1.3 微生物固定化  14-16
    1.3.1 固定化微生物制备方法  14-15
    1.3.2 固定化细胞技术在废水脱氮中的应用  15-16
  1.4 本课题的研究意义及研究内容  16-17
    1.4.1 本课题的研究意义  16
    1.4.2 本课题研究内容  16-17
2 好氧反硝化菌的筛选与鉴定  17-25
  2.1 试验材料  17-18
    2.1.1 样品来源  17
    2.1.2 培养基  17
    2.1.3 试验仪器  17-18
  2.2 分析方法  18
  2.3 实验方法  18-20
    2.3.1 好氧反硝化菌的驯化富集  18-19
    2.3.2 好氧反硝化菌的分离纯化  19
    2.3.3 好氧反硝化菌的复筛  19
    2.3.4 菌株鉴定  19-20
  2.4 结果与分析  20-23
    2.4.1 好氧反硝化菌的驯化富集  20
    2.4.2 好氧反硝化菌的分离纯化  20-21
    2.4.3 复筛结果  21
    2.4.4 菌种鉴定  21-23
  2.5 本章小结  23-25
3 DL-23好氧反硝化特性的研究  25-40
  3.1 试验材料  25
  3.2 试验方法  25-26
    3.2.1 碳源对好氧反硝化特性的影响  25
    3.2.2 C/N对好氧反硝化特性的影响  25
    3.2.3 温度对好氧反硝化特性的影响  25
    3.2.4 DO对好氧反硝化特性的影响  25-26
    3.2.5 菌株DL-23在最优脱氮条件下的好氧反硝化特性  26
    3.2.6 硝态氮负荷对好氧反硝化特性的影响  26
    3.2.7 亚硝态氮负荷对好氧反硝化特性的影响  26
    3.2.8 初始pH对好氧反硝化特性的影响  26
    3.2.9 接种量对好氧反硝化特性的影响  26
    3.2.10 周质硝酸盐还原酶亚基基因(napA)的扩增  26
  3.3 试验结果  26-39
    3.3.1 碳源对好氧反硝化特性的影响  27-29
    3.3.2 C/N对好氧反硝化特性的影响  29-30
    3.3.3 温度对好氧反硝化特性的影响  30-32
    3.3.4 DO对好氧反硝化特性的影响  32-34
    3.3.5 菌株DL-23在最优脱氮条件下好氧反硝化特性  34
    3.3.6 硝态氮负荷对好氧反硝化特性的影响  34-35
    3.3.7 亚硝态氮负荷对好氧反硝化特性的影响  35-36
    3.3.8 初始pH值对好氧反硝化特性的影响  36-37
    3.3.9 接种量对好氧反硝化特性的影响  37-38
    3.3.10 周质硝酸盐还原酶亚基基因(napA)的扩增结果  38-39
  3.4 本章小结:  39-40
4 DL-23异养硝化特性研究  40-48
  4.1 试验材料  40
  4.2 试验方法  40-41
    4.2.1 碳源对异养硝化特性的影响  40
    4.2.2 C/N对异养硝化特性的影响  40
    4.2.3 温度对异养硝化特性的影响  40
    4.2.4 DO对异养硝化特性的影响  40-41
    4.2.5 DL-23在最优异养硝化条件下的脱氮特性  41
    4.2.6 最大氨氮负荷试验  41
  4.3 试验结果  41-46
    4.3.1 碳源对异养硝化特性的影响  42-43
    4.3.2 C/N对异养硝化特性的影响  43-44
    4.3.3 温度对异养硝化特性的影响  44
    4.3.4 DO对异养硝化特性的影响  44-45
    4.3.5 DL-23在最优异养硝化条件下的脱氮特性  45-46
    4.3.6 最大氨氮负荷试验  46
  4.4 本章小结  46-48
5 固定化好氧反硝化菌的初步研究  48-54
  5.1 试验材料  48
  5.2 试验方法  48-49
    5.2.1 PVA-海藻酸钠包埋固定化  48
    5.2.2 固定化小球稳定性检测  48-49
    5.2.3 固定化小球脱氮性能测定  49
  5.3 结果与讨论  49-52
    5.3.1 固定化小球稳定性检测  49-50
    5.3.2 固定化小球脱氮性能测定  50-52
  5.4 本章小结  52-54
结论  54-55
参考文献  55-59
攻读学位期间发表的学术论文  59-60
致谢  60-61

高效好氧反硝化细菌的筛选及脱氮特性研究

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