好氧反硝化菌的筛选鉴定及其反硝化特性研究

摘要

传统的生物脱氮理论认为,氨氮的去除通过硝化和反硝化两个阶段完成,由于硝化菌和反硝化菌对环境条件的要求不同,这两个过程不能同时发生,而只能序列式进行,即硝化反应发生在好氧条件下,反硝化反应发生在缺氧或厌氧条件下,通过异养菌以将其还原成气态物质排出。好氧反硝化现象的发现可以把硝化反硝化两个过程集中到一个反应器同时进行,相关研究越来越引起人们的重视。不少研究者筛选出好氧反硝化菌,这种菌在好氧和厌氧条件下均有反硝化效果。本研究针对实验室生物滤塔中出现的好氧反硝化现象,研究如何筛选好氧反硝化细菌,而后考察了好氧反硝化菌的反硝化性能。 研究内容分为三个部分：首先,由滤塔填料上的生物膜分离好氧反硝化菌：生物滤塔填料的生物膜,经选择性培养基筛选,分离出8株具有反硝化效果的菌株；分别监测这8株菌的好氧反硝化效率,发现其中4株菌好氧状态下40h反硝化率均大于80％,其中菌种A1反硝化率可达到99.05％。测定四株菌的生长曲线发现反硝化过程都发生在对数生长期,在延缓期、稳定期和衰亡期都没有明显的反硝化过程。跟踪反硝化过程中的氮元素变化,分离出的4种好氧反硝化菌当中,菌种A1没有亚硝酸盐的积累,而另外三种则有不同程度的亚硝酸盐积累。 其次,对反硝化效果最好的菌种A1进行菌种鉴定。通过形态研究,生理生化反应研究及16SrRNA序列测定确认其种类。扫描电镜观察其形态为短竿菌；革兰氏阴性菌,经16SrDNA序列同源性分析,结合生理生化分析,菌种A1与Pseudomonas putida(恶臭假单胞菌)最相似。目前没有发现对于该种好氧反硝化菌反硝化功能研究的相关报道。 为了给好氧反硝化菌的工程应用提供相应的理论依据,对菌种A1的好氧反硝化特性进行了详细的研究。首先研究了影响菌种好氧反硝化效果的各种因素。菌种A1好氧反硝化的最佳碳氮比为5-6;最适宜的初始pH值范围是7.0左右；菌种A1最适宜的生长温度是30℃左右；菌种A1具有很好的耐氧性能,好氧状态下菌种A1的脱氮率几乎不受DO影响；有机酸类和糖类做碳源时生长良好,醇类做碳源效果略差。还研究了菌种A1反硝化过程种一些指标的变化情况,发现过程中pH值降低,ORP值升高；COD降低,即有机碳被大量消耗。

目录

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第一章绪论

1.1废水中氮的来源与危害

1.1.1水体中氮的主要来源

1.1.2氮的主要危害

1.2废水脱氮技术

1.2.1物理化学法

1.2.2生化方法

1.3生物脱氮技术

1.3.1生物脱氮机理

1.3.2传统生物脱氮技术

1.3.3新型生物脱氮技术

1.4本课题研究的目的和内容

1.4.1研究目的

1.4.2研究内容

第二章好氧反硝化菌种的筛选

2.1技术背景

2.2菌种来源

2.3实验材料与方法

2.3.1材料

2.3.2分析检测方法

2.4菌种筛选过程

2.4.1选择性培养基初筛

2.4.2好氧条件复筛

2.4.3菌种生长过程中硝态氮的变化

2.4.4生长曲线测定

2.5结果与分析

2.5.1筛选结果

2.5.2反硝化过程研究

2.6小结

第三章好氧反硝化菌A1的鉴定

3.1实验材料和方法

3.1.1材料

3.1.2设备和依据

3.2 A1菌种鉴定

3.2.1菌种形态观察

3.2.2生理生化反应

3.2.3 16SrDNA序列同源性分析

3.3小结

第四章好氧反硝化菌A1的反硝化特性研究

4.1技术背景

4.2实验材料与方法

4.2.1材料

4.2.2设备与仪器

4.2.3监测方法

4.2.4实验内容

4.3实验结果与讨论

4.2.1碳氮比对好氧反硝化效果的影响

4.2.2温度对好氧反硝化效果的影响

4.2.3碳源种类对好氧反硝化效果的影响

4.2.4亚硝酸盐呼吸与硝酸盐呼吸的对比

4.2.5溶解氧对好氧反硝化效果的影响

4.2.6初始pH值对好氧反硝化效果的影响

4.2.7好氧反硝化过程中pH值与ORP值的变化规律

4.2.8好氧反硝化过程中COD值的变化规律

4.4小结

结论和建议

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢