三株嗜盐异养硝化细菌的分离鉴定及其脱氮特性

摘要

污水的脱氮对于防止水体富营养化具有很重要的作用，在石油、化工、海产品加工和养殖等行业中，外排含氮废水大多具有高盐的特点。传统生物脱氮法在处理低盐度废水时具有很大的优势，但当盐浓度过高时，会造成微生物的质壁分离和代谢的中度抑制，使其失去降解能力。另外，传统生物脱氮途径一般要经过好氧硝化和缺氧反硝化两个过程，工艺复杂，成本高。因此分离出能耐受高盐环境且同时具有硝化、反硝化能力的异养硝化菌，为生物法处理高盐废水提供了可行性。
　　 本文在实验室已经驯化成熟的耐盐活性污泥基础上，采用氯化铵作为唯一氮源的异养硝化培养基，进行嗜盐异养硝化菌的富集、分离和筛选，获得三株既能耐受高盐度、又能高效降解氨氮的异养硝化菌gsl、gs2和gs3。通过对三株菌的形态观察、生理生化实验以及16S rDNA序列同源性分析可得：菌株gsl为假单胞菌属（Pseudomonas sp.），菌株gs2和gs3为盐单胞菌(Halomonas sp.)。
　　 研究了盐度、温度、pH、碳源种类和C/N对三株菌脱氮效果的影响，总结出了三株菌进行异养硝化作用的最佳范围条件：当盐度为2％、温度为30℃、pH值为8、碳源为乙酸钠、C/N值达到7时，三株菌对氨氮的去除率均可达到80％以上。通过各菌株的耐盐性试验可得：菌株gsl的最适盐度为0-5％，菌株gs2和gs3的最适盐度为2-10％，证明三株菌均具有较高的耐盐性，对高盐环境中氨氮的去除有较高的应用价值。
　　 对三株菌的好氧反硝化性能进行了研究，结果表明三株菌均能在好氧条件下分别利用硝酸盐或亚硝酸盐进行反硝化作用。
　　 这三株菌既有异养硝化作用，又有好氧反硝化作用，在降解氨氮的过程中无硝酸盐、亚硝酸盐的大量积累，可直接将水体中的氨氮转化为气体逸出，从而可以独立完成生物脱氮的全部过程。三株菌均可耐受一定的盐度，并能实现同步硝化反硝化，因此，对高盐度废水的脱氮处理具有很高的应用价值。

目录

文摘

英文文摘

第一章 综述

1.1 高盐废水生物脱氮处理研究现状

1.1.1 高盐含氮废水的来源

1.1.2 高盐度对生物处理系统脱氮效果的影响

1.1.3 高盐废水生物处理的可行性

1.1.4 嗜盐菌的研究现状

1.2 废水传统生物脱氮技术

1.2.1 传统生物脱氮原理

1.2.2 传统生物脱氮技术存在的问题

1.3 异养硝化的研究进展

1.3.1 异养硝化作用的定义

1.3.2 异养硝化作用的发现

1.3.3 异养硝化作用的关键酶

1.3.4 异养硝化作用的基因

1.3.5 异养硝化作用的反应途径

1.3.6 已经发现的异养硝化菌及特性

1.3.7 异养硝化在污水脱氮中的应用

1.4 异养硝化与好氧反硝化的偶联机理

1.5 本论文研究的目的与意义

1.6 论文主要研究内容和解决的主要问题

第二章 实验材料及方法

2.1 实验材料

2.1.1 实验仪器

2.1.2 培养基

2.1.3 生理生化实验所用试剂及培养基

2.1.4 检测16S rDNA所用试剂

2.2 试验方法

2.2.1 筛选方案的确定

2.2.2 嗜盐异养硝化菌的富集

2.2.3 嗜盐异养硝化菌的菌种分离纯化

2.2.4 嗜盐异养硝化菌的初筛

2.2.5 优势异养硝化菌的复筛

2.2.6 嗜盐异养硝化菌的鉴定

2.3 检测项目和分析方法

2.4 本章小结

第三章 嗜盐异养硝化菌的筛选与生理生化特性

3.1 嗜盐异养硝化细菌的分离筛选

3.1.1 菌样采集

3.1.2 富集培养

3.1.3 菌株的分离和初筛

3.1.4 优势菌株的复筛

3.2 菌株的形态学特征和生理生化特性

3.2.1 菌落的形态

3.2.2 菌体的形态

3.2.3 菌株的生理生化特性

3.2.4 菌株的生长曲线绘制

3.2.5 环境因素对菌株生长的影响实验

3.3 菌株的16S rDNA测序及同源性分析

3.3.1 16S rDNA测序

3.3.2 16S rDNA同源性分析

3.4 中度嗜盐菌的研究进展

3.5 本章小节

第四章 菌株的异养硝化特性研究

4.1 菌株的异养硝化性能

4.2 脱氮的可能途径

4.3 盐度对异养硝化作用的影响

4.4 碳源对菌株硝化性能的影响

4.5 C/N对菌株硝化性能的影响

4.6 温度对菌株硝化性能的影响

4.7 pH对菌株硝化性能的影响

4.4 本章小节

第五章 菌株的好氧反硝化特性研究

5.1 亚硝酸盐培养基中的好氧反硝化作用

5.2 硝酸盐培养基中的好氧反硝化作用

5.3 本章小节

主要结论及研究展望

主要结论

研究展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢