一株高效脱氮好氧适盐菌Photobacterium sp.LP的筛选及生物特性研究

摘要

好氧同化性硝酸盐还原适盐菌Photobacterium sp.LP，能在好氧条件下，高效的去除高盐度有机废水中的氮，同时可高效去去除COD、磷。从而只需一个反应器便可进行系统运行，这有利于节省工程基建和能耗费用。Photobacteriumsp.LP是南海菌株503-4中不明原因混入的杂菌，经筛选分离提纯后进行菌种鉴定初步确定为发光杆菌属。Photobacterium sp.LP的最佳除氮条件为:盐度3％、C/NNH4+=13、C/NNO3-=9、pH=7.69、温度25℃-30℃，DO=7.10mg/L，细菌在初始TN、TP和CODcr分别为109.27mg/L，242.68mg/L，1639.28mg/L的硝酸盐培养基中，TN、TP和CODcr的最高去除总量分别达到108.24mg/L，32.21mg/L，1543mg/L;细菌在初始TN、TP和CODcr分别为119.39mg/L，238.44mg/L，1729.16mg/L的铵盐培养基中，TN、TP和CODCr的最高去除总量分别达到119.31mg/L，34.09mg/L，1707.57mg/L;通过细菌生物氮载量的实验发现Photobacterium sp.LP对数期的生物氮载量比较高，在硝酸培养基与铵盐培养基中分别可达到85.29mg/g和103.42mg/g，可考虑将该细菌的活性污泥处理后作为生物肥料以回收废水中的氮、磷等。
　　通过铵盐培养基、硝酸盐培养基和铵盐与硝酸盐混合培养基中氮形态的转化实验证明:(1)一定浓度的铵盐会完全抑制Photobacterium sp.LP的亚硝酸盐还原作用，抑制但不完全抑制硝酸盐还原;(2)在整个过程中几乎没有含氮气体的产生，(1)(2)两点证明该细菌为同化性硝酸盐还原菌;3.Photobacterium sp.LP对铵盐的去除是完全基于铵盐同化作用，该细菌不具有硝化作用
　　通过硝酸盐还原酶活性试验，得出了以下结论:Photobacterium sp.LP的某硝酸盐还原酶与和该酶相关的对硝酸起还原作用的物质位于细胞膜上，为非水解性物质，该硝酸盐还原酶的活性受到温度的影响;Photobacterium sp.LP细胞超声破碎上清液中不含与NADH，NADPH，reduced methyl viologen有关的硝酸盐还原酶，不含对硝酸起还原作用的物质或不含与其相关的硝酸盐还原酶酶或两者都不含有。
　　文中提到的烫海带锅炉提碘废水来自中国山东威海荣成寻山渔业公司，是一种盐度≈4.7％，C/N≈20，pH≈2.1的酸性有机废水，其主要污染物为NH4+、NO2-、NO;、有机氮、COD、磷，而Photobacterium sp.LP是一株适盐菌，可以耐受较高的盐度和C/N(在盐度1.5％到5％的模拟废水中总氮去除率都可达89.52％以上，在C/N=21时，模拟废水总氮去除率可达85.93％)，并且可同步高效去除COD和总磷，文中生物膜反应器采用的中空纤维膜具有高效截留Photobacterium sp.LP的作用，使反应器中的细菌不会进入出水，本文先将烫海带锅炉提碘废水进行中和和投加磷预处理后接种Photobacterium sp.LP进行了摇瓶试验，发现可将废水处理至TN、TP达到国家综合污水排放一级标准，CODCr达到国家综合污水排放二级标准，将细菌Photobacterium sp.LP投加到使用中空纤维膜组件的膜生物反应器中，运用单菌膜生物反应器处理上述预处理后废水的模拟废水，反应器长期运行较为良好，稳定运行期间可去除大部分污染物，部分运行时间TN、TP、NH4+达到国家综合污水排放一级标准，CODcr达到国家综合污水排放二级标准，但是由于单菌沉降性差，在反应器实验中的排泥含水量过高且膜清洗与更换较为频繁，造成成本过高等问题而无法投入到实际运用当中。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 氮素污染的排放、现状与危害

1．1．1 氮素污染的排放与现状

1．1．2 氮素污染的危害

1．2 传统生物除氮方法与原理

1．3 新型生物脱氮原理

1．3．1 厌氧氨氧化

1．3．2 异养硝化

1．3．3 好氧反硝化

1．3．4 同化性硝酸盐还原作用

1．4 同化性硝酸盐还原菌的筛选方法

1．4．1 初筛

1．4．2 复筛

1．5 发光杆菌属

1．6 硝酸盐还原酶

1．7 膜生物反应器

1．8 高效菌株获得方法

1．9 课题的研究内容和研究意义

1．9．1 课题来源

1．9．2 研究意义

1．10 研究内容

第二章 实验材料与方法

2．1 实验试剂

2．2 实验仪器

2．3 分析测定方法

2．4 菌株初筛

2．5 菌种提纯鉴定

2．6 Photobacterium sp．LP生长和脱氮的影响因素

2．7 脱氮机理研究与硝酸盐还原酶初步研究

2．7．1 脱氮机理初步研究

2．7．2 硝酸盐还原酶初步研究

2．8 细菌氮载量和各污染物去除

2．9 Photobacterium sp．LP单菌膜生物反应器的处理效能

第三章 摇瓶实验结果与讨论

3．1 实验目的

3．2 实验结果

3．2．1 菌种提纯鉴定结果

3．2．2 盐度影响

3．2．3 C／N影响

3．2．4 pH影响和pH变化

3．2．5 温度影响

3．2．6 DO影响

3．2．7 硝酸盐培养基、铵盐培养基、硝酸盐与铵盐混合培养基中N转化规律

3．2．8 细菌氮载量和各污染物去除

3．2．9 硝酸盐还原酶试验

第四章 反应器处理效果

4．1 实验目的

4．2 实验结果

第五章 结论与展望

参考文献

致谢