生物膜处理系统在对虾养殖排放水处理中应用的研究

摘要

本论文将甘蔗渣颗粒作为碳基生物载体，以实验室筛选保存的芽孢杆菌菌株为接种菌株，采用优势菌种挂膜法培养生物膜，测定挂膜过程中水质、细菌变化情况等考察挂膜效果;以优化培养的生物膜为基础构建生物膜处理系统，将其用于对虾养殖排放水的处理，并研究其对养殖水体氨氮及亚硝氮等污染物的降解效能;分离筛选甘蔗渣纤维素降解菌，对其甘蔗渣碳源的利用能力进行了研究。研究取得的主要结果如下:
　　1.生物膜处理系统的构建
　　选取直径为250μmm～600μmm的甘蔗渣颗粒，经处理后作为碳基生物载体，以具高效氨氮降解能力芽孢杆菌BZ5株为接种菌株，采用优势菌种挂膜法培养生物膜，以水体中氨氮、亚硝态氮浓度能快被速降解作为挂膜完成标志。在适宜条件下经过约25天左右即可挂膜成功，此时甘蔗渣附着可培养总菌及芽孢杆菌密度分别为2.40×108 cfu/g、8.14×107 cfu/g，水体中可培养总菌及芽孢杆菌密度分别为5.04×105cfu/mL、4.17×104 cfu/mL，并以所培养的生物膜为基础构建了生物膜处理系统。研究结果表明，甘蔗渣颗粒能较好的满足膜处理技术对载体的要求，同时优势菌种挂膜法能有效缩短挂膜所需时间。
　　2.生物膜处理系统的降解效能研究
　　以水体中氨氮、亚硝态氮等水质指标变化情况及细菌变化情况为指标，研究生物膜处理系统对养殖水体的降解效能及额外添加碳源对其降解效果的影响。研究发现，生物膜处理系统能有效降低养殖水体中的氨氮、亚硝态氮浓度，分别将其控制在0.2 mg/L和0.05 mg/L以下;同时通过微生物间的竞争拮抗作用能显著提高水体中芽孢杆菌密度，使其维持在104 cfu/mL水平并大幅降低水体中弧菌密度将其密度控制在102 cfu/mL水平。当生物膜处理系统氨氮去除能力下降时，额外添加碳源可以有效提高生物膜的降解活性。
　　3.甘蔗渣纤维素降解菌的分离筛选及其甘蔗渣碳源利用能力研究
　　以刚果红染色法为初筛方法、常规纤维素酶活为复筛方法，从生物膜处理系统中分离筛选甘蔗渣纤维素降解菌，通过混合发酵方式探究纤维素降解菌对甘蔗渣纤维素的高效降解方法，并探究菌株对甘蔗渣碳源的利用能力。通过初筛获得16株纤维素降解菌，进一步筛选得到两株高效纤维素降解菌Z4株、S5株，经16S rRNA gene测序和系统发育分析初步鉴定为地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)。采用混合发酵方式能有效增加菌株的纤维素降解能力，纤维素降解菌S5株与纤维素降解菌Z4株及非纤维素降解菌BZ5株间的混合发酵均能对其纤维素酶活有促进作用，其甘蔗渣纤维素酶活分别较单独酶活提高14.21％、25.92％。

目录

声明

摘要

引言

第一章 研究综述

1．对虾养殖业发展概述

1．1．对虾养殖现状

1．2．对虾工厂化循环水养殖技术

1．3．对虾工厂化循环水养殖技术中存在问题

2．对虾养殖排放水处理技术

2．1．对虾养殖废排放水特征

2．2．固／液分离技术

2．3．泡沫分离技术

2．4．生物过滤技术

2．5．臭氧及紫外消毒技术

3．生物膜净化技术

3．1．生物膜法结构及工作原理

3．2．生物膜法功能及影响因素

3．3．生物膜法载体选择与挂膜工艺

3．4．生物膜法在养殖排放水处理中的应用

4．产纤维素酶菌在水产养殖中的应用

4．1．植物纤维在水产养殖中应用

4．2．植物纤维素微生物降解的研究进展

4．3．植物纤维素生物降解过程

5．本文的研究思路与目的

第二章 虾池排放水生物膜处理系统构建

1 材料与方法

1．1 实验材料

1．2 处理系统构建

1．3 生物膜培养

1．4 测定指标及方法

1．5 数据分析

2 结果与分析

2．1 生物膜培养过程中水质指标的变化

2．2 生物膜培养过程中水体游离细菌密度变化

2．3 生物膜培养过程中甘蔗渣附着芽孢杆菌密度变化

3 讨论

4 小结

第三章 处理系统氨氮和亚硝氮降解效果研究

1 材料与方法

1．1 实验设计

1．2 样品检测

1．3 数据分析

2 实验结果与分析

2．1 菌膜处理效能检验

2．2 养殖水体降解实验

2．3 外加碳源对系统降解效能的影响

3 讨论

4 小结

第四章 纤维素降解菌的筛选及其分解甘蔗渣碳源能力的研究

1 材料与方法

1．1 实验材料

1．2 实验方法

2 结果与分析

2．1 纤维素降解菌的初筛结果

2．2 纤维素降解菌酶活测定结果

2．3 16S rRNA gene序列测定及系统发育分析结果

2．4 混合酶液酶活测定结果

2．5 混合发酵酶活测定结果

2．6 菌株甘蔗渣碳源分解能力研究结果

3 讨论

4 小结

总结

参考文献

学术成果

致谢

个人简历