一株异养硝化细菌的筛选及固定化性能的研究

摘要

随着工业的发展，煤的大量使用不可避免大量生成污染极大的焦化废水，而焦化废水是一种很难去除的工业废水，不仅包括大量的有机物，而且还有许多氨盐、小部分的硫氰化物以及无机污染物。现今国内外降解焦化废水的主要方式是生物脱氮法，其中运用最多的是活性污泥法，这种方法技术成熟、成本很低，但该方法的缺点也很明显，很难有效去除难降解的有机物和氨氮。从而达到我国的污水排放要求。因此国内外越来越多研发人员开始考虑通过提高污水处理的方法以及焦化废水处理工艺的改进来实现，从而解决传统的工艺中的氨氮、COD难处理问题。
　　 本实验通过采集焦化厂污水处理厂第一曝气池的活性污泥，首先富集培养，接着经过多次分离纯化得到一株去除氨氮效果最好的菌株，命名为Y1，然后先对该细菌进行了生物学实验的初步鉴定，最后得出该菌株为不动杆菌属，命名:Acinetobacter sp.Y1.通过检测培养基中的氨氮、亚硝氮、硝氮、总氮等对菌种硝化性能进行分析研究。
　　 对筛选出的优势菌株Y1进行固定化研究，常用的固定化方法有多种，其中常用的固定化方法主要是包埋法，本实验研究主要选用PVA（聚乙烯醇）、海藻酸钠、琼脂和PVA+海藻酸钠四种为包埋载体，接着经过物理和化学性能对这四种载体制作的固定化小球进行对比。从物理性能方面考虑:海藻酸钠最易成球，其次是PVA和PVA+海藻酸钠，琼脂相对最难形成小球。从化学性能考虑:以海藻酸钠及PVA+海藻酸钠为包埋载体制作的微生物菌株，在降解氨氮和总氮上整体优于以PVA和琼脂为包埋载体的去除量。接种于摇床培养5天后，氨氮的剩余量可以达到国家二级排放标准。总氮的去除率也达到了64.17％。但由于以海藻酸钠为包埋载体时，形成的固定化小球相比以PVA+海藻酸钠为载体时易破碎，因此，最终选用以海藻酸钠+PVA为包埋载体制作固定化小球效果最佳。
　　 对固定化小球和悬浮菌液的去除氨氮能力进行对比，通过考虑C/N、温度、pH、转速来对比，当初始C/N小于14时，氨氮去除速率随C/N增大而加快，C/N为14-18时，两种状态去除氨氮速率变化不大。C/N大于18，两种状态去除氨氮速率逐渐减小，当pH为7.7-9.1时，两种状态的去除氨氮速率均为最大，而当pH为5.0和11.0时，Y1的悬浮菌液完全被抑制不能去除氨氮，而其固定化小球仍可以去除氨氮。当温度为30℃时，两种状态去除氨氮速率最好，当温度大于40℃，Y1的菌液去除氨氮速率急速下降，而其固定化小球去除氨氮速率则缓慢下降。当转速为120 r/min时，两种状态去除氨氮速率最好，大于120 r/min时，两种状态去除氨氮速率变化不大。综上可得，Y1固定化小球的去处氨氮效果明显好于Y1的悬浮菌液去除氨氮速率。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 氮污染的来源

1．2 氮水污染的危害

1．3 氮水体污染的治理方法

1．4 生物脱氮工业化应用研究现状

1．5 课题的研究内容及研究意义

1．5．1 课题的来源

1．5．2 研究目的

1．5．3 研究意义

1．5．4 研究内容

第二章 文献综述

2．1 生物脱氮理论

2．1．1 硝化细菌及其作用

2．1．2 反硝化细菌及其作用

2．2 生物脱氮工艺

2．2．1 常见的传统脱氮工艺及流程图

2．2．2 新型的脱氮工艺及流程图

2．3 焦化废水的性质及常见处理方法

2．3．1 焦化废水的主要来源

2．3．2 焦化废水的组成、水质特点及危害

2．3．3 焦化废水的常见处理方法

2．4 异养硝化细菌的特征及现状

2．4．1 异养硝化细菌的特征

2．4．2 异养硝化细菌的研究现状

2．5 固定化技术的研究现状

2．5．1 固定化技术简介

2．5．2 固定化技术的载体选择

2．5．3 固定化技术在处理废水方面的优势

2．5．4 固定化技术的前景及研究方向

第三章 实验仪器、试剂和检测方法

3．1 实验仪器

3．2 实验的主要药品、试剂和培养基

3．2．1 实验的主要药品

3．2．2 实验室的主要试剂

3．2．3 实验用培养基及组分

3．3 实验检测方法

3．3．1 氨氮的测定—纳氏试剂光度法

3．3．2 亚硝酸盐氮的测定-N-(1-萘基)-乙二胺光度法

3．3．3 硝酸盐氮的测定-酚二磺酸光度法

3．3．4 总氮的测定—过硫酸钾氧化-紫外分光光度法

第四章 菌株的筛选、分离纯化及初步鉴定

4．1 菌源活性污泥的富集培养

4．1．1 试验采集

4．1．2 试样的富集培养

4．2 菌种的分离纯化

4．3 菌种的保存

4．4 菌种的生理生化测定

4．5 菌种的初步鉴定

4．5．1 实验方法

4．5．2 16S DNA测序结果

4．5．3 BLAST结果

4．6 小结

第五章 菌株的固定化及最佳固定化条件的选择

5．1 包埋法固定化微生物技术的载体选择

5．2 实验方法

5．2．1 菌体的收集

5．2．2 不同载体的固定化小球制作方法

5．2．3 固定化微生物小球性能的测定方法

5．3 结果与讨论

5．4 不同载体对固定化小球菌体活性的影响

5．5 不同载体对固定化小球氨氮降解能力的影响

5．6 不同载体对固定化小球总氮降解能力的影响

5．7 小结

第六章 固定化小球和悬浮茵液降解氨氮能力的对比

6．1 Y1在异养氨化培养基中的生长曲线及氨氮降解性能

6．2 不同初始浓度对两种状态去除氨氮的影响

6．3 初始浓度为600mg·L-1时两种状态去除氨氮的比较

6．4 pH对两种状态去除氨氮影响的对比

6．5 温度对两种状态去除氨氮影响的对比

6．6 转速对两种状态去除氨氮影响的对比

6．7 C／N对两种状态去除氨氮影响的对比

6．8 保存时间对两种状态去除氨氮影响的对比

6．9 小结

第七章 菌株的驯化

7．1 Y1的驯化过程

7．2 驯化后的Y1菌株对氨氮去除效果

7．3 小结

第八章 结论与建议

8．1 结论

8．2 后续实验建议

参考文献

致谢

硕士期间发表的学术论文