海水养殖废水的微生物修复研究——关键微生物的诱变及固定化

摘要

海水养殖是近岸海域和养殖水体本身的重要污染源，主要的污染因子是蛋白氮、氨态氮等含氮化合物和活性磷酸盐。本课题选择来源于海水养殖废水的蛋白酶产生菌、亚硝化细菌、反硝化细菌等能够促进海水氮素化合物循环的菌株为研究对象，通过不同方法的诱变选育和固定化处理，以提高它们用于转化海水养殖废水中含氮化合物的能力。
　　本研究主要内容包括：⑴采用微波和亚硝基胍复合诱变的方法，对蛋白酶产生菌 ZS7、亚硝化细菌 ZW38和反硝化细菌 ZL5进行诱变处理，通过初筛、复筛及稳定性检验等试验，分别获得了相应的高效菌株 YS5、YW5和 YL3。其中 YS5菌株在温度为37℃，pH为7.2的条件下发酵产酶能力最强，蛋白酶活力为2.471×103 U/ml，是出发菌株的2.2倍。亚硝化细菌 YW5在温度为37℃，pH值为6.0-7.2的条件下亚硝酸盐的生成速率最快，为3.39 mg/L·d-1，是出发菌株的1.5倍；反硝化细菌 YL3在温度为37℃，pH值为6.0-7.2的条件下还原亚硝酸盐的速率最快，为3.05 mg/L·d-1，是出发菌株的1.7倍。同时实验还发现采用先 NTG诱变后微波诱变及先微波诱变后 NTG诱变，这2种复合诱变方案对不同供试菌株的诱变效应无显著差异。⑵选用聚氨酯泡沫和海藻酸钠作为固定化载体，固定蛋白酶产生菌YS5，通过对所得固定化颗粒机械强度、传质性能、颗粒所含活菌数及降解废水中可溶性蛋白的能力试验，发现以聚氨酯泡沫作载体所制得的固定化颗粒的各项指标均优于海藻酸钠作载体。这是因为聚氨酯泡沫孔隙多,表面积大,传质效果好，有利于蛋白酶产生菌的胞外酶外渗，促进了固定化颗粒与废水之间的物质循环，同时也为固定化细胞的生长繁殖提供充足的营养物质，因此选用聚氨酯泡沫作为固定蛋白酶产生菌的载体。同时选用聚乙烯醇（PVA）为载体分别固定化亚硝化细菌YW5、反硝化细菌YL3及YW5和YL3的混合菌，经过一系列固定化颗粒指标的检验及降解废水中氨氮的试验，发现YW5和YL3混合固定优于YW5和YL3分别固定，这是因为将亚硝化细菌和反硝化细菌固定在同一载体中，实现了硝化和反硝化时间和空间上的统一，进一步提高了去除氨氮的能力。将制得的固定化小球和处理过废水的固定化小球每隔3个月对其所含活菌数计数。结果发现：一年内固定化小球所含活菌数无显著性变化；处理过废水的固定化小球所含活菌数没有减少，可以重复利用。⑶进行了固定化颗粒去除废水含氮污染物效果试验。选用由聚氨酯泡沫作载体制得的蛋白酶分解菌固定化颗粒、由 PVA作载体制得的亚硝化细菌和反硝化细菌混合菌固定化小球，处理海水养殖废水，经过6d处理，废水中的氨氮浓度、亚硝酸盐浓度及 COD值都明显下降，其中氨氮的去除率为85.5％，COD值降低84.8%。

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第一章 前 言

1.1我国海水养殖业发展及对环境的影响

1.1.1对近海生态坏境的影响

1.1.2对养殖水体自身生态环境的影响

1.2海水养殖业废水的成分特点及危害

1.2.1海水养殖废水污染物的主要来源及成分

1.2.2海水养殖废水污染物的主要危害

1.3海水养殖废水净化

1.3.1海水养殖废水与其它污水的比较

1.3.2 海水养殖废水处理方法

1.4固定化微生物及研究现状

1.4.1固定化微生物方法的分类

1.4.2固定化常用的包埋剂

1.4.3固定化微生物技术的发展前景

1.5 本课题的选题依据和研究意义

第二章 功能微生物的诱变及培养条件优化

2.1 蛋白酶产生菌的诱变及产酶条件研究

2.1.1 实验菌株

2.1.2 实验试剂

2.1.3实验仪器

2.1.4试验方法

2.1.5结果与分析

2.1.6 结论

2.2 氨态氮转化菌的诱变及培养条件研究

2.2.1 实验菌株

2.2.2 实验试剂

2.2.3实验仪器

2.2.4试验方法

2.2.5结果与分析

2.2.6结论

2.3 各种功能微生物的诱变结果

第三章 诱变后微生物的固定化研究

3.1 聚氨酯泡沫固定蛋白酶产生菌的研究

3.1.1 实验菌株

3.1.2实验材料及试剂

3.1.3实验仪器

3.1.4试验方法

3.1.5结果与分析

3.1.6结论

3.2 PVA固定氨氮降解菌的研究

3.2.1 实验菌株

3.2.2实验材料及试剂

3.2.3实验仪器

3.2.4试验方法

3.2.5结果与分析

3.2.6结论

第四章 固定化颗粒去除废水含氮污染物效果试验

4.1 材料和方法

4.1.1材料

4.1.2 实验方法

4.2结果与讨论

4.2.1氨氮含量检测结果

4.2.2亚硝酸盐检测结果

4.2.3 COD的检测结果

4.3 结论

第五章 主要研究结论及进一步工作建议

5.1结论

5.2 建议

参考文献

论文、参加科研情况说明以及学位论文使用授权声明

致谢