高效聚磷菌混合菌群除磷特性与影响因素研究

摘要

近年来，我国水体富营养化问题日渐严重。磷是所有营养元素中对引起水体富营养化问题起决定作用的因素，水体中磷的去除已经成为控制水体富营养化最为关键的一环。聚磷菌是一类在富营养化水体中广泛存在的细菌，在厌氧/好氧(A/O)交替培养下可以过量摄取废水中的磷。目前废水中磷的去除主要是通过活性污泥中的聚磷菌过量吸磷，进而随污泥排放去除这种方式来完成的。但由于对除磷系统中的聚磷菌群的聚磷特性的研究还不够深入，使得在实际应用中生物除磷系统运行效果不够稳定。本文从我国典型的富营养化湖泊巢湖中筛选得到高效聚磷菌，研究单菌株与混合菌群的除磷特性及影响因素，为未来水体富营养化原位治理的应用提供理论支持。
　　通过两次分离筛选结合单菌株除磷效果的测定，从巢湖底泥中分离筛选得到6株聚磷菌株，通过对这六株菌株进行组合，测定了混合菌群的聚磷效果，并研究了菌种添加比例对除磷效果的影响。结果表明，两次筛选的菌株互相搭配时，会产生明显的拮抗作用，除磷效果下降明显。在15组组合中，D3+D6的组合除磷效果最好，除磷率达到58.2％。由于两次筛得的菌种互相组合效果都不如同一次筛得的菌种相互组合效果好，三种菌种组合采用同一次筛得的菌种内部组合，编号1和2分别为C1，C2，C3组合和D3，D4，D6组合，两种组合效果均不如两种菌种组合效果好。C2∶D3的最佳比例为2∶1，除磷率达到55％，C1∶C2的最佳比例为2∶1，除磷率达到59.4％，D3∶D6的最佳比例为1∶2，除磷率达到62.5％
　　分析比较后优选聚磷效果较好且无拮抗作用的两株细菌D3和D6作为深入研究对象。通过分子生物学16S rDNA序列分析，初步鉴定D3和D6菌株属于假单胞菌属(Pseudomonas sp)。
　　通过对影响菌株D3和D6聚磷效果的各个因素进行了单因素优化实验，结果表明，厌氧/好氧交替运行是聚磷菌聚磷过程的两个必要阶段。在改为好氧培养后，聚磷菌吸磷速率非常快，12h内就基本完成吸磷过程。对于两株菌株而言，最适培养时间为2天。两菌株的最适聚磷温度均为20℃左右。但两株菌株的温度适应性很强，在8℃～30℃的温度范围内均显示出较高的除磷率。菌株D3在pH值为7～11的范围内都可以良好地生长及除磷，除磷率最大为84.5％;菌株D6的除磷率在pH7～9时达到最大，为92.7％。微量元素的缺乏对D6菌株影响更大，其OD值相比有微量元素的情况下降了33.2％，除磷率从93.1％下降到77.1％。D3菌株受到的影响相对较小，其OD值相比有微量元素的情况下降了27.5％，除磷率从84.7％下降到74％。两株菌株除磷的最适碳源都是乙酸钠;菌株D6能够更好地利用不同种类的碳源进行除磷。
　　以十五里河水样为对象，进行了模拟自然水体中的生物除磷实验。实验结果表明，本研究筛选的两株高效聚磷菌株D3与D6所组建的混合菌群可以在自然水体中保持较强的聚磷能力。因此，将固定化聚磷菌混合菌群应用于自然水体中磷的原位去除具有一定的可行性，这也为治理城市纳污河道的富营养化问题提供了一定的理论依据。

目录

声明

摘要

第一章 综述

1．1 研究背景

1．1．1 我国水体富营养化的现状

1．1．2 水体富营养化的危害

1．1．3 水体中磷的来源

1．2 生物除磷概述

1．3 聚磷菌研究现状

1．3．1 聚磷菌的种类

1．3．2 聚磷菌的机理研究

1．3．3 聚磷菌的分离筛选

1．3．4 聚磷菌聚磷特性研究

1．4 选题意义与研究内容

1．4．1 选题目的及意义

1．4．2 课题研究内容

第二章 实验材料、仪器及方法

2．1 实验材料

2．1．1 主要试剂

2．1．2 菌种来源

2．1．3 培养基

2．2 实验仪器

2．3 实验方法

2．3．1 标准曲线的绘制

2．3．2 R％(除磷率)计算方法

2．3．3 厌氧条件的控制方法

2．3．4 生物量测定方法

2．3．5 菌体内磷含量的测定方法

2．3．6 分析及数据处理软件

第三章 高效聚磷菌的分离筛选及菌种鉴定

3．1 引言

3．2 材料与方法

3．2．1 实验材料

3．2．2 方法

3．2．3 菌种鉴定

3．3 结果与讨论

3．3．1 筛选结果

3．3．2 16S rDNA序列分析和同源性比较

3．4 本章小结

第四章 高效聚磷菌混合菌群的构建

4．1 引言

4．2 材料与方法

4．2．1 材料

4．2．2 方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 菌种两两正交组合实验

4．3．2 三株菌株构建混合菌群的实验

4．3．3 菌种添加比例对除磷率的影响

4．4 本章小结

第五章 聚磷菌聚磷特性的研究

5．1 引言

5．2 材料与方法

5．2．1 材料

5．2．2 方法

5．3 结果与讨论

5．3．1 磷浓度对聚磷菌的影响

5．3．2 厌氧／好氧时间对聚磷菌生长及除磷率的影响

5．3．3 温度对聚磷菌生长及其除磷率的影响

5．3．4 pit对聚磷菌生长及其除磷率的影响

5．3．5 微量元素对聚磷菌生长及除磷率的影响

5．3．6 碳源种类对聚磷菌生长及除磷率的影响

5．4 本章小结

第六章 聚磷菌模拟应用

6．1 引言

6．2 材料与方法

6．2．1 材料

6．2．2 方法

6．3 结果与讨论

6．4 本章小结

第七章 结论与建议

7．1 主要结论

7．2 论文不足与进一步研究的建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

致谢