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硝化复合菌群生理生态特性及应用研究

作　者: 侯宁
导　师: 马放
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 微生物学
关键词: 自养硝化菌 异养硝化菌 微生物种群多样性 生物陶粒反应器 SBR反应器
分类号: X172
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


本研究从生物陶粒反应器中筛选出6株自养硝化细菌和2株异养硝化细菌,研究了硝化细菌的生理生态学特性,通过建立SBR反应器进行了各项指标的测定,利用PCR-DGGE分析了反应器的种群演替情况。考察了有机物对生物陶粒反应器运行过程中硝化作用的影响,通过逐阶段减少进水中的有机碳源浓度,可以看出随着进水COD浓度的逐阶段降低,氨氧化率逐步提高,出水氨氮浓度也呈逐渐降低的趋势。第1～7d的氨氮的平均去除率为43.57%。而第8～14d的氨氮去除率则逐渐上升至64.38%。相应的硝酸盐出水平均浓度在第1～7d为19.53mg/L,第8～14d的氨氮平均去除率则逐渐上升至59.06%,第5～21d为30.52mg/L。出水亚硝酸盐含量一直维持在较低的水平,其最大值不超过2.14mg/L。试验过程中由于有机碳源逐渐减少硝化细菌在和异养细菌的竞争中,逐渐占据优势地位,而适应能力较弱或对有机碳源量要求较高的异养细菌则被大量淘汰。微生物种群演替过程中,微生物多样性呈直线下降,不同时期的生物陶粒反应器中既存在共同的微生物种属,同时也存在着各自独特的微生物种属,不同微生物种属之间形成了特定的生态位的群落结构。DGGE测序结果表明,在反应器运行第21d的优势种群除了自养细菌,还有异养菌的存在。自养细菌为Nitrosospira sp.和Nitrobacter sp. ,异养细菌为Pseudomonas.sp.和Pseudochrobactrum sp.,和Bacillus sp.。对6株自养硝化菌进行了硝化能力及速率的测定,结果表明6株自养菌的硝化速率分别为:YH1为1.08mg/（L·d）、YH2为1.2mg/（L·d）、YH3为1.2mg/（L·d）,XH1为1.25mg/（L·d）、XH2为1.06mg/（L·d）,XH3为1.13mg/（L·d）。通过生理生化指标的测定初步鉴定6株硝化菌分别属于Nitrabacter sp. ,Nitrococcus sp. ,Nitrosococcus sp. ,Nitrosomonas sp.。SHY4和SHY5在氨氧化培养基中经过12d的好氧培养,2株细菌的COD及TN浓度均呈现出降低的趋势,对COD的去除率分别为59.57%和65.88%,在实验开始的前期,TN以较快的速率下降,此时的氨氮也在快速下降,SHY4和SHY5总氮最终去除率为62.76%和63.78%,氨氮最终去除率为69.73%和80.78%。这段时间正是细菌快速增殖的时期。NO2--N和NO3--N浓度变化较小。菌株SHY4和SHY5的NO2--N浓度最终增加到0.124mg/L和0.206mg/L,菌株SHY4和SHY5的NO3--N浓度最终增加到0.26mg/L和

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-31
  1.1 生物脱氮技术的原理及研究进展  11-13
    1.1.1 传统生物脱氮的机理  11-12
    1.1.2 传统生物脱氮技术的不足  12
    1.1.3 生物脱氮理论的新方法  12-13
    1.1.4 其它生物脱氮机理  13
  1.2 硝化自养菌与硝化异养菌的研究现状及前景展望  13-18
    1.2.1 硝化细菌的特性及影响硝化的环境条件  14-16
    1.2.2 异养硝化菌  16-18
    1.2.3 前景与展望  18
  1.3 微生物生态学中的分子生物学技术  18-29
    1.3.1 微生物分子生态学研究方法进展  18-19
    1.3.2 研究微生物群落结构组成的方法  19-29
  1.4 研究意义与研究内容  29-31
    1.4.1 课题来源  29
    1.4.2 研究意义  29-30
    1.4.3 研究内容  30-31
第2章 试验装置与试验方法及设计  31-46
  2.1 试验材料  31-32
    2.1.1 实验装置  31-32
    2.1.2 实验仪器  32
  2.2 实验方法  32-42
    2.2.1 硝化菌各项指标的测定  32-33
    2.2.2 微生物种群结构的分析方法  33-35
    2.2.3 硝化菌的分离筛选及鉴定  35-37
    2.2.4 菌种的保藏  37-38
    2.2.5 硝化菌的鉴定  38-42
  2.3 试验设计  42-45
    2.3.1 生物陶粒反应器的配水  42-43
    2.3.2 自养硝化菌的分离筛选及硝化能力测定  43
    2.3.3 自养硝化细菌硝化速率的测定  43
    2.3.4 异养硝化菌的分离与纯化  43-44
    2.3.5 复筛及硝化性能的验证试验  44
    2.3.6 SBR反应器的建立  44-45
  2.4 本章小结  45-46
第3章 生物陶粒反应器的建立及种群演替的分析  46-56
  3.1 变性梯度凝胶电泳  46-51
    3.1.1 变性梯度凝胶电泳的原理  47-49
    3.1.2 PCR-DGGE/TGGE 在微生物生态学中的应用  49
    3.1.3 DGGE/TGGE 技术的缺陷及优化  49-51
  3.2 生物陶粒反应器运行效果  51-52
  3.3 PCR-DGGE指纹图谱  52-53
  3.4 试验结果分析  53-55
  3.5 本章小结  55-56
第4章 自养硝化菌的筛选及鉴定  56-60
  4.1 自养菌硝化速率的测定  56-57
  4.2 菌株的鉴定  57-58
    4.2.1 菌株的显微形态特征  57
    4.2.2 生理生化指标的测定  57-58
    4.2.3 2 株自养硝化菌的扫描电镜照片  58
  4.3 硝化自养菌的鉴定结果  58-59
  4.4 本章小结  59-60
第5章 异养硝化菌的分离鉴定及硝化性能的测定  60-69
  5.1 异养硝化细菌的分离及硝化性能检测  60-67
    5.1.1 异养硝化菌的分离及硝化性能的验证试验结果  60-65
    5.1.2 异养硝化菌的鉴定结果  65-67
  5.2 本章小结  67-69
第6章 硝化细菌应用于SBR反应器及微生物群落多样性分析  69-75
  6.1 SBR反应器的运行效果  69-73
    6.1.1 SBR反应器中NH4+－N的变化  69
    6.1.2 SBR反应器中NH4+－N变化的结果分析  69-70
    6.1.3 SBR反应器中NOX－N浓度的变化  70
    6.1.4 SBR反应器中NOX－N浓度的变化的结果分析  70
    6.1.5 SBR反应器中微生物种群多样性的分析结果  70-72
    6.1.6 PCR-DGGE图谱分析  72-73
  6.2 本章小结  73-75
结论  75-77
参考文献  77-81
附录  81-84
攻读学位期间发表的学术论文  84-85
致谢  85

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境科学基础理论 > 环境生物学 > 环境微生物学
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