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富营养化水体净化高效生物菌剂的构建与效能研究

作　者: 伊洋
导　师: 马放；杨基先；王立
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 富营养化水体微污染水源水贫营养菌溶藻菌藻毒素降解
分类号: TU991.25
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 81次
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内容摘要

随着经济的发展,城市工业废水和生活污水的排放量逐年增加,导致城市供水水源水普遍受到污染,富营养化问题越加严重。与此同时,人们对生活饮用水水质标准的要求却不断提高。面对现状,传统的水处理工艺很难满足对出水水质的要求,为解决这一问题,需要在原有传统工艺基础上增加新的水处理单元。生物预处理技术作为能够改善饮用水水质的技术,开始得到了广泛的关注并应用,而筛选得到优良的生物固定化菌剂则是生物处理的关键。基于微污染水源水营养物质贫乏,富营养化条件下藻类和藻毒素含量高的特点,高效生物菌剂的构建确定为贫营养菌、溶藻菌和藻毒素降解菌。本实验以前期稳定运行的生物陶粒反应器中筛选得到的13株贫营养菌为基础,通过低温下的耐饥饿试验及对有机物和氨氮的净化效果试验,得到了四株优良菌种分别为T4(沙门氏菌属)、T5(假单胞菌属)、T6(芽孢杆菌属)、和T13(假单胞菌属)。对这四株菌种进行了复配,得到复配菌株T5和T6,其联合作用对有机物和氨氮的去除效果明显优于单个菌株。18℃24小时条件下复配菌株对高锰酸盐指数、UV254和氨氮的去除效果分别为23.7%、32.5%和47.2%。结果表明T5和T6的复配比为1:2,pH为7,投菌浓度为106cfu/mL的条件下,处理效果较好。从爆发富营养化的水体中取样,筛选得到两株高效溶藻菌。48h的溶藻率分别81.2%和76.2%。经传统细菌鉴定法和分子遗传学鉴定确定两株菌均为为芽孢杆菌属(Bacillu)。综合考虑培养条件对溶藻效能与生长状况两者的影响,本试验确定溶藻菌的最佳培养时间为12h;pH值为6~7;培养温度为30℃±2℃;投菌浓度105cfu/mL;摇床转数为140rpm±20rpm。在对溶藻条件的研究中,发现该溶藻菌的溶藻率随时间的变化近似为一级反应;最佳投菌浓度为106cfu/mL时;可适应溶藻的pH值范围是5~9,通过实验初步确定该菌的溶藻方式为间接溶藻。该菌在溶藻同时还具有藻毒素降解功效。菌剂发酵培养基确定为淀粉和玉米浆培养基。菌剂复配方式为分别培养后投加,贫营养菌与溶藻菌的复配比为2:1。通过反应器小试试验显示该菌剂对高锰酸盐指数和氨氮有很好的去除效果,对微囊藻和微囊藻毒素也有一定的去除效果。去除率分别为60.2%~72.3%、81.2%~89.5%、40.5%~48.4%和20.1~27.5%。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-11
第1章绪论  11-26
  1.1 水资源概况  11-15
    1.1.1 饮用水问题的提出  11-12
    1.1.2 微污染水源水的特点及危害  12-13
    1.1.3 富营养化水体的特点及危害  13-15
  1.2 饮用水处理技术概况  15-18
    1.2.1 传统饮用水处理技术  15-16
    1.2.2 生物处理在饮用水处理中的应用  16-18
  1.3 除藻技术的研究和应用概况  18-23
    1.3.1 主要除藻方法  18-20
    1.3.2 溶藻菌的最新研究  20-22
    1.3.3 微囊藻毒素降解的研究  22-23
  1.4 课题来源、研究目的意义和内容  23-26
    1.4.1 课题来源  23
    1.4.2 研究的目的和意义  23-24
    1.4.3 研究的内容  24-26
第2章试验材料和试验方法  26-33
  2.1 实验材料  26-27
    2.1.1 菌种来源  26
    2.1.2 供试藻体  26
    2.1.3 微囊藻毒素标准样品  26
    2.1.4 培养基  26-27
    2.1.5 实验用水  27
  2.2 分析方法  27-28
    2.2.1 水质指标  27
    2.2.2 微囊藻浓度测定  27-28
    2.2.3 藻毒素的提取和测定方法  28
  2.3 实验方法  28-32
    2.3.1 贫营养菌的复筛  28-29
    2.3.2 溶藻菌的筛选与培养方法  29-30
    2.3.3 高效溶藻菌的菌种鉴定  30-31
    2.3.4 溶藻实验  31-32
  2.4 实验仪器设备  32-33
第3章贫营养菌复配及影响因素  33-43
  3.1 贫营养菌的复筛  33-36
    3.1.1 贫营养菌对低营养机制的适应特性  33-34
    3.1.2 贫营养菌对微污染水的净化效果  34-36
  3.2 贫营养菌的复配  36-42
    3.2.1 贫营养菌的复配  36-38
    3.2.2 复配比的影响  38-39
    3.2.3 pH 值的影响  39-41
    3.2.4 投菌量的影响  41-42
  3.3 本章小结  42-43
第4章高效溶藻菌的筛选及特性研究  43-65
  4.1 高效溶藻菌的筛选  43-46
    4.1.1 液体感染分离溶藻细菌  44-45
    4.1.2 菌体的分离纯化  45
    4.1.3 优势菌株的确定  45-46
  4.2 高效溶藻菌的鉴定  46-49
    4.2.1 菌落形态观察  46
    4.2.2 细菌革兰氏染色  46
    4.2.3 生理生化实验  46-47
    4.2.4 16SrDNA 的鉴定  47
    4.2.5 溶藻菌的微观形态  47-49
  4.3 溶藻菌生长曲线及最佳培养时间的测定  49-51
    4.3.1 溶藻菌生长曲线的测定与分析  49-50
    4.3.2 培养时间对溶藻效能的影响  50-51
  4.4 pH 值对溶藻菌生长及溶藻效能的影响  51-53
    4.4.1 对溶藻菌生长的影响  51-52
    4.4.2 对溶藻效能的影响  52-53
  4.5 温度对溶藻菌生长及溶藻效能的影响  53-55
    4.5.1 对溶藻菌生长的影响  53-54
    4.5.2 对溶藻效能的影响  54-55
  4.6 摇床转数对溶藻菌生长及溶藻效能的影响  55-57
    4.6.1 对溶藻菌生长的影响  55-56
    4.6.2 对溶藻效能的影响  56-57
  4.7 溶藻菌发酵条件的优化  57-59
    4.7.1 正交试验的设计  57-58
    4.7.2 优化结果与分析  58-59
  4.8 溶藻条件对溶藻效能的影响  59-62
    4.8.1 投菌浓度的影响  59-60
    4.8.2 pH 值的影响  60-61
    4.8.3 接触时间的影响  61-62
  4.9 溶藻方式及溶藻细菌对微囊藻毒素LR 的降解作用  62-64
    4.9.1 溶藻方式的探讨  62-63
    4.9.2 溶藻细菌对微囊藻毒素LR 的降解作用  63-64
  4.10 本章小结  64-65
第5章高效菌剂的构建  65-74
  5.1 工程菌剂构建原则  65-66
  5.2 溶藻菌发酵培养基的优化  66-70
    5.2.1 对溶藻菌生长的影响  67-68
    5.2.2 对溶藻效能的影响  68-69
    5.2.3 发酵时间的确定  69-70
  5.3 贫营养菌发酵培养基的优化  70
  5.4 菌剂的构建  70-72
    5.4.1 构建方式  70-71
    5.4.2 复配比  71-72
  5.5 高效菌剂对富营养化水体的净化效果  72-73
    5.5.1 细菌固定化阶段  72
    5.5.2 反应器的启动  72
    5.5.3 高效菌剂的净化效果  72-73
  5.6 本章小结  73-74
结论  74-75
参考文献  75-81
攻读学位期间发表的学术论文  81-83
致谢  83

富营养化水体净化高效生物菌剂的构建与效能研究

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