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高效苯酚降解菌剂复配及其对含酚废水处理系统的强化

作　者: 聂玉冰
导　师: 杨基先；马放
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 微生物学
关键词: 生物强化苯酚降解菌剂构建群落结构
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

含酚废水的来源广泛、成分复杂,如医药废水、焦化废水、化工及印染废水等,废水中含有的高浓度酚类化合物会对微生物的生长产生抑制作用,从而增加生物处理的难度,成为现阶段国内外含酚废水处理技术领域亟待解决的一个难题。为解决苯酚对传统生物处理系统的抑制,本研究以模拟含酚废水为基质,在获得高效苯酚降解菌的基础上,人工构建了高效苯酚降解菌剂,并在不同条件下对其降解特性进行详细的分析,同时采用PCR-DGGE技术对经苯酚降解菌剂强化后的生物处理体系群落结构进行解析,阐明宏观功能变化与微观结构之间的内在联系,从而为含酚废水的生物强化处理提供一定的理论依据和技术支持。对脱酚菌TF1和TF2进行多相分类结果表明,菌株TF1为Alcaligenes sp.,菌株TF2为Acinetobacter sp.。两株菌的生理生化特性研究结果表明两株菌对苯酚都有较强的降解能力,且在生长条件发生变化的情况下,TF2对苯酚的降解能力始终高于TF1。通过正交试验确定TF1的最佳生长条件为:温度为25℃,pH为7,初始苯酚浓度100 mg/L,摇床转速为140 rpm,初始接菌量为10%;TF2的最佳生长条件为:温度25℃,pH为9,初始苯酚浓度为100 mg/L,摇床转速为140 rpm,起始菌量为2%。采用单菌株生态组合,复合构建的方式进行高效苯酚降解菌剂的构建,确定脱酚菌TF1和TF2最佳的复配比例为2.33:1。对强化菌剂的应用效果进行分析,结果表明无论温度及苯酚浓度是否发生变化,强化菌剂对苯酚及COD的处理效果都达到了最高水平。出水中有机物的种类已由未进行生物强化的68种减少到经过强化处理后的32种。经过生物强化处理后水样中长链烷烃的含量大幅度下降,同时苯系类、酯类和醛酮类物质几乎全部被去除,有机物的数量也减少了约50%左右。应用PCR-DGGE技术对生物处理体系的群落结构进行解析,在苯酚高效降解菌剂强化的体系中,当系统温度及污染物强度发生变化时,强化菌剂处理系统的微生物丰度都达到了最高水平。且与未经过生物菌剂处理系统相比,其微生物种类构成也发生了较大变化。结合生物强化菌剂对苯酚及COD降解效果和出水中有机物的种类变化综合分析,表明生物强化作用对含酚废水处理效果十分显著。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-26
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 含酚废水处理研究进展  11-19
    1.2.1 含酚废水的污染现状及危害  11
    1.2.2 含酚废水处理方法  11-14
    1.2.3 含酚废水生物处理研究  14-19
  1.3 生物强化技术研究现状  19-24
    1.3.1 生物强化机理研究现状  20-24
  1.4 课题研究目的及主要内容  24-26
    1.4.1 课题来源  24
    1.4.2 课题研究的目的及意义  24-25
    1.4.3 研究的主要内容  25-26
第2章试验材料与方法  26-34
  2.1 试验材料及仪器  26-28
    2.1.1 试验仪器  26-27
    2.1.2 试验试剂  27
    2.1.3 试验用培养基  27-28
    2.1.4 菌种来源  28
  2.2 试验方法  28-34
    2.2.1 微生物多项分类法  28-29
    2.2.2 微生物量测定方法  29
    2.2.3 水质分析方法  29-30
    2.2.4 GC-MS 分析方法  30
    2.2.5 灭菌方法  30
    2.2.6 菌体驯化方法  30-31
    2.2.7 微生物群落解析方法  31-34
第3章苯酚降解菌纯培养特性  34-51
  3.1 苯酚降解菌的多相分类研究  34-38
    3.1.1 菌体的形态学观察  34-38
  3.2 高效苯酚降解菌的降解特性研究  38-44
    3.2.1 高效苯酚降解菌苯酚降解能力的测定  38-39
    3.2.2 温度对高效苯酚降解菌苯酚降解性能的影响  39-40
    3.2.3 外加碳源对高效苯酚降解菌苯酚降解性能的影响  40-41
    3.2.4 苯酚降解过程中COD 值的变化规律  41-44
  3.3 利用正交试验优化苯酚降解菌生长条件  44-49
    3.3.1 正交试验优化苯酚降解菌生长条件  45-49
    3.3.2 TF1 与TF2 生长条件比较  49
  本章小结  49-51
第4章含酚废水生物增强菌剂的构建途径及应用效果  51-62
  4.1 高效苯酚降解菌剂的构建  52-54
    4.4.1 苯酚降解菌剂构建的方法  52-54
  4.2 生物强化作用在含酚废水中的效能分析  54-61
    4.2.1 相同温度及苯酚浓度下生物强化作用解析  54-56
    4.2.2 相同温度不同苯酚浓度下生物强化作用解析  56-58
    4.2.3 不同温度下相同苯酚浓度生物强化作用解析  58-60
    4.2.4 石化废水生物强化处理前后的有机物成分分析  60-61
  本章小结  61-62
第5章生物强化作用下微生物群落结构解析  62-70
  5.1 功能微生物总DNA 的提取  62-64
    5.1.1 微生物的DNA 提取  62-64
  5.2 微生物1651DNA（V3 区）的扩增  64
  5.3 变性梯度凝胶电泳（DGGE）分析  64-68
    5.3.1 DGGE 图谱的细菌多样性统计分析  65-68
  本章小结  68-70
结论  70-72
参考文献  72-78
附录1  78-79
附录2  79-80
附录3  80-82
附录4  82-84
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果  84-86
致谢  86-87
附件  87-93

高效苯酚降解菌剂复配及其对含酚废水处理系统的强化

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