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EGSB反硝化脱硫反应器微生物群落结构及动态分析

作　者: 刘充
导　师: 王爱杰
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 微生物
关键词: 反硝化脱硫 PCR-DGGE 微生物群落结构 微生物群落动态 自养反硝化脱硫菌 异养反硝化菌
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


目前,很多研究已证实,通过自养和异养微生物的联合作用可以实现有机废水的反硝化脱硫,并回收单质硫。为了进一步提高自养-异养联合反硝化脱脱硫系统的处理效果,有必要对活性污泥微生物群落结构、功能微生物及其与工艺变动的相关性进行分析,从而指导工艺调控。本文以EGSB型反硝化脱硫反应器的厌氧活性污泥为研究对象,利用PCR-DGGE技术,分析不同工艺运行条件下,微生物群落结构及动态,以期指导工艺运行。本研究针对自养-异养联合反硝化脱硫工艺厌氧活性污泥的特殊性,对PCR-DGGE技术进行了优化。DNA提取方法、PCR反应条件和DGGE图谱的获得等关键操作条件进行了优化。结果表明,优化后的的操作条件可以更快更准确地用于诊断微生物群落及动态。采用优化的PCR-DGGE技术,解析了提高碳硫比、提高硫化物浓度和亚硝酸盐存在条件下,自养-异养反硝化脱硫微生物群落结构及动态,以期确定优化的工艺条件。分析结果表明,提高碳硫比的过程对微生物群落结构影响不大,不同碳硫比条件下功能微生物主要为Sulfurovum和Pseudomonas。提高硫化物浓度的过程,EGSB反应器最终形成了以Sulfurovum和Pseudomonas为主,以Rhodobacterales Clostridium为辅的微生物群落结构。亚硝酸盐制约的对微生物群落结构主要的功能微生物有Sulfurovum、Thauera和Pseudomonas。Sulfurovum具有自养脱硫反硝化功能, Thauera、Pseudomonas可以利用乙酸盐作为碳源,硝酸盐作为电子受体进行异养反硝化作用。亚硝酸盐的存在没有对主要的功能微生物产生抑制作用。通过PCR-DGGE分析微生物群落,表明自养-异养反硝化脱硫工艺运行效果较好时,微生物群落中的自养脱硫反硝化功能菌主要为Sulfurovum,异养反硝化功能菌主要为Pseudomonas。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 绪论  8-19
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 生物脱硫脱氮技术研究进展  9-14
    1.2.1 反硝化脱硫技术的提出  9-10
    1.2.2 硫自养反硝化工艺  10-11
    1.2.3 混养条件下碳氮硫同步脱除  11-14
    1.2.4 混养条件下碳氮硫同步脱除  14
  1.3 脱硫脱氮功能微生物  14-17
    1.3.1 脱硫微生物  14-15
    1.3.2 脱氮微生物  15-16
    1.3.3 同步脱硫脱氮细菌  16-17
  1.4 课题的目的、意义及主要研究内容  17-19
    1.4.1 课题来源  17
    1.4.2 研究的目的意义  17-18
    1.4.3 主要研究内容  18-19
第2章 实验材料与方法  19-27
  2.1 试验装置与运行  19-22
    2.1.1 试验装置  19
    2.1.2 接种污泥  19-20
    2.1.3 进水水质  20
    2.1.4 分析项目和分析方法  20-22
  2.2 微生物群落结构分析方法  22-27
    2.2.1 主要分子生物学生化试剂  22
    2.2.2 主要仪器设备  22-23
    2.2.3 基因组DNA 提取  23-24
    2.2.4 PCR 扩增及纯化  24-27
第3章 PCR-DGGE 技术条件优化  27-32
  3.1 DNA 提取方法的优化  27-28
  3.2 PCR 条件及产物纯化方法的优化  28-31
    3.2.1 PCR 反应体系的优化  28-30
    3.2.2 PCR 产物纯化方法的优化  30-31
    3.2.3 最佳的电泳条件  31
  3.3 本章小结  31-32
第4章 反硝化脱硫反应器微生物群落结构及动态分析  32-59
  4.1 碳硫比影响下反硝化脱硫工艺微生物群落结构及动态  32-43
    4.1.1 反应器启动  32-33
    4.1.2 硫化物的去除及转化  33-36
    4.1.3 硝酸盐和乙酸盐的去除效果  36-39
    4.1.4 碳硫比制约的微生物群落结构及动态分析  39-43
  4.2 硫化物浓度制约的反硝化脱硫工艺微生物群落结构及动态  43-50
    4.2.1 反应器的启动  43
    4.2.2 硫化物的去除及转化  43-45
    4.2.3 硝酸盐和乙酸盐的的去除效果  45-47
    4.2.4 硫化物浓度制约的微生物群落结构及动态分析  47-50
  4.3 亚硝酸盐影响下反硝化脱硫工艺微生物群落结构及动态  50-57
    4.3.1 亚硝酸盐与硝酸盐共存时反硝化脱硫工艺的运行效果  50-53
    4.3.2 亚硝酸盐作为唯一电子受体反硝化脱硫工艺的运行效果  53-55
    4.3.3 亚硝酸盐制约的微生物群落结构及动态  55-57
  4.4 本章小结  57-59
结论  59-61
参考文献  61-67
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果  67-69
致谢  69

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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