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用于污染河道修复的生物脱氮菌株的筛选及脱氮条件的研究

作　者: 周莉
导　师: 葛向阳；汤江武
学　校: 华中农业大学
专　业: 发酵工程
关键词: 生物修复氨氧化化细菌好氧反硝化细菌 Plackett-Burman设计响应面法条件优化
分类号: X172
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 62次
引　用: 3次
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内容摘要

面对日益严重的农村河道污染,氮素污染是其中最为常见、最为普遍和最为严重的现象。在氮素污染的处理中,即要求我们研究新的污染防治对策消除已经形成的污染现状,又必须尽快恢复环境水体的生态平衡。本研究针对以上问题,尝试采用生物处理法对污染河道进行生物修复。主要包括：1)从环境水体中筛选分离出对氮源污染物能有效降解的细菌,并进行鉴定；2)选取高效菌株进行模拟污水试验,降低污染水体中的氮素污染物；同时优化了净水工艺条件；3)对净水微生物的工业化大规模生产条件进行了初步探讨。试验利用选择性培养基和BTB平板,从采集的样品中共分离30株氨氧化细菌和35株好氧反硝化细菌。经过初筛和复筛,得到能有效去除氨氮的氨氧化细菌AOZ1和有效去除硝酸盐氮的好氧反硝化细菌GC5。根据该菌的形态观察以及16S rDNA序列测定鉴定AOZ1为肠杆菌属(Enterobacter sp.), GC5为假单胞菌属(Pseudamonas Sp.)。随后,运用单因素分析法和正交设计分析方法对净水工艺进行优化,确定菌株AOZ1的最佳净水工艺条件为：以乙酸钠为碳源、碳氮比15：1、初始pH 7.5、接种量为1%、转速200 r/mim、温度30℃；在此条件下,氨氮的去除率可以达到98.70%。菌株GC5的最佳净水工艺条件为：以乙醇为碳源、碳氮比15：1、初始pH 7.5、接种量为1%、转速160r/min、温度30℃,硝酸盐氮去除率达到99.19%；在此条件下,总氮去除率达到53.83%。最后,采用响应面设计对假单胞菌GC5液体发酵提高菌数的条件进行了优化。包括：1)通过Plackett-Burman设计试验,对影响菌株GC5液体发酵条件的17个相关因子进行评估并筛选出具有显著效应的4个因子：柠檬酸钠、蛋白胨、硝酸钾以及接种量；2)用最陡爬坡试验逼近以上4个因子的最大响应区域；3)采用响应面分析法,确定出柠檬酸钠、蛋白胨、硝酸钾以及接种量的最佳添加量分别为1.0%、0.43%、0.05%和0.3%；优化后液体发酵培养基中菌数提高到2.91X1010CFU/ml。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-9
缩略名词表  9-10
1 前言  10-19
  1.1 研究背景  10
  1.2 水体中氮素的危害及氮素循环  10-13
    1.2.1 氮素对水体污染的危害  10-12
    1.2.2 水体中的氮循环  12-13
  1.3 污水处理方法  13-15
    1.3.1 物理法  13
    1.3.2 化学法  13-14
    1.3.3 生物法  14-15
  1.4 微生物修复河道污水研究现状  15-17
    1.4.1 微生物修复技术种类及研究进展  16
    1.4.2 微生物修复技术存在的问题及发展前景  16-17
  1.5 研究目的及内容  17-18
  1.6 技术路线  18-19
2 材料与方法  19-28
  2.1 实验材料  19-21
    2.1.1 实验样品来源  19
    2.1.2 实验仪器和设备  19
    2.1.3 药品与试剂  19-20
    2.1.4 培养基  20-21
    2.1.5 测定指标方法  21
  2.2 氨氧化细菌的筛选及条件优化  21-24
    2.2.1 氨氧化细菌的富集与分离纯化  21
    2.2.2 氨氧化细菌的定性实验  21
    2.2.3 氨氧化细菌的定量实验  21-22
    2.2.4 氨氧化细菌的16S rDNA鉴定  22
    2.2.5 不同碳源对氨氧化细菌降解氨氮的影响  22
    2.2.6 碳氮比对氨氧化细菌降解氨氮的影响  22
    2.2.7 接种量对氨氧化细菌降解氨氮的影响  22-23
    2.2.8 初始pH值对氨氧化细菌降解氨氮的影响  23
    2.2.9 不同转速对氨氧化细菌降解氨氮的影响  23
    2.2.10 温度对氨氧化细菌降解氨氮的影响  23
    2.2.11 正交实验  23-24
  2.3 反硝化细菌的筛选及条件优化  24-27
    2.3.1 反硝化细菌的富集与分离纯化  24
    2.3.2 反硝化细菌的定量实验  24-25
    2.3.3 产气能力的测定  25
    2.3.4 反硝化细菌的16S rDNA鉴定  25
    2.3.5 不同碳源对反硝化细菌降解硝酸盐氮和总氮的影响  25
    2.3.6 碳氮比对反硝化菌株降解硝酸盐氮和总氮的影响  25
    2.3.7 接种量对反硝化降解硝酸盐氮和总氮的影响  25-26
    2.3.8 初始pH值对反硝化细菌降解硝酸盐氮和总氮的影响  26
    2.3.9 不同转速对反硝化细菌降解硝酸盐氮和总氮的影响  26
    2.3.10 温度对反硝化菌株降解硝酸盐氮和总氮的影响  26
    2.3.11 反硝化细菌的正交实验  26-27
    2.3.12 反硝化细菌的生长曲线绘制  27
  2.4 生物脱氮菌株发酵工艺的研究  27-28
    2.4.1 实验设计  27
    2.4.2 实验方法  27-28
3 结果与分析  28-53
  3.1 氨氧化菌株的筛选及条件优化  28-38
    3.1.1 菌株的分离与初筛  28
    3.1.2 定性实验  28
    3.1.3 定量实验  28-29
    3.1.4 氨氧化细菌的16S rDNA鉴定  29
    3.1.5 不同碳源对氨氧化细菌降解氨氮的影响  29-30
    3.1.6 碳氮比对氨氧化细菌降解氨氮的影响  30-31
    3.1.7 接种量对氨氧化细菌降解氨氮的影响  31-32
    3.1.8 初始pH值对氨氧化细菌降解氨氮的影响  32-33
    3.1.9 不同转速对氨氧化细菌降解氨氮的影响  33-34
    3.1.10 温度对氨氧化细菌降解氨氮的影响  34-35
    3.1.11 正交优化实验  35-38
  3.2 反硝化菌株的筛选及条件优化  38-47
    3.2.1 菌株的筛选与定量实验  38
    3.2.2 产气实验  38-39
    3.2.3 分离菌株16S rDNA测序、系统发育分析和鉴定  39
    3.2.4 不同碳源对反硝化细菌降解硝酸盐氮和总氮的影响  39-40
    3.2.5 碳氮比对反硝化细菌降解硝酸盐氮和总氮的影响  40-41
    3.2.6 接种量对反硝化细菌降解硝酸盐氮和总氮的影响  41-42
    3.2.7 初始pH值对反硝化细菌降解硝酸盐氮和总氮的影响  42-43
    3.2.8 不同转速对反硝化细菌降解硝酸盐氮和总氮的影响  43-44
    3.2.9 温度对反硝化细菌降解硝酸盐氮和总氮的影响  44-45
    3.2.10 正交优化实验  45-47
    3.2.11 生长曲线的绘制  47
  3.3 生物脱氮菌株发酵工艺的研究  47-53
    3.3.1 Plackett-Burman设计筛选影响假单胞菌GC5菌数的主效因子  47-48
    3.3.2 最陡爬坡试验  48-49
    3.3.3 响应面回归模型的建立及可信度分析  49-50
    3.3.4 响应因子水平的优化  50-53
4 讨论与展望  53-58
  4.1 关于硝化细菌的筛选  53-54
  4.2 关于氨氧化细菌定性实验显色反应异常的问题  54
  4.3 硝化活性的影响因素  54-55
  4.4 硝化细菌在污水处理中应用  55
  4.5 好氧反硝化细菌的筛选方法  55-56
  4.6 好氧反硝化技术展望  56
  4.7 好氧反硝化细菌的应用前景  56-57
  4.8 响应面法在菌剂发酵条件优化工艺中的应用  57-58
5 全文总结  58-59
  5.1 氨氧化细菌的筛选及条件优化  58
  5.2 反硝化细菌的筛选及条件优化  58
  5.3 生物脱氮菌株发酵工艺的研究  58-59
参考文献  59-63
致谢  63-64
附录1  64
附录2  64

用于污染河道修复的生物脱氮菌株的筛选及脱氮条件的研究

内容摘要

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