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污水脱氮微生物的诱变及筛选

作　者: 郑丽侠
导　师: 张大伟
学　校:
专　业: 发酵工程
关键词: 异养硝化细菌反硝化细菌活性污泥紫外诱变 DGGE
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

近年来，生活污水、工业废水和水产养殖对我国水体的污染日益加剧，其中，氮污染是水体治理的首要问题，进一步提高活性污泥微生物的脱氮能力是污水处理的关键技术。本论文通过紫外诱变技术，结合富集驯化培养，对具有硝化或反硝化能力的单菌株和水环境菌组分别进行诱变，提高污泥微生物对工业废水的脱氮能力。1、硝化菌株的诱变筛选以活性污泥为主要来源，筛选得到一株具有高硝化活性的异养型细菌N18，通过16S rDNA测序分析，确定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。以70-80%的致死率确定紫外诱变条件为8s，诱变后，通过高浓度氨氮(15g/L)培养基富集驯化，初筛得到8株突变株，以脱氮效率为复筛指标，得到一株突变株NF34。经过72h培养，NF34氨氮去除率达到85.06%，比诱变前菌株N18提高了11.99%。NF34的硝化速率为40.93mg/(L·d)，比N18高了7.43mg/(L·d)。初始氨氮浓度分别为100、200和500mg/L时，突变株NF34的脱氮率较N18分别提高了6.14%、11.49%、10.75%。2、反硝化菌株的诱变筛选以亚硝酸盐氮为底物，通过富集、分离和纯化等步骤，从活性污泥样品中筛选得到一株反硝化菌D21，初步鉴定其为副球菌属。对其进行紫外诱变处理，以菌株在BTB平板上形成蓝色晕圈的平均直径G与菌株平均直径C的比值为筛选指标，得到4株突变株，以亚硝酸盐氮降解能力为复筛指标，得到一株具有高反硝化活性的突变菌株DU19。亚硝态氮初始浓度为200mg/L时，经过24h的培养，突变株DU19的亚硝态氮去除率达到99.91%，比出发菌株D21提高了49.28%。诱变菌株DU19的反硝化速率为6.80mg/(L·h)，比出发菌株D21高了3.36mg/(L·h)。3、污泥菌组的诱变筛选采用紫外诱变技术对活性污泥菌组进行诱变处理，以脱氨氮效率为筛选指标，优化得到的最适照射时间为30s，紫外诱变处理后，氨氮处理量提高了64.50mg/L。对活性污泥菌组进行连续紫外诱变，三次诱变后的菌组氨氮处理量达到536.27mg/L，比对照组提高了122.45mg/L；将诱变后的菌组处理发酵废水，经过8d的培养，诱变组氨氮处理量达到591.63mg/L，比对照组提高了104.44mg/L，诱变组硝化速率为58.21mg/(L·d)，较对照组提高了10.42mg/(L·d)。利用DGGE技术对诱变前后菌组的菌群组成进行分析，结果表明，紫外诱变和富集培养均可影响活性污泥的菌群结构，诱变处理可提高污泥菌组的微生物多样性指数，为其脱氮能力的提高提供了依据。

全文目录

摘要  9-11
ABSTRACT  11-13
第1章绪论  13-23
  1.1 水体氮污染的现状及危害  13
  1.2 污水脱氮技术  13-14
    1.2.1 物理法  13
    1.2.2 化学法  13-14
    1.2.3 生物法  14
  1.3 生物脱氮技术  14-15
    1.3.1 氨化作用  14
    1.3.2 硝化作用  14
    1.3.3 反硝化作用  14
    1.3.4 传统脱氮技术的不足  14-15
  1.4 脱氮微生物  15-18
    1.4.1 异养硝化菌  15-17
    1.4.2 好氧反硝化菌  17-18
  1.5 脱氮微生物的筛选技术  18-19
    1.5.1 异养硝化菌的筛选  18-19
    1.5.2 好氧反硝化菌的分离筛选  19
  1.6 紫外诱变育种  19-20
    1.6.1 紫外诱变机理  19-20
    1.6.2 紫外诱变技术在污水处理中的应用  20
  1.7 DGGE 技术在水环境菌群检测中的应用  20-21
    1.7.1 DGGE 的基本原理  20
    1.7.2 DGGE 技术在水环境菌群检测中的应用  20-21
  1.8 论文的研究意义及内容  21-23
    1.8.1 课题研究的目的及意义  21
    1.8.2 课题研究的主要内容  21-22
    1.8.3 本课题的创新点  22-23
第2章异养硝化细菌的分离筛选及紫外诱变育种  23-39
  2.1 实验材料  23-25
    2.1.1 污泥来源  23
    2.1.2 培养基  23
    2.1.3 实验仪器与试剂  23-25
  2.2 实验方法  25-28
    2.2.1 异养硝化细菌的富集培养  25
    2.2.2 异养硝化细菌的筛选  25
    2.2.3 筛选菌株的鉴定  25-27
    2.2.4 菌悬液的制备  27
    2.2.5 最佳诱变时间的确定  27
    2.2.6 最佳(NH4)2SO4浓度的确定  27
    2.2.7 紫外诱变及正突变菌株的筛选  27
    2.2.8 正突变菌种的脱氮活性  27-28
    2.2.9 分析检测方法  28
  2.3 结果与讨论  28-36
    2.3.1 不同含氮化合物的检测方法  28-29
    2.3.2 异养硝化细菌的筛选  29-30
    2.3.3 菌株的鉴定  30-33
    2.3.4 最佳照射时间的确定  33
    2.3.5 筛选培养基氨氮浓度的确定  33-34
    2.3.6 正突变菌种的筛选  34
    2.3.7 正突变菌株的硝化能力  34-36
    2.3.8 不同初始氨氮浓度下菌株的脱氮能力  36
  2.4 本章小结  36-39
第3章反硝化细菌的筛选及紫外诱变育种  39-53
  3.1 实验材料  39-41
    3.1.1 污泥来源  39
    3.1.2 培养基  39-40
    3.1.3 实验仪器与试剂  40-41
  3.2 实验方法  41-43
    3.2.1 反硝化细菌的富集培养  41
    3.2.2 反硝化细菌的筛选  41
    3.2.3 筛选菌株的鉴定  41-43
    3.2.4 菌悬液的制备  43
    3.2.5 最佳照射时间的确定  43
    3.2.6 正突变菌株的筛选  43
    3.2.7 分析检测方法  43
  3.3 结果与分析  43-51
    3.3.1 不同含氮化合物的检测方法  43-44
    3.3.2 反硝化细菌的分离纯化  44
    3.3.3 反硝化细菌的筛选  44-45
    3.3.4 菌株的鉴定  45-48
    3.3.5 最佳照射时间的确定  48
    3.3.6 正突变菌株的初筛  48-50
    3.3.7 正突变菌株的复筛  50
    3.3.8 优势诱变菌株的反硝化性能  50-51
  3.4 讨论  51-52
  3.5 本章小结  52-53
第4章紫外诱变活性污泥处理发酵废水  53-65
  4.1 实验材料  53-54
    4.1.1 样品来源  53
    4.1.2 培养基  53-54
    4.1.3 实验仪器与试剂  54
  4.2 实验方法  54-56
    4.2.1 活性污泥菌悬液的制备  54
    4.2.2 活性污泥诱变处理  54-55
    4.2.3 活性污泥富集培养  55
    4.2.4 处理发酵废水实验  55
    4.2.5 活性污泥 DNA 的提取  55
    4.2.6 PCR 扩增  55
    4.2.7 变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析  55
    4.2.8 分析检测方法  55-56
  4.3 结果与分析  56-62
    4.3.1 紫外照射时间的确定  56-57
    4.3.2 活性污泥的诱变和富集  57-58
    4.3.3 处理发酵废水实验  58-59
    4.3.4 DGGE 技术检测活性污泥菌群结构的变化  59-62
  4.4 讨论  62-63
  4.5 本章小结  63-65
第5章结论与展望  65-67
  5.1 结论  65-66
  5.2 展望  66-67
参考文献  67-73
致谢  73-75
在学期间主要科研成果  75

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