高效脱硫菌的分离、鉴定及其特性研究

论文摘要

由于人口的快速增长以及社会经济的快速发展,未经处理的富含N、P的生活污水和农业上未被利用的N、P大量排入水体,导致水体的富营养化现象日趋严重,蓝藻爆发。如果能够对蓝藻加以有效利用,则既消除了藻类带来的污染,又可以变废为宝。但是蓝藻中含有丰富的蛋白质,直接将蓝藻发酵会产生较多的H2S气体,对发酵设备产生一定腐蚀作用。本实验的目的在于分离出好氧脱硫菌株和厌氧的硫酸盐还原菌,利用这些特殊的微生物来改造蓝藻,最终将蓝藻中的硫转化为硫化氢,从蓝藻中除去,从而消除在蓝藻资源化过程中由于硫造成的腐蚀性及污染,提高蓝藻中碳氢的比例,以便对蓝藻进行后续的高效率利用。从淮南平圩发电厂周围的土壤和污水处理厂的活性污泥中分离筛选出具有DBT去除能力的菌株S4,经过16S rDNA的序列分析,初步鉴定菌株S4属于不动杆菌属（Acinetobacter sp.）。菌株S4在培养24h时生物量达到最大值,DBT去除率也达到最大；菌株S4最适脱硫温度为30℃,最适pH值在6-8之间；菌株S4的最适生长碳源为乙醇,菌株S4在不同氮源下均有较高的生物量,菌株S4的生长情况收氮源的影响不大。通过响应曲面优化实验,分别从多个影响脱硫菌生长的因素中筛选出对菌株S4生长影响显著的三个因素,并对各个因素的水平进行优化,实验表明：菌株S4的三个显著因素的最优值分别是：乙醇2.05g/L、牛肉膏3.0g/LKH2PO4·7H2O 1.05g/L。借助软件的优化分析和计算,建立了二次多项式回归方程以预测生物量；对回归方程进行的实验验证表明,由方程预测的实验结果与实验真实结果之间的相对误差低于1%。之后从污水处理厂的厌氧污泥和巢湖底泥中分离筛选出具有硫酸盐还原能力的菌株R1,并对它进行16S rDNA的序列分析鉴定菌株R1属于芽孢杆菌属（Bacillus sp.）。菌株R1培养24h时生物量达到最大值,而培养72小时菌株R1的硫酸盐还原活性才达到最大值其中,加了Fe2+的培养基中,硫酸盐还原菌生长明显好于在不加加了Fe2+的培养基中,硫酸盐还原率也明显高于在不加加了Fe2+的培养基中。在所考察的温度范围内,无论培养基中是否含有Fe2+,菌株R1的最适生长温度和最优硫酸盐还原温度都是30℃,在所考察的pH范围内,菌株R1在pH6.5-9范围内生长较好,菌株R1最佳硫酸盐还原pH值是在6.5-7.0之间,R1生长所需最适的硫酸亚铁浓度时1g/L,过高无益。菌株R1最适生长碳源和最优硫酸盐还原的碳源是乳酸钠,最适的氮源是酵母膏+氯化铵。在所考察的硫源范围内,菌株R1可以利用硫酸盐和硫代硫酸盐作为电子受体,但不能利用亚硫酸盐和硫化钠。通过响应曲面优化实验,分别从多个影响菌株R1硫酸盐还原活性的因素中筛选出对菌株R1硫酸盐还原活性影响显著的三个因素,并对各个因素的水平进行优化,实验表明：菌株R1的三个显著因素的最优值分别是：乳酸钠0.95g/L、氯化铵0.14g/L和FeSO4·7H2O 0.13g/L。借助软件的优化分析和计算,建立了二次多项式回归方程以预测生物量；对回归方程进行的实验验证表明,由方程预测的实验结果与实验真实结果之间的相对误差低于1%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 我国湖泊富营养化及蓝藻大面积爆发的严峻形势
• 1.1.2 巢湖富营养化现状
• 1.1.3 巢湖蓝藻的资源化及其过程中存在的问题
• 1.2 脱硫方法概述
• 1.2.1 化学法脱硫
• 1.2.2 物理法脱硫
• 1.2.3 生物脱硫
• 1.3 有机硫的氧化过程
• 1.3.1 脱硫概述
• 1.3.2 脱硫机制
• 1.4 硫酸盐还原过程
• 1.4.1 概述
• 1.4.2 硫酸盐还原菌代谢机理
• 1.5 蓝藻脱硫
• 1.6 本课题研究的目的、意义及主要内容
• 1.6.1 课题研究的目的、意义
• 1.6.2 课题研究的内容
• 1.6.2.1 好氧脱硫微生物的分离筛选及鉴定
• 1.6.2.2 硫酸盐还原菌的筛选分离及鉴定
• 1.6.2.3 单因素影响实验
• 1.6.2.4 响应曲面优化设计实验（Response Surface Methodology,RSM）
• 1.7 实验方案流程图
• 第二章 实验材料、仪器及方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 主要试剂
• 2.1.2 菌种来源
• 2.1.3 培养基
• 2.2 实验仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 DBT测定用标准曲线的绘制
• 2.3.2 DBT去除率（D%）的计算方法
• 2.3.3 生物量的测定方法
• 2.3.4 硫酸根离子浓度的测定方法
• 2.3.5 硫酸盐还原率（R%）的计算方法
• 2.3.6 厌氧条件的控制方法
• 2.3.7 夹层培养方法
• 2.3.8 数据的分析及处理软件
• 第三章 脱硫微生物的分离鉴定及其脱硫活性研究
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 菌种的分离筛选方法
• 3.2.3 菌种鉴定
• 3.2.4 菌株S4的单因素影响实验
• 3.2.5 响应曲面优化实验
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 筛选结果
• 3.3.2 DNA提取与PCR检测结果
• 3.3.3 菌株54的165:DNA序列分析和同源性比较
• 3.3.4 菌株S4单因素影响实验
• 3.3.5 响应曲面实验
• 3.4 本章小结
• 第四章 硫酸盐还原菌的分离鉴定及其特性研究
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验装置
• 4.2.3 菌种的分离纯化方法
• 4.2.4 菌种鉴定方法
• 4.2.5 筛选菌株生长特性的研究方法
• 4.2.6 筛选菌株的硫酸盐还原活性实验
• 4.2.6.1 分析方法
• 4.2.6.2 计算方法
• 4.2.6.3 实验方法
• 4.2.7 响应曲面优化实验
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 筛选结果
• 4.3.2 DNA提取与PCR检测结果
• 4.3.3 16SrDNA序列分析和同源性比较
• 4.3.4 菌株R1的生长特性研究
• 4.3.5 菌株R1的硫酸盐还原活性研究
• 4.3.6 响应曲面优化实验
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学位论文
• 致谢