一株N，N-二甲基甲酰胺降解菌的特性及其在SBR系统中的生物强化作用

论文摘要

本研究从医药企业污水处理池的活性污泥中分离得到一株能以二甲基甲酰胺（DMF）为唯一碳、氮源生长的菌株。经形态观察、生理生化实验及16S rRNA基因序列分析,将此菌株初步鉴定为假单胞菌属（Pseudomonas sp.）,命名为DMF-3.对DMF-3的最适生长条件研究发现在碳源利用方面,DMF-3对葡萄糖和麦芽糖的利用率较高,在氮源利用方面,对牛肉膏和蛋白胨两种有机氮源利用率最高。最适生长温度和pH分别为30℃和7.0,通气量对DMF-3生长的影响较小,在0-15g·L-1的NaCl浓度范围内生长较好,最适生长的NaCl浓度是5g.L-1。DMF-3对氨苄青霉素、卡那霉素、氯霉素和红霉素都具有抗性,对庆大霉素比较敏感。当DMF浓度为400mg·L-1,接种量为2%时,菌株能在72小时内完全降解DMF,底物DMF中的氮90%左右被转化为代谢终产物NH4+。降解最适温度为30℃,pH为7.0～7.5,降解速率与初始接种量呈正相关。通过HPLC-MS分析发现DMF降解的主要中间产物为甲酰胺,氯的主要代谢终产物为NH4+。底物广谱性实验表明：菌株DMF-3能在甲酸盐中生长,在甲酰胺中的生长情况优于二甲胺。研究降解菌对不同DMF初始浓度的生物降解情况,并采用反应动力学方程（Monod方程和Haldane方程）拟合其降解过程。结果表明初始DMF质量浓度较低时,遵循Monod方程；初始质量浓度较高时,其降解过程以基质抑制型的Haldane方程为主。为了考察高效菌株生物强化效能,解决DMF废水处理效果差的问题。选择实验室筛选的高效DMF降解菌DMF-3为研究对象,采用生物强化的方法将其投加到SBR反应系统中,考察其对DMF废水的处理能力的改善和负荷提高后对废水COD的去除能力,为工程实用中确定污染物进水浓度及确定水力停留时间提供理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1. DMF的概述
• 1.1 DMF的理化性质
• 1.2 DMF的生产及废水的来源
• 1.3 DMF废水的毒性和危害
• 1.4 DMF的环境标准浓度研究
• 1.5 DMF的广泛应用和发展前景
• 2. DMF废水处理的研究现状
• 2.1 物理法
• 2.2 化学法
• 2.3 生物法
• 3. 生物强化技术在废水处理中的研究
• 3.1 利用常规微生物学手段分离菌株的生物强化
• 3.2 生物强化技术的主要方式
• 3.3 生物强化在废水生物处理中的应用
• 3.4 生物强化技术发展前景
• 4. 研究目的和内容
• 4.1 研究目的和意义
• 4.2 研究思路
• 4.3 研究内容
• 参考文献
• 第二章 DMF降解菌的分离、鉴定与生长条件的研究
• 1. 材料与方法
• 1.1 分离源
• 1.2 试剂与培养基
• 1.3 样品的驯化与菌株的筛选方法
• 1.4 DMF含量的测定
• 1.5 降解菌生物量的测定
• 1.6 DMF降解菌的鉴定
• 2. 结果与分析
• 2.1 富集液的筛选及菌种分离纯化
• 2.2 菌株DMF-3降解性能的验证结果
• 2.3 DMF降解菌的培养及生理生化鉴定
• 2.4 DMF-3的基因组DNA的提取
• 2.5 16S rDNA的扩增
• 2.6 DMF-3系统发育定位
• 2.7 DMF-3的最适生长条件
• 3. 本章小节
• 参考文献
• 第三章 DMF降解菌降解性能及代谢途径的研究
• 1. 材料与方法
• 1.1 供试菌株
• 1.2 试剂与培养基
• 1.3 DMF-3菌株的培养
• 1.4 测定及分析方法
• 1.5 菌株利用DMF的生长降解曲线
• 1.6 DMF起始浓度对菌株降解的影响
• 1.7 接种量对菌株降解DMF的影响
• 1.8 pH对菌株降解DMF的影响
• 1.9 温度对菌株降解DMF的影响
• 1.10 菌株降解DMF的代谢途径的初步研究
• 1.11 菌株底物广谱性测试
• 2. 结果与分析
• 2.1 菌株利用DMF的生长降解曲线
• 2.2 DMF起始浓度对菌株降解的影响
• 2.3 接种量对菌株降解DMF的影响
• 2.4 pH对菌株降解DMF的影响
• 2.5 温度对菌株降解DMF的影响
• 2.6 菌株降解DMF的降解途径研究
• 2.7 菌株DMF-3底物广谱性测试
• 3. 本章小结
• 参考文献
• 第四章 DMF降解菌动力学研究
• 1. DMF降解菌动力学研究内容与方法
• 1.1 动力学研究内容
• 1.2 动力学研究方法
• 2. 结果与分析
• 2.1 降解动力学
• 2.2 生长动力学
• 3. 本章小结
• 参考文献
• 第五章 生物强化SBR系统对DMF废水的处理
• 1. 材料与方法
• 1.1 供试菌株与污泥
• 1.2 实验配水
• 1.3 实验装置
• 1.4 生物强化方法
• 1.5 测定项目与方法
• 2. 结果与分析
• 2.1 生物强化SBR系统的建立及其对COD的去除情况
• 2.2 负荷提高对生物强化SBR系统COD降解率的影响
• 2.3 生物强化SBR系统在一个运行周期内对COD的去除情况
• 3 本章小结
• 参考文献
• 全文总结
• 附录Ⅰ 攻读硕士学位期间发表的论文题目
• 致谢