厌氧生物除磷及其微生物种群结构特性的研究

论文摘要

通过厌氧培养基试验,在厌氧条件下,考察始末总磷的浓度,研究了不同泥源、不同磷源、不同起始磷浓度、不同氮源、不同初始氮磷比、不同碳源、不同初始碳磷比对厌氧除磷的影响,并对各影响因素稳定时期的微生物群落结构进行跟踪研究。试验结果表明:以猪粪、鸡粪、SBR污泥、EGSB厌氧污泥、ASBR污泥和具有同步脱氮生物化学除磷的污泥为泥源的培养基试验中, ASBR污泥为泥源时对总磷去除量最高,其次为EGSB污泥为泥源的培养基。不同泥源稳定培养状态下微生物多样性最丰富,样品相似性不高,其中以ASBR污泥和EGSB污泥为泥源的厌氧培养基的相似性最高。以磷酸氢二钾为磷源时的磷去除效果最佳其次为磷酸二氢钾,最差为六偏磷酸钠。采用磷酸二氢钾为磷源时,随着磷浓度的升高,总磷的去除量增加,当总磷含量高于50mg/L时,总磷去除量不随初始磷浓度的升高而升高,维持16mg/L左右。不同磷源及不同初始磷浓度培养基稳定培养状态下微生物多样性较丰富,磷源培养基样品相似性不高,磷浓度培养基样品相似性较高,磷源试验中以磷酸氢二钾和亚磷酸钠为磷源的厌氧培养基的相似性最低55.4%,磷浓度试验中初始磷浓度为50mg/L时与其它浓度的厌氧培养基的相似性均为70%以上。以氯化铵为氮源时的总磷磷去除率最高,其次为乙酸氨,最差为硝酸钠。采用氯化铵为氮源时,初始氮磷比为1.0时总磷的去除率最高。不同氮源及不同初始氮磷比培养基稳定培养状态下微生物多样性较丰富,样品相似性不高,氮源试验中以氯化铵和蛋白胨为氮源的厌氧培养基的相似性最低44.3%,氮磷比试验中初始氮磷比为0.5和1.0情况下的厌氧培养基的相似性为最差仅为59.7%。以甲醇为碳源时磷去除效果最佳,其次为啤酒和葡萄糖,最差为乙酸钠。不同碳磷比对厌氧培养基系统中总磷和COD去除的影响较大,随着碳磷比的增加,厌氧培养中总磷和COD的去除有所增加,但当达到一定程度时,随着碳磷比的增加,总磷去除率降低,COD去除率增高。5种不同碳源培养基稳定阶段的微生物多样性较丰富,样品相似性较高;8种不同初始碳磷比培养基稳定阶段的微生物多样性较丰富,样品相似性不是很高;初始碳磷比为8、12、16时厌氧培养基样品相似性较高,初始碳磷比为24、30、40时厌氧培养基样品相似性次之。随着培养条件的优化,厌氧培养基总磷的去除率逐渐升高;培养基微生物多样性丰富,相似性相差整体上差异性很大;随着培养条件的优化微生物种群结构在逐渐的变化,微生物种群数逐渐减少,结合常规试验结果可知,条带4、7、12、13、17所代表的微生物种群是厌氧除磷产磷化氢的优势种群,可以用于后续测序种群鉴定。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 水体富营养化的现状及危害
• 1.1.1 水体富营养化的现状
• 1.1.2 水体富营养化的危害
• 1.2 水体中磷的存在形式及除磷方法
• 1.2.1 水体中磷的来源
• 1.2.2 水体中磷的存在形式
• 1.2.3 现有除磷方法
• 1.3 污水生物除磷原理
• 1.3.1 传统生物除磷机理
• 1.3.2 强化生物除磷机理
• 1.3.3 厌氧生物除磷机理
• 1.3.4 厌氧除磷中磷酸盐生物还原反应机理
• 1.4 分子生物学技术在环境微生物研究中的应用现状
• 1.4.1 环境微生物学概述
• 1.4.2 分子生物学概述
• 1.4.3 16S rRNA/rDNA序列分析技术
• 1.4.4 PCR技术
• 1.4.5 变性梯度凝胶电泳技术
• 1.4.6 PCR-DGGE技术在污水处理中的应用
• 1.5 课题研究目的、内容及技术路线
• 1.5.1 课题研究目的及意义
• 1.5.2 课题研究主要内容
• 1.5.3 课题研究技术路线
• 第二章 试验研究材料与方法
• 2.1 试验装置
• 2.2 试验仪器与设备
• 2.2.1 常规试验仪器与设备
• 2.2.2 分子生物学试验仪器与设备
• 2.3 试验材料
• 2.3.1 试验污泥
• 2.3.2 主要试剂及配制方法
• 2.4 试验方法
• 2.4.1 水质分析项目及方法
• 2.4.2 微生物总DNA提取
• 2.4.3 PCR 扩增
• 2.4.4 变形梯度凝胶电泳（DGGE）
• 第三章 厌氧生物除磷种泥的选定
• 3.1 试验用水及实验方案
• 3.1.1 试验用水及水质
• 3.1.2 试验方案
• 3.2 常规试验结果及分析
• 3.2.1 不同泥源对总磷去除的影响
• 3.2.2 不同泥源对氨氮去除的影响
• 3.2.3 不同泥源对COD去除的影响
• 3.3 生物学试验结果与分析
• 3.3.1 总 DNA的提取结果
• 3.3.2 PCR扩增结果
• 3.3.3 DGGE 电泳及图谱分析结果
• 3.4 本章小结
• 第四章 磷对厌氧生物除磷的影响
• 4.1 试验用水及实验方案
• 4.1.1 试验污泥及配水方案
• 4.1.2 试验方案
• 4.2 试验结果及分析
• 4.2.1 磷源对厌氧生物除磷的影响
• 4.2.2 不同磷浓度对厌氧生物除磷的影响
• 4.3 不同磷源的生物学试验结果与分析
• 4.3.1 总DNA的提取结果
• 4.3.2 PCR扩增结果
• 4.3.3 DGGE 电泳及图谱分析结果
• 4.4 不同初始磷浓度的生物学试验结果与分析
• 4.4.1 总DNA的提取结果
• 4.4.2 PCR扩增结果
• 4.4.3 DGGE电泳及图谱分析结果
• 4.5 本章小结
• 第五章 氮对厌氧生物除磷的影响
• 5.1 试验用水及实验方案
• 5.1.1 试验污泥及配水方案
• 5.1.2 试验方案
• 5.2 试验结果及分析
• 5.2.1 氮源对厌氧生物除磷的影响
• 5.2.2 不同氮磷比对厌氧生物除磷的影响
• 5.3 不同氮源的生物学试验结果与分析
• 5.3.1 总DNA的提取结果
• 5.3.2 PCR扩增结果
• 5.3.3 DGGE电泳及图谱分析结果
• 5.4 不同初始氮磷比的生物学试验结果与分析
• 5.4.1 总DNA的提取结果
• 5.4.2 PCR扩增结果
• 5.4.3 DGGE电泳及图谱分析结果
• 5.5 本章小结
• 第六章 有机物对厌氧生物除磷的影响
• 6.1 试验用水及实验方案
• 6.1.1 试验污泥及配水方案
• 6.1.2 试验方案
• 6.2 试验结果及分析
• 6.2.1 有机物对厌氧生物除磷的影响
• 6.2.2 不同碳磷比对厌氧生物除磷的影响
• 6.3 不同碳源的生物学试验结果与分析
• 6.3.1 总DNA的提取结果
• 6.3.2 PCR扩增结果
• 6.3.3 DGGE电泳及图谱分析结果
• 6.4 不同碳磷比的生物学试验结果与分析
• 6.4.1 总DNA的提取结果
• 6.4.2 PCR扩增结果
• 6.4.3 DGGE 电泳及图谱分析结果
• 6.5 各最佳条件下的生物学试验结果与分析
• 6.5.1 PCR扩增结果
• 6.5.2 DGGE电泳及图谱分析结果
• 6.6 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢