脱氮微生物的筛选及其脱氮性能研究

论文摘要

目前,环境氮素污染问题严重,由此引起的湖泊富营养化污染日趋严重,藻类死亡降解释放三氮物质,使水体中的氮素含量居高不下。采用打捞的方式,将藻类移出水体,降低了水体的氮素水平。而关于打捞蓝藻的资源化处理,国内已在厌氧发酵产沼气方面进行了大量研究。在产沼气过程中,降低产气中的氮气比例、提高甲烷比例成为研究重点。高效脱氮微生物的研究,不仅可应用于氮素环境污染的治理,也可以降低沼气发酵中的氮气比例。本实验目的在于筛选出具有氨化作用、硝化作用与反硝化作用的微生物,研究各微生物的特性,并将其应用于蓝藻脱氮研究中,为实现能源利用提供科学依据与参考。本文以巢湖底泥为菌种来源,筛选分离出氨化细菌、硝化细菌与反硝化细菌。经初筛与复筛选取氨化、硝化、反硝化效果较好的菌株,分别为菌株A5,菌株X5,菌株F3和F6。菌株A5、X5的革兰氏染色结果分别为革兰氏阴性和革兰氏阳性。经过生理生化鉴定和16S rDNA鉴定,硝化细菌X5属于芽孢杆菌属（Bacillus sp.）。菌株X5与枯草芽孢杆菌（Bacillus subtlis）的16S rDNA序列相似性达到100%。通过生物量测定、动力学研究以及初始pH值、温度、接种量等单因子实验分析,氨化细菌A5与硝化细菌X5的实验结果如下：（1）菌株A5在培养24h后达到最大生物量,其氨氮生成率在36h时为最佳。A5氨化作用最佳初始pH值为7.0～8.0,最适温度为35℃左右,最佳接种量为4%。（2）菌株X5在培养16h后生物量和氨氮转化率均达到最高。X5氨氮转化作用的最佳碳源为D-果糖,最佳氮源为草酸铵,最适初始pH值为7.0～8.0,最适温度为25℃-35℃,最佳接种量为6%。将筛选所得的菌株A5、X5、F3和F6按氨化作用、硝化作用与反硝化作用的阶段顺序加入到蓝藻发酵装置中,进行蓝藻脱氮处理。实验结果表明,经过脱氮微生物处理,蓝藻中的氮素含量确有下降；气相色谱测定N2含量升高,最高达到92.23%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 巢湖湖泊富营养化形势
• 1.1.2 资源化利用技术
• 1.2 废水生物脱氮技术
• 1.2.1 传统生物脱氮技术
• 1.2.2 新型生物脱氮技术
• 1.3 氮循环菌的概述
• 1.3.1 氨化细菌
• 1.3.2 硝化细菌
• 1.3.3 反硝化细菌
• 1.4 本课题研究目的、意义与主要内容
• 1.4.1 研究目的、意义
• 1.4.2 研究主要内容
• 第二章 实验材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 主要实验试剂
• 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 总氮、氨氮与硝态氮测定方法
• 2.3.2 脱氮率的测定
• 2.3.3 生物量的测定方法
• 2.3.4 生长曲线的测定方法
• 2.3.5 细菌厌氧培养方法
• 2.3.6 实验数据的分析及处理软件
• 第三章 氨化细菌的筛选分离、鉴定及其脱氮活性研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 氨化细菌的筛选分离
• 3.1.3 氨化细菌的生理生化实验、革兰氏染色及扫描电镜
• 3.1.4 氨化细菌的生长曲线与动力学研究
• 3.1.5 氨化细菌的单因素影响实验
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 氨化细菌的筛选与分离结果
• 3.2.2 氨化细菌A5革兰氏染色、扫描电镜及生理生化鉴定结果
• 3.2.3 氨化细菌生长曲线与动力学研究
• 3.2.4 氨化细菌的单因素实验
• 3.3 本章小结
• 第四章 硝化细菌的筛选分离、鉴定及其脱氮性能研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 硝化细菌的筛选分离
• 4.1.3 硝化细菌的生理生化实验与分子鉴定
• 4.1.4 硝化细菌的生长曲线与动力学研究
• 4.1.5 硝化细菌的单因素影响实验
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 硝化细菌的筛选与分离结果
• 4.2.2 硝化细菌的生理生化鉴定结果
• 4.2.3 菌株X5的分子鉴定结果
• 4.2.4 菌株X5的生长曲线与动力学研究
• 4.2.5 菌株X5的单因素实验
• 4.3 本章小结
• 第五章 反硝化细菌的筛选分离
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 实验材料
• 5.1.2 反硝化细菌的筛选分离
• 5.2 反硝化细菌筛选分离结果
• 5.3 本章小结
• 第六章 脱氮微生物在蓝藻发酵过程中的应用初探
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 实验材料
• 6.1.2 蓝藻脱氮实验设计
• 6.1.3 发酵过程测定项目与方法
• 6.2 结果与讨论
• 6.2.1 实验模拟结果
• 6.2.2 氨化作用过程
• 6.2.3 硝化作用过程
• 6.2.4 反硝化作用过程
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 工作不足与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文