反硝化聚磷细菌的分离鉴定及固定化微生物小球的制备

发布时间：2018-04-03 01:07

本文选题：水体富营养化　切入点：反硝化聚磷菌　出处：《福建师范大学》2015年硕士论文

【摘要】：氮、磷含量超标被认为是当前水体富营养化现象的主要成因。以微生物为主体的生物修复技术是开展富营养化水体治理的重要技术,该技术具有成本低廉、操作方便、治理效果显著且不易造成二次污染等优点。筛选具有高效脱氮聚磷能力的微生物是实现富营养化水体有效治理的关键环节。本研究从福州市闽侯县高岐工业园区某工厂排污口淤泥及垃圾渗出液中分离出1株反硝化聚磷菌和1株高效聚磷菌。生理生化特征分析并结合16S rRNA编码基因序列分析对两株菌进行鉴定,二者分别为类产碱假单胞菌(Pseudomonas pseudoalcaligenes)和琼氏不动杆菌(Acinetobacter junii),在GeneBank中的登录号为NR_037000与AB745654,分别将其命名为P. pseudoalcaligenes L7(简称L7)和A. juniiLH4(简称LH4),进一步研究了菌株的生长特性以及理化因素对其脱氮聚磷能力的影响。同时,本研究制备了植物源无患子活性炭,并将其与聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)、菌株L7、菌株LH4与实验室保藏的好氧反硝化菌株A-13联用制备成微生物固定化小球。考察微生物固定化小球对培养基中氮、磷的去除效果,为实际运用于富营养化水体的治理提供理论依据和实验基础。主要的研究结果如下：1、反硝化聚磷菌L7具有较强的反硝化聚磷能力。菌株L7对起始浓度为620mg/L的N03-去除率可达81.65%,对起始浓度为24.5 mg/L的P043-去除率达43.21%。亚硝酸还原为NO是反硝化进程的限速步骤,亚硝酸还原酶的编码基因常作为反硝化菌株的分子标记。经反硝化聚磷菌的铜型亚硝酸还原酶编码基因NirK、细胞色素cdl型亚硝酸还原酶编码基因NirS的基因序列分析,证实菌株L7存在NirK和NirS基因。考察理化因素如摇床转速、pH、温度、碳源等对菌株L7的生长及脱氮聚磷能力的影响,结果表明：在转速为100 r/min时,菌株L7对N03-的去除率最高,为78.85%,对PO43-的去除率为56.1%。当pH为7时菌株L7的脱氮率与除磷率分别达到79.64%与64.14%,pH值低于6时菌株L7的生长受到抑制,菌株L7最适生长温度为30℃,最适碳源为丁二酸钠。2、探讨在不同营养条件下高效聚磷菌LH4的除磷行为。理化因素的研究表明,当碳源为甲酸钠、氮源为(NH4)2 SO4、且C/N在5：1以上时菌体不仅生长良好,除磷率也能稳定在90%左右。菌株生长的适宜pH范围为6-9,温度为30-35℃时菌株生长状态和除磷效果较好。当摇床转速为100 r/min时,菌株的长势最好,除磷效能也最强,最高磷去除效率可达到99.26%。同时,高磷浓度对菌株LH4的生长不产生抑制作用,该菌株能够耐受较高浓度的磷。当磷浓度超过70 mg/L时菌株的除磷效能虽有所降低,但除磷率仍能达到60%左右。这些结果说明菌株LH4具有高效的聚磷能力,可运用于水体富营养化的修复。3、制备植物源无患子活性炭。无患子植物含碳量高、灰分少,是活性炭制备的良好材料。采用磷酸活化法分别以无患子叶、枝、果壳为材料制备的活性炭总孔容都在0.2-0.5 cm3/g之间,平均孔径大小为2 nm左右。以植物无患子为材料制备的活性炭BET比表面积均在500 m2/g以上。其中,以无患子枝制备的活性炭比表面积最大为840.21 m2/g；以无患子叶制备的活性炭比表面积为585.06 m2/g；以无患子果壳制备的活性炭比表面积也可达544.35 m2/g。4、分别以菌株L7、LH4、A-13为固定化微生物,以PVA、SA为固定化载体,加入无患子植物制备的活性炭粉末制备成微生物固定化小球,考察微生物固定化小球的脱氮除磷效果。经检测发现微生物经固定化后仍然具有脱氮聚磷能力,并且对水体中氮、磷的去除效果明显。固定化材料PVA、SA以及活性炭本身对氮、磷也有一定的去除效果,并且无患子果壳制备的活性炭对氮磷的吸附效果最为显著。进一步考察PVA、SA的添加量以及固定化时间对微生物固定化小球脱氮除磷能力的影响。得到了以下结论：(1)随着PVA浓度的增加,固定化小球除磷能力有所下降,而除氮效果几乎不受影响均能达到90%以上。(2)不添加SA时形成的固定化小球颗粒容易黏结,’SA浓度超过3%则小球不易成形。(3)当PVA添加量为4%、SA添加量为1%时制备的固定化小球对氮磷的去除效果最好,对P043-和N03-的去除率分别可达67.43%与91.56%。(4)固定化时间的长短会影响微生物固定化小球的脱氮除磷效果,随着固定化时间的增加固定化小球的脱氮除磷效能有所提高,固定化半个小时以上的小球脱氮除磷效果较好。
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【学位授予单位】：福建师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X172;X52

【参考文献】