耐盐水处理功能菌的筛选鉴定及复合菌剂的构建优化

发布时间：2020-05-13 08:58

【摘要】：海水养殖废水中含有大量的氨氮、COD和悬浮物等有害物质,不当的排放会引发近海海域水体富营养化。普通的生物处理方法具有菌种驯化周期长,处理效果差等缺点,因此需要找到一种耐盐性能强、处理效果好的微生物菌剂。本文针对目标污染物筛选出水处理功能菌,选择优秀菌株分别制备了复合型微生物絮凝剂和氨氮降解复合菌剂,并探究其最佳作用条件。本研究从威海市排污口处采集沉积物样品,利用6种培养基分离得到179株菌,对部分菌株进行絮凝、氨氮降解、亚硝态氮降解、硝态氮降解和COD降解能力的测定。并将其中水处理效果明显的17株菌进行分子鉴定,鉴定结果为假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas sp.)8株、适冷杆菌属(Psychrobacter sp.)4株、假丝酵母属(Candida sp.)2株、动性球菌属(Planococcus sp.)1株、芽孢杆菌属(Bacillus sp.)1株和毕赤酵母属(Pichia sp.)1株。由于多功能型菌株S2A15(Planococcus maritimus)兼具絮凝能力和COD降解能力且处理效果较好,因此对其做进一步探究。在絮凝方面,当投加3 mL 10%CaCl_2溶液,2 mL絮凝剂,pH值调节为9时絮凝效果最好,为77.83%,且该絮凝剂在120℃条件下加热后,絮凝率仍可达到65.41%;在降解COD方面,S2A15在28℃条件下处理浓度为400 mg/L COD(盐度3.3%)污水时,其降解率达到最高为76.90%。该菌株可在4-28℃,pH为6-10,盐度为0-18%的条件下生长。本研究创新性的将菌株S2F5(Pseudoalteromonas nigrifaciens)和菌株S2M5(Pseudoalteromonas agarivorans)以1:2的比例构建成复合型絮凝菌,比单株菌的絮凝率分别提高了4.95%和5.42%。通过Plackett-Burman(PB)实验设计和中心组合设计方法(central composite design,CCD)确定复合型絮凝菌发酵培养基的配方为:蔗糖12.82 g/L,磷酸氢二钾4.00 g/L,硫酸镁3.70 g/L,磷酸二氢钾3.00 g/L,氯化钠33.00 g/L,硫酸铵0.52 g/L;通过中心组合设计方法确定复合型絮凝菌的最优培养条件为pH值7.12、接种量4.81%和装液量20.93 mL;确定复合型微生物絮凝剂最佳的絮凝条件为:当加入300μL 10%CaCl_2溶液,2 mL复合型微生物絮凝剂,pH值为6.5时,絮凝率最高达到93.56%,其絮凝率比优化前提高了20.91%。该絮凝剂可处理pH值在5.0-7.5范围内的污水,且具有一定的热稳定性,在100℃条件下加热后絮凝率仍能达到85.57%。将菌株N7(Pichia kudriavzevii)和N9(Candida tropicalis)以1:2的比例构建成氨氮降解复合菌剂,比单株菌的降解率分别提高了13.69%和11.85%。以N7和N9构建的复合菌剂在pH值为3-9,盐度为0-11%的条件下均可以生长,且氨氮降解率均达到90.00%以上;在30℃时该复合菌剂对氨氮的降解率最高达到96.00%。当以玉米叶作为载体时,其吸附复合菌剂菌体的效果最好,活菌数可达到1.1×10~7 cfu/g。本研究表明,复合菌剂在海水养殖废水的处理方面具有很大的应用前景。
【图文】：

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图 1-1 生物脱氮示意图然而随着研究的推进，人们又发现异养型微生物也能发生硝化反应，，称化菌；某些微生物也能在好氧条件下也能进行反硝化作用，称为好氧反甚至有些菌种兼具以上两种能力，称为异养硝化好氧反硝化菌。Zheng[35]一株异养硝化-好氧反硝化细菌在 2℃时，异养硝化和好氧反硝化的能力参数和底物利用能力进行检测，并获得了相应的动力学模型，在初始浓度/L 时，氨氮和硝态氮最大的降解速率分别为 0.076 mg NH4+-N/L/H 和 0.023--N/L/H，在同时存在 2.5 mg/L 的 NH4+-N 和 NO3--N 时，硝酸盐去除率最 0.054 mg NO3--N/L/H（1.86 倍），而 NH4+-N 去除率略有下降。Yang 等花江中分离出一株新种 M-11，为异养硝化-好氧反硝化细菌，在 2℃、C5 的条件下，低营养消耗的 M-11 对氨氮的降解能力达到 98%，在好氧条件 89%的亚硝态氮和 89%硝态氮，厌氧条件下可去除 93%的亚硝态氮和 98氮。He 等[37]人选用 Pseudomonas tolaasii 菌株 Y-11，测定其在 15℃混合下同步硝化反硝化能力，24 h 后氨氮从初始值为 10.99 mg/L 降至检测限以h 后降解了 88%的硝酸盐氮，且未检测到亚硝酸盐氮，探究 Y-11 对低浓度

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实验流程图
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X714

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