电气石强化好氧反硝化菌Pseudomonas sp.T13脱氮效能及机制研究

发布时间：2020-08-25 05:21

【摘要】：传统的脱氮工艺存在工艺流程较长、占地面积大、脱氮全过程须在不同反应器中进行等缺点。本文采用的好氧反硝化菌脱氮具有菌体生长速度快、适应性较强、脱氮效率高等优点,因而视为一种良好的脱氮工艺。电气石作为一种常见的天然硼硅酸盐矿物,能够形成一定的自发电场,且对污染物的降解具有促进作用,故微生物能够在电气石自发电场的作用下提高其活性。本课题基于以上原因展开电气石强化好氧反硝化菌脱氮机制的研究。本课题以好氧反硝化菌Pseudomonas sp.T13和赤峰电气石作为研究对象,旨在通过反应体系中离子运动规律、菌体中酶活力、膜通透性等角度解释电气石促进好氧反硝化过程的机制。同时对反应的动力学和机制进行初步探讨,以期为优化电气石-好氧反硝化脱氮工艺提供理论依据,以指导实际废水处理工艺的优化。电气石具有调节溶液p H的作用,且受电气石投加量、搅拌强度和温度的影响。其调节作用的本质在于,电气石形成的自发电场对溶液中的H+、K+、Na+等离子运动产生了促进作用。电气石在加快离子运动速度的同时,自发电场具有的电势能可转化为活化能供给反应,以促进反应的进行。探究电气石对反硝化菌Pseudomonas sp.T13的生长代谢的促进规律,在2.0 g/L电气石的作用下,好氧反硝化菌的代时缩短至3.78 h,脱氮速率加快。通过测定好氧反硝化菌不同生长时期的总ATP酶活力,发现电气石可以将菌株T13的总ATP酶活力提高2.99倍,同时促进了细胞膜上物质运输速率的加快。由于电气石促进体系内的离子运动速率,单位时间内有更多的底物和营养物质进入细胞参与菌体生长代谢,故使菌体代谢更加旺盛。由于菌体在脱离电气石后,生长代谢水平恢复为纯培养条件下的代谢水平。故证明菌株T13中酶蛋白的构象和基因组不会因经电气石的作用而发生改变,电气石仅促进菌体生长代谢的速率。为量化电气石对好氧反硝化菌T13反硝化过程的影响,进行动力学模型的构建,通过构建模型,考察电气石对菌体生长和底物降解的影响。结果表明,未经电气石刺激和经电气石刺激培养出的菌株T13产率系数Y相差9%,证明了电气石并不会使好氧反硝化菌的脱氮途径和效率发生改变,而是以促进反应速率的方式,加快反硝化作用。
【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】：X703;X172
【图文】：

原理图,脱氮,电化学,微生物

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文物电化学系统脱氮技术研究现状学系统（Bioelectrochemical system, BES）脱氮最ial fuel cell, MFC）发展而来：反应器中阳极微生，生成的电子、质子分别经过外电路和质子交换膜细菌的作用下，硝态氮经过一系列还原反应，最终。

技术路线图,课题研究

本课题研究技术路线图

扫描电镜照片,扫描电镜照片,紫外分光光度法,分析方法标准

析方法验研究的相关水质分析方法以及分析指标列于表表 2-3 常规水质指标分析方法标准方法标纳氏试剂比色法 G紫外分光光度法 H分光光度法 G碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法重铬酸盐法玻璃电极法 GBmonas sp. T13 的培养用的菌株是来自本课题组筛得的好氧反硝化菌 Ps化菌 T13 为短杆状、菌体大小约为 0.75-2.58 μm T13 菌株如图 2-1 所示。

【参考文献】