十二烷基硫酸钠降解菌株的筛选与特性研究

发布时间：2017-04-09 20:08

  本文关键词：十二烷基硫酸钠降解菌株的筛选与特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：十二烷基硫酸钠(SDS),一种阴离子表面活性剂,因为其成本低、起泡性好等特征,是使用最多的洗涤剂成分之一。它广泛应用于家用洗涤剂与工业洗涤剂中,并且是诸多工业工业产品的组成成分。在洗涤剂大量使用的今天,污水处理设施中SDS通常不能处理完全。当排入水体之后,对鱼和水生生物、微生物、蓝藻细菌等都有抑制作用与毒性。本研究在实验室条件下,成功从成都市某污水处理厂的活性污泥中筛选出一株能够以SDS为唯一碳源生长的菌株,命名为SDS-Zh2;继而对该菌的生理生化特征、菌株生长降解SDS的特性进行了系统研究。此外,针对我国寒冷地区污水处理厂冬季水温低,微生物活性低,对污染物的降解代谢活动缓慢等特点。本研究在对菌株的生理生化特性进行系统研究后,对菌株在低温条件下的SDS降解特性进行了研究,并尝试研究提高菌株在低温条件下SDS降解能力。研究结果如下:1.本研究所筛选出的菌株SDS-Zh2是一株能以SDS为唯一碳源生长的菌株,为短杆状革兰氏阴性菌,经16SrDNA序列比对后确定该菌为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。2.菌株SDS-Zh2的最佳生长温度为30℃,在15℃~25℃的温度范围内仍能快速生长,并对SDS进行高效降解,在30℃下的降解速率为121.8 mg/L·h-1。该菌在10℃下SDS降解速率较低(为42.19 mg/L·h-1 SDS),代谢SDS多为维持自身活性,其自身生长缓慢。该菌株在pH为5~9时均能快速生长并高效降解SDS,在pH为7.5时有最佳SDS降解速率。当pH低于4.63或pH大于10的时候几乎无法生存与降解SDS。菌株在降解SDS的过程中,产生的酸性次级代谢产物会使环境pH大幅降低,若pH降低过多则会影响菌株本身的生长与活性。该菌的最佳生长C/N为100:5.22,自身生长所需氨氮较多,但当氨氮浓度高于120mg/L时该菌的生长与SDS降解受到抑制,在氨氮浓度为140 mg/L时,菌株对SDS的降解速率降至84.125 mg/L·h-1。该菌对氨氮的利用全部用于合成自身所需物质,当溶液中SDS浓度极低时无法利用氨氮。虽然该菌生长所需氨氮较多,但在氨氮浓度极低的时仍能通过代谢SDS来维持自身活性。该菌生长的最佳SDS初始浓度为2500 mg/L,在4000 mg/L浓度以下均能高效降解SDS,最高降解速率为136.09 mg/L·h-1 SDS。在SDS浓度大于4000mg/L时受到较大抑制,在浓度大于8000 mg/L时完全丧失对SDS的降解能力。该菌生长与降解SDS均需要在有氧条件下进行,溶解氧过低则降解难以发生,本研究中用摇床转速作为表征溶解氧的参数。结果表明,摇床转速越快,菌株对SDS的降解速率越快,在摇床转速为80rpm时,菌株对SDS的降解速率仅有66mg/L·h-1。综合考虑能耗与菌株的12小时SDS去除率,本研究中最终使用的摇床转速为160rpm。在最佳生长条件下绘制该菌的生长曲线,结果表明该菌的生长速度非常快,在对数生长期其生长速率高达0.127/h。并且研究发现在不同的接种量下,该菌均能快速度过适应期(一般为2~4h),进入对数生长期并开始旺盛的生长代谢活动。3.菌株经15℃驯化后,在15℃下有最佳最佳生长速率与SDS降解速率,为120.5 mg/L·h-1 SDS。但驯化后的菌株在25℃~30℃的生长状况不如驯化之前,表明15℃驯化后菌株已完全适应15℃的温度条件。菌株驯化前后在10℃下的生长速率与SDS降解速率变化不大。在低温(10℃)条件下,通过增加菌株接种量、添加丁二酸钠或硝酸钾可提升菌株对SDS的降解速率,达到40.76mg/L·h-1。本研究成功筛选出能以SDS为唯一碳源生长的菌株Pseudomonas sp.SDSZh2。与国内外相关研究中的SDS降解菌对比,本研究所筛选菌株具有温度与pH适应范围广、低温(10℃)下SDS降解速度快、SDS耐受性高、C/N与污水处理厂活性污泥相近、生长适应期短、生长速度快等优势。表明该菌在实际工程应用中具有多种优势,其应用前景广阔。本研究中通过生物强化技术提高了菌株在低温下对SDS的降解能力,研究了采取不同措施时菌株在低温下SDS降解性能的改变,为SDS降解菌的进一步研究、实际SDS废水的微生物处理研究、利用生物强化技术处理低温废水等提供了参考与指导。
【关键词】：十二烷基硫酸钠 微生物降解 生长特性 低温降解
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X172
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-27
• 1.1 课题来源与研究背景、目的和意义11-12
• 1.1.1 课题来源11
• 1.1.2 研究目的与意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-23
• 1.2.1 SDS降解菌种类12-13
• 1.2.2 微生物降解SDS的影响因素13-18
• 1.2.3 SDS降解途径18-20
• 1.2.4 工程应用20
• 1.2.5 生物强化技术20-23
• 1.2.6 生物降解的优点与存在的问题23
• 1.3 研究内容方法与技术路线23-26
• 1.4 主要成果与认识26-27
• 第2章 SDS降解菌的筛选及鉴定27-35
• 2.1 主要试验仪器与检测方法27-28
• 2.1.1 试验仪器27
• 2.1.2 检测方法27-28
• 2.2 菌株的分离纯化28-29
• 2.2.1 培养基28-29
• 2.2.2 分离纯化29
• 2.3 菌株的筛选29-30
• 2.3.1 筛选方法29
• 2.3.2 筛选结果29-30
• 2.4 菌株的鉴定30-34
• 2.4.1 形态观察30
• 2.4.2 革兰氏染色30-31
• 2.4.3 16SrDNA序列31-34
• 2.5 小结34-35
• 第3章 SDS-Zh2生长特性研究35-49
• 3.1 试验方法35-37
• 3.1.1 最佳温度35
• 3.1.2 最佳pH35-36
• 3.1.3 最佳接种量36
• 3.1.4 最佳氨氮浓度（C/N）36
• 3.1.5 最佳摇床转速（DO）36-37
• 3.1.6 最佳底物浓度37
• 3.1.7 生长曲线37
• 3.2 结果分析37-47
• 3.2.1 最佳温度37-38
• 3.2.2 最佳pH38-40
• 3.2.3 最佳接种量40-41
• 3.2.4 最佳氨氮浓度41-44
• 3.2.5 最佳摇床转速（DO）44-45
• 3.2.6 最佳底物浓度45-46
• 3.2.7 生长曲线46-47
• 3.3 小结47-49
• 第4章 低温下SDS-Zh2降解性能优化研究49-56
• 4.1 SDS-Zh2在 15℃驯化后的降解性能研究49-50
• 4.1.1 试验方法49
• 4.1.2 结果分析49-50
• 4.2 SDS-Zh2在 10℃驯化后的SDS降解性能研究50-51
• 4.2.1 试验方法50-51
• 4.2.2 结果分析51
• 4.3 10℃下SDS-Zh2的SDS降解性能优化研究51-54
• 4.3.1 试验方法51-52
• 4.3.2 结果分析52-54
• 4.4 小结54-56
• 结论56-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-64
• 攻读学位期间取得学术成果64

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