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采用不同菌群挂膜的生物膜填料塔对甲醛废气降解性能及群落结构比对研究

发布时间:2017-06-26 20:07

  本文关键词:采用不同菌群挂膜的生物膜填料塔对甲醛废气降解性能及群落结构比对研究,,由笔耕文化传播整理发布。


【摘要】:甲醛(Formaldehyde)废气是指一种来源广泛,对人体危害极大的空气污染物,其对室内空气的污染尤为显著,近年来已受到人们的普遍关注。在甲醛废气的治理技术中,生物法是一种经济、高效、简易且节能环保的技术,在甲醛废气处理过程中具有很好的潜力,已逐渐成为了人们研究的热点。微生物是生物法降解甲醛废气的关键,对甲醛降解菌群进行全面、深入和系统的研究将为生物法的发展及其实际运用提供参考和理论基础,具有重要的意义。本研究分别利用自行培养的甲醛降解菌株和活性污泥驯化菌群对生物膜填料塔挂膜(塔1、塔2),在不同条件下研究两塔对甲醛废气的降解性能,并定期采集塔内生物膜样品进行高通量测序分析,以研究甲醛降解微生物群落结构特征及其演替情况,并从中筛选出高效甲醛降解菌。主要研究内容和结果如下:(1)两塔净化率分别于挂膜第5和第7天达到100%,并且一直保持稳定。两塔的生化去除量随挂膜时间而增大,并于第6周后趋于稳定,塔1最高可达20.27mg/L·h,塔2最高到达15.34mg/L·h。(2)两塔降解效率随着进气流量增大呈线性增长,当流量为400L/h时,两塔的生化去除量出现最大值(20.54mg/L·h和15.22mg/L·h);两塔去除效果起初随浓度而增长,当浓度进一步上升,增长变缓而趋于平稳,两塔在浓度811.74mg/m3、673.83mg/m3时生化去除量最大(25.14mg/L·h、19.2mg/L·h);当循环液喷淋量变化时,两塔的净化效率均保持在99%以上且基本保持稳定,生化去除量随着循环液流量的增加而下降。(3)六组样品分别检测得到48532、65230、73071、21572、73401和36174条有效序列和2084、2028、2808、1541、1355、1762个OTUs。(4)各样品中噬氢菌属(Hydrogenophaga)、Methyloversatilis、甲基菌属(Methylobacillus)、嗜甲基菌属(Methylophilus)、假单胞菌属(Pseudomonas)和副球菌属(Paracoccus)为优势菌群。其中,Methyloversatilis、甲基菌属(Methylobacillus)、嗜甲基菌属(Methylophilus)和假单胞菌属(Pseudomonas)是主要的甲醛降解菌群,它们的物种丰度随着挂膜的深入逐渐增加,最终处于优势水平。(5)在Alpha多样性分析中,各样品的Coverage指数值都达到了0.94以上,物种丰度顺序为A3S3A1A2S1S2;多样性从大到小排列为A3A1S1S3A2S2。在Beta多样性分析中,各样本存在一定的差异性,两根生物膜填料塔中的菌落在生长空间与时间方面都对菌群结构有着一定影响。
【关键词】:甲醛废气 生物法 微生物 群落结构 高通量测序
【学位授予单位】:云南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:X701
【目录】:
  • 摘要3-5
  • Abstract5-10
  • 第一章 绪论10-24
  • 1.1 研究目的及意义10-11
  • 1.2 甲醛的污染特性11-13
  • 1.2.1 甲醛的性质11
  • 1.2.2 甲醛废气的来源11-12
  • 1.2.3 甲醛废气对人体的危害12-13
  • 1.3 甲醛废气净化技术的研究概况及应用13-19
  • 1.3.1 物理化学法净化甲醛废气技术13-15
  • 1.3.1.1 吸附技术13
  • 1.3.1.2 膜吸收技术13
  • 1.3.1.3 臭氧氧化技术13-14
  • 1.3.1.4 催化氧化技术14
  • 1.3.1.5 等离子体技术14
  • 1.3.1.6 植物降解技术14-15
  • 1.3.1.7 联合技术15
  • 1.3.2 生物法降解甲醛废气技术15-19
  • 1.3.2.1 生物法降解甲醛的机理及技术方法15-18
  • 1.3.2.2 甲醛降解菌研究现状及其降解效果18-19
  • 1.4 分子生物学技术在微生物群落结构分析中的应用19-22
  • 1.4.1 传统微生物群落结构研究方法19-20
  • 1.4.1.1 荧光原位杂交(FISH)技术19
  • 1.4.1.2 变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术19
  • 1.4.1.3 基因芯片技术19-20
  • 1.4.1.4 传统技术存在的问题及采用新方法的必要性20
  • 1.4.2 高通量测序技术分析微生物群落结构及应用20-22
  • 1.4.2.1 高通量测序技术的出现及其原理20-21
  • 1.4.2.2 高通量测序技术在微生物群落结构分析中的应用21-22
  • 1.5 课题研究内容及技术路线22-24
  • 1.5.1 研究内容22-23
  • 1.5.2 技术路线23-24
  • 第二章 甲醛降解专用菌群与活性污泥驯化菌群对气、液相甲醛的降解性能研究24-38
  • 2.1 实验材料与方法24-28
  • 2.1.1 实验材料24-25
  • 2.1.2 实验方法25-28
  • 2.1.2.1 生物膜填料塔的挂膜26-27
  • 2.1.2.2 生物膜填料塔的运行与维护27
  • 2.1.2.3 生物膜填料塔净化甲醛性能测定27-28
  • 2.2 实验结果分析28-36
  • 2.2.1 气相甲醛净化效率分析28-30
  • 2.2.2 各填料塔生化去除量对比与分析30
  • 2.2.3 甲醛进气流量的变化对各填料塔净化效果影响分析30-32
  • 2.2.4 甲醛进气浓度变化对各填料塔净化效果影响分析32-34
  • 2.2.5 循环液喷淋量对填料塔净化效率的影响分析34-36
  • 2.3 本章小结36-38
  • 第三章 利用高通量测序技术对甲醛降解菌群群落结构研究38-60
  • 3.1 实验准备与方法38-40
  • 3.1.1 样品的采集与准备38
  • 3.1.2 高通量测序方法38-40
  • 3.1.2.1 高通量测序与分析流程38-39
  • 3.1.2.2 实验数据分析方法39-40
  • 3.2 试验结果分析40-58
  • 3.2.1 样本含有效序列及操作分类单元(OTUs)的数目分析40-44
  • 3.2.1.1 数据处理与质控40-41
  • 3.2.1.2 去靶区域外序列和除嵌合体后的有效序列41-42
  • 3.2.1.3 操作分类单元(OTU)分类42-44
  • 3.2.2 各样品物种丰度及菌群结构分析44-52
  • 3.2.2.1 各样品稀释性曲线45-46
  • 3.2.2.2 群落结构分析46-50
  • 3.2.2.3 甲醛降解菌群的识别及其微生物群落结构演替分析50-52
  • 3.2.3 Alpha多样性分析52-56
  • 3.2.4 Beta多样性分析56-58
  • 3.3 本章小结58-60
  • 第四章 结论与展望60-62
  • 4.1 结论60-61
  • 4.2 展望61-62
  • 参考文献62-71
  • 致谢71

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