基于微生物群体感应的菌-丝状藻共生机理与调控研究
发布时间：2021-08-17 13:15
藻类在自然水体自净过程中起重要作用,它们可低成本有效地去除造成水体富营养化的氮磷营养物和重金属等污染物,且活性污泥与微藻能形成耦合共生系统处理污水,解决目前活性污泥法去除污水中有机物及氮磷时曝气能耗过高、剩余污泥处置困难的问题。因此本文基于群体感应现象在无外加曝气条件下,研究了搅拌条件下菌-丝状藻的悬浮共生和静力条件下菌-丝状藻聚集体的培养过程,考察以高丝氨酸内酯类信号分子作为外源添加物质时,对菌-丝状藻共生系统的调控作用;同时建立数学模型对反应器规模的菌-丝状藻系统处理效能进行合理预测,得到研究成果如下:（1）从污水处理厂获取活性污泥在实验室中驯化培养之后的提取物,经过高效液相色谱质谱联用方法检测并与AHLs标准品比对,能够检测出AHLs类似物质。采用驯化后的活性污泥和颤藻碎片以3:1的藻菌比在烧杯中构建无外加曝气装置的动态搅拌菌-丝状藻共生系统,外源信号分子添加浓度分别为0、5、50、200 nmol/L四组,连续运行五天,R1-R4各组COD去除率均达到90%以上,氨氮去除效果与添加信号分子浓度并非呈现出线性关系。（2）静力条件下在10 m L玻璃小瓶中培养菌-丝状藻共生聚集体时...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
AHLs结构式[52]
第二章实验材料与方法11第二章实验材料与方法2.1实验设计本次实验为基于光照培养箱（常州普天，GHP-160）内的静力菌-丝状藻共生体系培养，实验设置如图2.1所示，主要包括具有螺旋口带盖密封玻璃小瓶（22*52mm，有效容积10mL）、可调节强度光源（光强范围）、自动温控设备。图2.1菌-丝状藻共生系统培养实物图Fig2.1Cultivationofalgal-Bacterialsymbioticsystem2.2接种污泥与实验用水表2.1SBR反应器进水中的常量元素与微量元素组成Tab2.1ThemacroelementandmicroelementofinfluentinSBR元素种类成分浓度（mg/L）常量元素CaCl220FeCl36H200.83MgSO47H2O50微量元素Al2(SO4)318H2O0.25ZnSO47H2O0.11MnSO4H2O0.05H3BO40.05CuCl20.05CoCl26H2O0.045NiCl26H2O0.05(NH4)6Mo7O244H2O0.05
第二章实验材料与方法151）生物法：Ren等[86]通过培养信号分子检测菌株KYC55，用TLC薄层色谱法观察显色情况，从而判断好氧颗粒污泥中信号分子的存在。生物法需要培养针对性的特定菌株，且检测对象具有局限性，不适用于本次实验。2）理化法：近年来研究人员已建立GC-MS[87]、HPLC-MS[88]、UPLC-MS[85]的检测方法检测AHLs类物质。由于气相色谱质谱联用将样品击碎加热过程易对实验结果造成影响，本次实验采用液相色谱质谱联用对信号分子标准品及活性污泥提取物进行分析。色谱条件：BEHC18色谱柱（2.1mm×50mm，1.7μm；Waters）；分析时间6.5min；柱温35℃；流速200μL/min；进样体积10μL；流动相：A为含有0.1%（v/v）甲酸和5mmol/L乙酸铵的甲醇，B为含有0.1%（v/v）甲酸和5mmol/L乙酸铵的纯水。梯度洗脱条件：0~1min，50%~60%A；1~2.5min，60%~80%A；2.5~6min，80%~100%A；6~6.1min，100%~50%A；6.1~6.5min，50%A。质谱条件：离子源：电喷雾离子源（ESI）；检测模式：多反应离子监测（MRM）；正离子扫描模式；毛细管电压：3.0kV；毛细管温度：375℃；锥孔电压：30V；分析载气：氮气，流速600L/h；碰撞载气：氩气，流速0.15mL/min。图2.3标准品C6-HSL质谱图Fig2.3MassspectrumofC6-HSL图2.4标准品C8-HSL质谱图
【参考文献】：
期刊论文
[1]pH值和光照强度对颤藻生长及产嗅特征的影响[J]. 朱厚亚,刘波,张凌云,赵莉,张德明. 中国给水排水. 2019(07)
[2]Long-and short-chain AHLs affect AOA and AOB microbial community composition and ammonia oxidation rate in activated sludge[J]. Jie Gao,Yu Duan,Ying Liu,Xuliang Zhuang,Yichen Liu,Zhihui Bai,Wenlin Ma,Guoqiang Zhuang. Journal of Environmental Sciences. 2019(04)
[3]高锰酸钾对藻细胞及胞外有机物的控制效果[J]. 李春梅,许仕荣,王长平,刘凯. 环境工程学报. 2018(07)
[4]生物膜中EPS与微生物的分布及测定[J]. 陈园园,彭党聪. 中国给水排水. 2017(15)
[5]超高效液相色谱-串联质谱法检测微氧生物脱氮菌群酰基高丝氨酸内酯信号分子[J]. 李玖龄,孙凯,孟佳,沈吉敏,齐虹,江雷. 分析化学. 2016(08)
[6]3种载体固定化菌藻共生系统脱氮除磷效果的对比[J]. 傅海燕,许鹏成,柴天,高攀峰,黄国和,陈蕃武. 环境工程学报. 2013(09)
[7]细菌群体感应现象及其在控制膜生物污染中的应用[J]. 叶姜瑜,谭旋,吕冰,陈刚才. 环境工程. 2013(S1)
[8]固定化菌藻系统对污水处理厂出水的深度处理[J]. 严清,高旭,彭绪亚. 环境工程学报. 2012(10)
[9]气相色谱-质谱法检测细菌中N-酰基高丝氨酸内酯类信号分子[J]. 郭秀春,郑立,张魁英,徐鲁燕,王小如. 分析测试学报. 2012(03)
[10]高效液相色谱-串联质谱法同时测定细菌群体感应效应的11种AHLs类信号分子[J]. 马晨晨,李柏林,欧杰,王婧,赵俊虹. 分析化学. 2010(10)
博士论文
[1]常/低温下AHLs类群体感应信号分子对SBBR系统影响的研究[D]. 胡惠秩.哈尔滨工业大学 2017
[2]小球藻与优势共栖异养细菌间的相互作用及其对细菌群体感应信号分子的响应[D]. 毕相东.中国海洋大学 2013
[3]固定化藻类去除污水中氮磷及其机理的研究[D]. 邢丽贞.西安建筑科技大学 2005
硕士论文
[1]基于元胞自动机的好氧颗粒污泥三维多种群数学模型研究[D]. 张帅.合肥工业大学 2017
[2]生物膜法养殖污水处理中群体感应现象的初步研究[D]. 孙颉.中国海洋大学 2012
[3]颤藻生长的限制性生态条件研究[D]. 贺春花.广东海洋大学 2012
[4]城市污水处理菌藻共生系统中影响藻类生长的因素研究[D]. 迟堃.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3347837
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
AHLs结构式[52]
第二章实验材料与方法11第二章实验材料与方法2.1实验设计本次实验为基于光照培养箱（常州普天，GHP-160）内的静力菌-丝状藻共生体系培养，实验设置如图2.1所示，主要包括具有螺旋口带盖密封玻璃小瓶（22*52mm，有效容积10mL）、可调节强度光源（光强范围）、自动温控设备。图2.1菌-丝状藻共生系统培养实物图Fig2.1Cultivationofalgal-Bacterialsymbioticsystem2.2接种污泥与实验用水表2.1SBR反应器进水中的常量元素与微量元素组成Tab2.1ThemacroelementandmicroelementofinfluentinSBR元素种类成分浓度（mg/L）常量元素CaCl220FeCl36H200.83MgSO47H2O50微量元素Al2(SO4)318H2O0.25ZnSO47H2O0.11MnSO4H2O0.05H3BO40.05CuCl20.05CoCl26H2O0.045NiCl26H2O0.05(NH4)6Mo7O244H2O0.05
第二章实验材料与方法151）生物法：Ren等[86]通过培养信号分子检测菌株KYC55，用TLC薄层色谱法观察显色情况，从而判断好氧颗粒污泥中信号分子的存在。生物法需要培养针对性的特定菌株，且检测对象具有局限性，不适用于本次实验。2）理化法：近年来研究人员已建立GC-MS[87]、HPLC-MS[88]、UPLC-MS[85]的检测方法检测AHLs类物质。由于气相色谱质谱联用将样品击碎加热过程易对实验结果造成影响，本次实验采用液相色谱质谱联用对信号分子标准品及活性污泥提取物进行分析。色谱条件：BEHC18色谱柱（2.1mm×50mm，1.7μm；Waters）；分析时间6.5min；柱温35℃；流速200μL/min；进样体积10μL；流动相：A为含有0.1%（v/v）甲酸和5mmol/L乙酸铵的甲醇，B为含有0.1%（v/v）甲酸和5mmol/L乙酸铵的纯水。梯度洗脱条件：0~1min，50%~60%A；1~2.5min，60%~80%A；2.5~6min，80%~100%A；6~6.1min，100%~50%A；6.1~6.5min，50%A。质谱条件：离子源：电喷雾离子源（ESI）；检测模式：多反应离子监测（MRM）；正离子扫描模式；毛细管电压：3.0kV；毛细管温度：375℃；锥孔电压：30V；分析载气：氮气，流速600L/h；碰撞载气：氩气，流速0.15mL/min。图2.3标准品C6-HSL质谱图Fig2.3MassspectrumofC6-HSL图2.4标准品C8-HSL质谱图
【参考文献】：
期刊论文
[1]pH值和光照强度对颤藻生长及产嗅特征的影响[J]. 朱厚亚,刘波,张凌云,赵莉,张德明. 中国给水排水. 2019(07)
[2]Long-and short-chain AHLs affect AOA and AOB microbial community composition and ammonia oxidation rate in activated sludge[J]. Jie Gao,Yu Duan,Ying Liu,Xuliang Zhuang,Yichen Liu,Zhihui Bai,Wenlin Ma,Guoqiang Zhuang. Journal of Environmental Sciences. 2019(04)
[3]高锰酸钾对藻细胞及胞外有机物的控制效果[J]. 李春梅,许仕荣,王长平,刘凯. 环境工程学报. 2018(07)
[4]生物膜中EPS与微生物的分布及测定[J]. 陈园园,彭党聪. 中国给水排水. 2017(15)
[5]超高效液相色谱-串联质谱法检测微氧生物脱氮菌群酰基高丝氨酸内酯信号分子[J]. 李玖龄,孙凯,孟佳,沈吉敏,齐虹,江雷. 分析化学. 2016(08)
[6]3种载体固定化菌藻共生系统脱氮除磷效果的对比[J]. 傅海燕,许鹏成,柴天,高攀峰,黄国和,陈蕃武. 环境工程学报. 2013(09)
[7]细菌群体感应现象及其在控制膜生物污染中的应用[J]. 叶姜瑜,谭旋,吕冰,陈刚才. 环境工程. 2013(S1)
[8]固定化菌藻系统对污水处理厂出水的深度处理[J]. 严清,高旭,彭绪亚. 环境工程学报. 2012(10)
[9]气相色谱-质谱法检测细菌中N-酰基高丝氨酸内酯类信号分子[J]. 郭秀春,郑立,张魁英,徐鲁燕,王小如. 分析测试学报. 2012(03)
[10]高效液相色谱-串联质谱法同时测定细菌群体感应效应的11种AHLs类信号分子[J]. 马晨晨,李柏林,欧杰,王婧,赵俊虹. 分析化学. 2010(10)
博士论文
[1]常/低温下AHLs类群体感应信号分子对SBBR系统影响的研究[D]. 胡惠秩.哈尔滨工业大学 2017
[2]小球藻与优势共栖异养细菌间的相互作用及其对细菌群体感应信号分子的响应[D]. 毕相东.中国海洋大学 2013
[3]固定化藻类去除污水中氮磷及其机理的研究[D]. 邢丽贞.西安建筑科技大学 2005
硕士论文
[1]基于元胞自动机的好氧颗粒污泥三维多种群数学模型研究[D]. 张帅.合肥工业大学 2017
[2]生物膜法养殖污水处理中群体感应现象的初步研究[D]. 孙颉.中国海洋大学 2012
[3]颤藻生长的限制性生态条件研究[D]. 贺春花.广东海洋大学 2012
[4]城市污水处理菌藻共生系统中影响藻类生长的因素研究[D]. 迟堃.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3347837
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