假单胞菌LZ-4同时还原硝酸盐和六价铬的机理及其应用研究

发布时间：2018-06-16 21:45

  本文选题：假单胞菌 + 反硝化作用　； 参考：《中国矿业大学》2017年硕士论文

【摘要】：硝酸盐与铬作为两种重要的工业原料在工业废水中广泛存在,这两种污染物对人类和其他生命体均有毒害作用,对环境破坏巨大。利用微生物同时将硝酸盐还原为气态氮、将六价铬(Cr(Ⅵ))还原为三价铬(Cr(III))的处理技术是一种前景广泛且低成本的环境友好技术。本论文对实验室前期分离的一株假单胞菌LZ-4进行了同时铬还原和反硝化机理和应用研究,得到的主要结论如下:(1)菌株LZ-4能进行有效的反硝化作用,可利用琥珀酸钠、乙酸钠、柠檬酸钠和葡萄糖作为碳源,最适C/N为10,初始pH范围为6.0-8.0,能够处理浓度高达1000mg/L NO_3~--N。菌株LZ-4能同时还原10 mg/L Cr(Ⅵ)和500 mg/L NO_3~--N或是同时还原20mg/L Cr(Ⅵ)和200 mg/L NO_3~--N,共同处理率高于80%。(2)全基因组测序结果表明菌株LZ-4中存在反硝化与Cr(Ⅵ)还原相关基因,RT-PCR实验结果显示10 mg/L Cr(Ⅵ)能促进反硝化相关基因nirK(67倍)、norB(152倍)和nos Z(207.5倍)的表达。同时,硝酸盐和Cr(Ⅵ)也能相互促进Cr(Ⅵ)和硝酸盐还原酶活性,这种促进现象有利于降低Cr(Ⅵ)对反硝化作用的抑制程度。通过基因组推测的电子转移机理显示,反硝化过程在厌氧条件下与Cr(Ⅵ)还原过程存在直接的电子竞争而形成相互抑制,而在好氧条件下不存在直接的电子竞争。因此,菌株LZ-4在好氧条件下也能够同时还原硝酸盐和Cr(Ⅵ)。(3)在批式膜生物反应器中,经聚乙烯醇-海藻酸钠固定的LZ-4菌株能持续46天去除95%的500 mg/L NO_3~--N,80%的10 mg/L Cr(Ⅵ)和96%的5000 mg/L COD。通过固定化LZ-4菌结合活性污泥处理含Cr(Ⅵ)和硝酸盐废水的实验发现,加入固定化LZ-4菌的污泥对200 mg/L NO3--N和30 mg/L Cr(Ⅵ)的消除率一直保持在100%左右。固定化LZ-4菌使污泥对Cr(Ⅵ)消除的浓度从10mg/L提高到了30mg/L,而加入游离LZ-4菌对污泥的性能影响不明显。同时相比于对照组,固定化LZ-4菌使污泥的生物质浓度提高了50%左右,沉降比(SV)增加了1-2倍。而加入游离LZ-4菌降低了污泥的SV和污泥的絮凝性。(4)直接加入游离细胞不能使菌株LZ-4定植到活性污泥中,通过固定化作用可实现菌株LZ-4在污泥中的成功定植。16SrRNA高通量测序微生物群落结果显示,培养基质是影响污泥群落结构变化的主要因素,在含铬含氮废水中培养35d后,污泥群落的多样性下降。在污泥强化过程中,游离菌组对污泥群落结构没有明显影响。固定化的LZ-4菌增加了污泥群落的多样性,在纲水平上明显改变了污泥群落结构,γ-变形菌纲和α-变形菌纲丰富度分别增加了14.264%和12.271%,而β-变形菌纲和Saprospirae丰度分别降低了26.497%和7.249%。
[Abstract]:As two important industrial raw materials, nitrate and chromium are widely used in industrial wastewater. These two pollutants are toxic to human beings and other living organisms, and cause great damage to the environment. The technology of reducing nitrate to gaseous nitrogen by microorganism and reducing hexavalent chromium (鈪，

本文编号：2028212