焦化废水活性污泥中功能微生物的强化研究

发布时间：2020-07-18 13:33

【摘要】：为了快速、准确地从焦化废水活性污泥中筛选一些功能微生物和一些能激活活性污泥中的功能微生物的激活剂;同时为了探索焦化废水活性污泥中功能微生物对废水生物处理的强化作用。研究通过以下两种种新途径即PCR-DGGE作辅助筛选手段、改进后BIOLOG微平板分别对功能微生物和一些能激活活性污泥中的功能微生物的激活剂进行筛选和研究: 1.通过苯酚富集后平板分离常规筛选法和通过牛肉膏蛋白胨固体培养基、高氏1号固体培养基、完全固体培养基(TYG culture medium)TYG直接平板分离并通过PCR-DGGE从理论上鉴定。结果筛选到两株A1、C1为原生境中主要功能微生物;两株B1、D1为原生境中非主要功能微生物;5株A、B、C、D、F1为原生境中非功能微生物。后经检测结果表明:在活性污泥中分别投加目标功能菌A1、B1、C1、D1、E1进行强化时,系统内COD为600 mg/L的焦化废水分别经40 h、48 h、32 h、40 h、48 h的曝气,COD分别降至128 mg/L、160 mg/L、118 mg/L、156 mg/L、170 mg/L后稳定。当在活性污泥中分别投加目标非功能菌F1、A、B、C、D进行强化时,焦化废水分别经56 h曝气,COD分别降至218 mg/L、216 mg/L、215 mg/L、219 mg/L、217 mg/L后稳定,该结果与对照组降解实验结果基本一致。结果表明:活性污泥中主要功能菌的投加,对活性污泥生物处理的强化效果最为明显;非主要功能菌的投加对废水生物处理起强化效果不佳,不如主要功能菌对活性污泥的强化效果明显。非功能菌的投加对废水生物处理基本无任何强化作用。因此,通过PCR-DGGE作筛选功能微生物辅助手段是一种新的有效的筛选方法,该方法可从PCR-DGGE的图谱上直接预先判断出从原活性污泥生境中筛选到的微生物是否为原活性污泥生境中的功能微生物,避免常规方法筛选到的非主要功能微生物甚至非功能微生物。 2.研究通过改进后的BIOLOG微平板技术从微生物生长繁殖所须的生长因子(氨基酸,碱基)、维生素、大量元素、微量元素中进行筛选。结果筛选到6种焦化废水活性污泥激活剂。后经PCR-DGGE和分子进化树对被激活剂激活后的微生物功能菌进行分析得知γ-Ami,VB12,L-Pro,DL-Ala激活剂极可能分别对活性污泥中Rhodococcus erythropolis,Alcaligenes faecalis,Uncultured Pseudomonas sp.,Pseudomonas sp.苯酚降解功能菌有激活作用;而激活剂A、L-His激活剂极可能分别对活性污泥中Micrococcus Sp.,Uncultured Bacillus sp.非苯酚降解功能菌有激活作用。结果表明:Biolog微平板筛选法简单、方便、占用空间小、耗材少,是多种待筛选的目标物有效的高通量筛选方法。稀土盐是焦化废水活性污泥一特殊激活剂。研究通过PCR-DGGE,构建系统发育树,对不同剂量的稀土盐氯化镧(LaCl_3·3H_2O)对焦化废水活性污泥在TYG培养基中生长进行分子生态学研究以及其生物多样性分析。结果表明低剂量浓度5 mg/L和10 mg/L LaCl_3·3H_2O对焦化废水活性污泥在TYG培养基中生长有一定刺激作用,生物多样性比对照组多;高剂量浓度200 mg/L和400 mg/L LaCl_3·3H_2O对焦化废水活性污泥在TYG培养基中生长有一定抑制作用,生物多样性比对照组少。低剂量浓度5 mg/L和10 mg/L LaCl_3·3H_2O极可能刺激较有代表的微生物类群为未培养微生物Uncultured Pseudomonas sp.(AB076873)、Uncultured Bacillus sp.(EF072899)、Uncultured bacterium clone SR40(DQ298294)及可培养微生物类群bacterium rj11。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：X703
【图文】：

工艺流程图,焦化废水处理,韶钢,工艺流程

图 1-3 韶钢焦化废水处理工艺流程Fig. 1-3 The process flow chart of Shaogang’s coking wastewater treatment.1.4.2 A/O1/O2 工艺中微生物的菌落结构的变化经本课题组研究结果表明：厌氧池、好氧池 O1、好氧池 O2、的 PCR-DGGE 图谱最复杂（如图 1-4），从图谱上可观察到 16 条可见条带图谱；生物多样性指数分别为 1.16和 1.1（图 1-5）,这表明这两个操作单元内微生物种类很多。同时五条较具代表性的条带 A、B、C、D、E 测序结果分别和 Cellulosimicrobium sp. (Accession # DQ352140),Rhodococcus erythropolis PG-03 (Accession # EF443054), Alcaligenes faecalis (Accession #AF287277), uncultured Pseudomonas sp. (Accession # AB076873) and Sphingomonaspaucimobilis (Accession # AY212803) 16S rDNA 的 V3 区同源性为 100%，同时它们在进化树上的发育位置接近（图 1-6）。

好氧池,厌氧池,调节池,活性污泥

华南理工大学博士论文图.1-4 调节池、厌氧池、好氧池 O1、好氧池 O2、沉淀池的活性污泥 PCR-DGGE 图谱Fig.1-4 The banding patterns produced by the PCR-DGGE fingerprint analysis of samples collected fromdifferent locations of the pre-treatment tank, A tank, O1 tank, O2 tank, Sedimentation tank, at the sametime. Lanes 1-2: the pre-treatment tank samples; Lanes 3-4: A tank sample; Lanes 5-6: O1 tank sample;Lanes 7-8: O2 tank sample; Lanes 9-10: sedimentation tank sample图.1-5 A/O/O 工艺中不同工段的生物多样性指数Fig

生物多样性指数,工段,好氧池,工艺

图.1-4 调节池、厌氧池、好氧池 O1、好氧池 O2、沉淀池的活性污泥 PCR-DGGE 图谱nding patterns produced by the PCR-DGGE fingerprint analysis of samplns of the pre-treatment tank, A tank, O1 tank, O2 tank, Sedimentation : the pre-treatment tank samples; Lanes 3-4: A tank sample; Lanes 5-6:ank sample; Lanes 9-10: sedimentation tank sample

【参考文献】