海洋镉抗性和自絮凝菌在含盐污水处理中的应用
发布时间：2022-02-21 08:01
近年来,由于工业的快速发展和人民生活水平的不断提高,污水成份变得越来越复杂,处理难度越来越大。由于重金属对微生物的毒性作用和盐度对微生物活性的抑制作用,使得重金属污水和含盐污水的生物处理变的十分困难。而金属冶炼污水、海产养殖污水等污水中同时含有盐度和重金属,这就更加增大了污水处理的难度。目前,对含盐污水和重金属污水的生物处理往往采用筛选抗性功能菌的方法。而深海微生物由于常年生活在高压、高盐、低/高温、黑暗及寡营养等极端环境下,形成了极为特殊的生物结构和代谢机制系统,使得它们具有降解或转化各种有毒有害污染物的巨大潜能,是筛选抗性功能菌的极佳对象。因此,本文从深海底泥中筛选出具有镉抗性的功能菌株和耐盐性的自絮凝功能菌株,并分别将其应用于含镉污水和含盐污水的生物处理,为含盐含镉污水的处理提供可行的方法。该研究可实现对有毒有害污染物的高效低成本去除,进而减少对环境的污染和生态的破坏,具有重要的环境、生态和经济效益。本文通过对自絮凝功能菌EPS的提取,研究了 EPS及其组分蛋白和多糖三者各自对自絮凝的贡献率,然后通过傅立叶红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）等技术以及细菌的Zeta电...
【文章来源】：山东大学山东省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：184 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 重金属污水处理概述
1.1.1 重金属污水来源及特点
1.1.2 含镉污水的处理
1.1.2.1 物理化学法
1.1.2.2 生物法
1.1.2.3 生物强化的动态生物膜技术
1.2 含盐污水处理概述
1.2.1 含盐污水的来源及特点
1.2.2 含盐污水的处理
1.2.2.1 物理化学法
1.2.2.2 生物法
1.2.2.3 反应器的选择
1.3 深海菌在污水处理中的应用
1.4 分子生物技术的应用
1.5 本研究的目的和意义
1.6 本研究的内容
1.7 本研究的技术路线
1.8 本研究的创新点
第二章 材料与方法
2.1 实验试剂
2.2 实验仪器
2.3 培养基
2.4 镉抗性功能菌株及其应用
2.4.1 镉抗性菌及活性污泥的来源
2.4.2 实验装置及流程
2.4.3 荧光原位杂交(FISH)实验
2.4.3.1 荧光探针
2.4.3.2 实验过程中各种溶液及使用液的配制
2.4.3.3 实验步骤
2.5 自絮凝菌的研究及应用
2.5.1 自絮凝菌的筛选
2.5.2 自絮凝菌生物量的测定
2.5.3 自絮凝机理研究
2.5.3.1 EPS提取
2.5.3.2 絮凝试验
2.5.3.3 酶消解实验
2.5.3.4 傅立叶红外光谱和X射线光电子能谱
2.5.3.5 Zeta电位、表面疏水性、粒径和比重的测量
2.5.3.6 自絮凝菌的显微观察
2.5.3.7 X射线衍射(XRD)
2.5.4 自絮凝菌处理合成含盐污水的批次实验
2.5.5 自絮凝菌在反应器连续运行处理含盐污水中的应用
2.5.5.1 絮凝菌种泥的培养
2.5.5.2 实验装置的设计及运行
2.5.5.3 SBRs反应器污泥的SEM观察
2.6 高通置测序
2.6.1 DMBRs污泥样品的制备
2.6.2 SBRs污泥样品的制备
2.6.3 实验步骤
2.6.3.1 DNA的提取及扩增
2.6.3.2 高通量测序流程
2.7 水质分析方法
2.8 数理统计分析
第三章 深海镉抗性菌Ps. sp. SCSE709-6在含镉污水处理中应用的研究
3.1 反应器运行效果
3.2 动态膜的形成
3.3 FISH分析
3.4 生物群落分析
3.4.1 镉对生物群落的影响
3.4.2 生物强化对群落结构的影响
3.5 本章小结
第四章 自絮凝菌Ps.A.X3-1403的筛选及絮凝机理的研究
4.1 自絮凝菌Ps.A.X3-1403的筛选
4.1.1 自絮凝菌的筛菌实验
4.1.2 自絮凝菌菌属的鉴定
4.1.3 自絮凝菌生物量的测定
4.1.4 自絮凝菌的形貌观察
4.1.4.1 革兰氏染色结果
4.1.4.2 AFM和SEM观察
4.1.4.3 TEM观察
4.1.4.4 XRD分析
4.2 自絮凝菌Ps.A.X3-1403的絮凝机理
4.2.1 EPS的产率和组成
4.2.2 EPS在自絮凝过程中的作用
4.2.3 蛋白和多糖在自絮凝过程中各自的贡献率
4.2.4 EPS的化学结构分析
4.2.4.1 FTIR分析
4.2.4.2 XPS分析
4.2.5 Zeta电位
4.2.6 自絮凝菌表面疏水性、粒径和比重的分析
4.2.7 自絮凝机理阐述
4.3 本章小结
第五章 自絮凝菌Ps.A.X3-1403处理合成含盐污水的研究
5.1 处理效果
5.1.1 COD的去除效果
5.1.2 NH_4~+-N的去除效果
5.1.3 TN的去除效果
5.1.4 TP的去除效果
5.2 沉降效果
5.2.1 絮凝效率的变化
5.2.2 细菌表面疏水性的变化
5.2.3 粒径d_(50)的变化
5.3 本章小结
第六章 自絮凝菌P.A.X3-1403在SBR反应器连续运行处理含盐污水中的应用研究
6.1 SBRs反应器连续运行的处理效果
6.1.1 COD的去除效果
6.1.2 NH_4~+-N的去除效果
6.1.3 TN的去除效果
6.1.4 TP的去除效果
6.1.5 出水浊度的变化
6.2 SBRs反应器的污泥特性
6.2.1 污泥MLSS和MLVSS的变化
6.2.2 污泥SVI_5的变化
6.2.3 污泥粒径的变化
6.2.4 污泥比重的变化
6.2.5 污泥SEM-EDS分析
6.3 SBRs反应器群落结构分析
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的文章目录
攻读博士学位期间申请专利目录
攻读博士学位期间获得的奖励
附录一
附录二
附录三
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]含镉废水处理技术研究进展[J]. 常艳丽. 净水技术. 2013(03)
[2]含镉废水处理方法的比较[J]. 沈萍,朱国伟. 污染防治技术. 2010 (06)
[3]海洋微生物研究的回顾与展望[J]. 郑天凌,田蕴,苏建强,李可,刘慧杰,杨小茹,郑伟,王桂忠,李少菁. 厦门大学学报(自然科学版). 2006(S2)
[4]含镉废水处理现状及其生物处理技术的进展[J]. 王璞,闵小波,柴立元. 工业安全与环保. 2006(08)
[5]深海微生物的研究进展[J]. 赵昌会,叶德赞,魏文铃. 微生物学通报. 2006(03)
[6]深海微生物的研究开发[J]. 肖湘,王风平. 中国抗生素杂志. 2006(02)
[7]酸改性膨润土处理含镉（Ⅱ）废水[J]. 王代芝,黄育刚. 无机盐工业. 2005(02)
[8]重金属废水的危害及治理[J]. 梅光泉. 微量元素与健康研究. 2004(04)
[9]含镉废水处理技术现状及发展[J]. 邱廷省,成先雄,郝志伟,罗仙平. 四川有色金属. 2002(04)
[10]用壳聚糖除去溶液中微量镉（Ⅱ）的研究[J]. 唐兰模,沈敦瑜,符迈群,黄焕利. 化学世界. 1998(10)
硕士论文
[1]胞外聚合物对活性污泥沉降性能影响机制研究[D]. 刘振超.青岛理工大学 2015
[2]深海高效除镉菌株的筛选及其镉去除特性研究[D]. 马玉洪.山东大学 2012
本文编号：3636836
【文章来源】：山东大学山东省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：184 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 重金属污水处理概述
1.1.1 重金属污水来源及特点
1.1.2 含镉污水的处理
1.1.2.1 物理化学法
1.1.2.2 生物法
1.1.2.3 生物强化的动态生物膜技术
1.2 含盐污水处理概述
1.2.1 含盐污水的来源及特点
1.2.2 含盐污水的处理
1.2.2.1 物理化学法
1.2.2.2 生物法
1.2.2.3 反应器的选择
1.3 深海菌在污水处理中的应用
1.4 分子生物技术的应用
1.5 本研究的目的和意义
1.6 本研究的内容
1.7 本研究的技术路线
1.8 本研究的创新点
第二章 材料与方法
2.1 实验试剂
2.2 实验仪器
2.3 培养基
2.4 镉抗性功能菌株及其应用
2.4.1 镉抗性菌及活性污泥的来源
2.4.2 实验装置及流程
2.4.3 荧光原位杂交(FISH)实验
2.4.3.1 荧光探针
2.4.3.2 实验过程中各种溶液及使用液的配制
2.4.3.3 实验步骤
2.5 自絮凝菌的研究及应用
2.5.1 自絮凝菌的筛选
2.5.2 自絮凝菌生物量的测定
2.5.3 自絮凝机理研究
2.5.3.1 EPS提取
2.5.3.2 絮凝试验
2.5.3.3 酶消解实验
2.5.3.4 傅立叶红外光谱和X射线光电子能谱
2.5.3.5 Zeta电位、表面疏水性、粒径和比重的测量
2.5.3.6 自絮凝菌的显微观察
2.5.3.7 X射线衍射(XRD)
2.5.4 自絮凝菌处理合成含盐污水的批次实验
2.5.5 自絮凝菌在反应器连续运行处理含盐污水中的应用
2.5.5.1 絮凝菌种泥的培养
2.5.5.2 实验装置的设计及运行
2.5.5.3 SBRs反应器污泥的SEM观察
2.6 高通置测序
2.6.1 DMBRs污泥样品的制备
2.6.2 SBRs污泥样品的制备
2.6.3 实验步骤
2.6.3.1 DNA的提取及扩增
2.6.3.2 高通量测序流程
2.7 水质分析方法
2.8 数理统计分析
第三章 深海镉抗性菌Ps. sp. SCSE709-6在含镉污水处理中应用的研究
3.1 反应器运行效果
3.2 动态膜的形成
3.3 FISH分析
3.4 生物群落分析
3.4.1 镉对生物群落的影响
3.4.2 生物强化对群落结构的影响
3.5 本章小结
第四章 自絮凝菌Ps.A.X3-1403的筛选及絮凝机理的研究
4.1 自絮凝菌Ps.A.X3-1403的筛选
4.1.1 自絮凝菌的筛菌实验
4.1.2 自絮凝菌菌属的鉴定
4.1.3 自絮凝菌生物量的测定
4.1.4 自絮凝菌的形貌观察
4.1.4.1 革兰氏染色结果
4.1.4.2 AFM和SEM观察
4.1.4.3 TEM观察
4.1.4.4 XRD分析
4.2 自絮凝菌Ps.A.X3-1403的絮凝机理
4.2.1 EPS的产率和组成
4.2.2 EPS在自絮凝过程中的作用
4.2.3 蛋白和多糖在自絮凝过程中各自的贡献率
4.2.4 EPS的化学结构分析
4.2.4.1 FTIR分析
4.2.4.2 XPS分析
4.2.5 Zeta电位
4.2.6 自絮凝菌表面疏水性、粒径和比重的分析
4.2.7 自絮凝机理阐述
4.3 本章小结
第五章 自絮凝菌Ps.A.X3-1403处理合成含盐污水的研究
5.1 处理效果
5.1.1 COD的去除效果
5.1.2 NH_4~+-N的去除效果
5.1.3 TN的去除效果
5.1.4 TP的去除效果
5.2 沉降效果
5.2.1 絮凝效率的变化
5.2.2 细菌表面疏水性的变化
5.2.3 粒径d_(50)的变化
5.3 本章小结
第六章 自絮凝菌P.A.X3-1403在SBR反应器连续运行处理含盐污水中的应用研究
6.1 SBRs反应器连续运行的处理效果
6.1.1 COD的去除效果
6.1.2 NH_4~+-N的去除效果
6.1.3 TN的去除效果
6.1.4 TP的去除效果
6.1.5 出水浊度的变化
6.2 SBRs反应器的污泥特性
6.2.1 污泥MLSS和MLVSS的变化
6.2.2 污泥SVI_5的变化
6.2.3 污泥粒径的变化
6.2.4 污泥比重的变化
6.2.5 污泥SEM-EDS分析
6.3 SBRs反应器群落结构分析
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的文章目录
攻读博士学位期间申请专利目录
攻读博士学位期间获得的奖励
附录一
附录二
附录三
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]含镉废水处理技术研究进展[J]. 常艳丽. 净水技术. 2013(03)
[2]含镉废水处理方法的比较[J]. 沈萍,朱国伟. 污染防治技术. 2010 (06)
[3]海洋微生物研究的回顾与展望[J]. 郑天凌,田蕴,苏建强,李可,刘慧杰,杨小茹,郑伟,王桂忠,李少菁. 厦门大学学报(自然科学版). 2006(S2)
[4]含镉废水处理现状及其生物处理技术的进展[J]. 王璞,闵小波,柴立元. 工业安全与环保. 2006(08)
[5]深海微生物的研究进展[J]. 赵昌会,叶德赞,魏文铃. 微生物学通报. 2006(03)
[6]深海微生物的研究开发[J]. 肖湘,王风平. 中国抗生素杂志. 2006(02)
[7]酸改性膨润土处理含镉（Ⅱ）废水[J]. 王代芝,黄育刚. 无机盐工业. 2005(02)
[8]重金属废水的危害及治理[J]. 梅光泉. 微量元素与健康研究. 2004(04)
[9]含镉废水处理技术现状及发展[J]. 邱廷省,成先雄,郝志伟,罗仙平. 四川有色金属. 2002(04)
[10]用壳聚糖除去溶液中微量镉（Ⅱ）的研究[J]. 唐兰模,沈敦瑜,符迈群,黄焕利. 化学世界. 1998(10)
硕士论文
[1]胞外聚合物对活性污泥沉降性能影响机制研究[D]. 刘振超.青岛理工大学 2015
[2]深海高效除镉菌株的筛选及其镉去除特性研究[D]. 马玉洪.山东大学 2012
本文编号：3636836
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