菌株Diaphorobacter polyhydroxybutyrativorans SL-205强化固相反硝化脱氮的效

发布时间：2023-03-09 20:29

　　水体硝酸盐污染已成为世界范围内的主要环境污染之一,严重影响水环境安全和人类健康。目前,生物反硝化是应用最广泛的硝酸盐去除技术。对于低C/N硝酸盐污染水,传统反硝化工艺通常加入甲醇、乙醇等可溶性有机物,以提供反硝化所需的碳源,但存在碳源投加量不足或容易过量的风险,使出水水质恶化。为了克服这些缺点,近年开发了一种新型反硝化工艺一一固相反硝化。并已成功应用于地下水、水产养殖废水等低C/N污染水的硝酸盐去除,但该工艺依然存在启动时间长、反硝化效率低等问题。本研究利用反硝化新菌种DiaphorobacterpolyhydroxybutyrativoransSL-205 强化以聚羟基丁酸戊酸共聚酷[poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxy valerate),PHBV]为碳源的固相反硝化效能,利用分子生物学技术对反应器运行过程中微生物群落动态变化、反硝化功能基因表达水平进行了分析,获得以下结论:首先,对强化菌株SL-205的脱氮性能进行研究。结果表明,该菌株能够利用可溶性碳源乙酸钠、琥珀酸钠和固体碳源PHBV进行反硝化,并且硝酸盐的去除率在99%以上。初始硝态氮浓度为...

【文章页数】：109 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景
        1.1.1 硝酸盐污染的来源
        1.1.2 硝酸盐污染的危害
    1.2 反硝化菌脱氮原理
        1.2.1 反硝化细菌分类
        1.2.2 反硝化细菌的应用
        1.2.3 反硝化过程酶机制研究
    1.3 固相反硝化研究进展
        1.3.1 固体碳源在反硝化工艺中的应用
        1.3.2 固相反硝化系统中微生物群落结构研究
    1.4 生物强化技术
        1.4.1 生物强化技术机理
        1.4.2 生物强化的方式
        1.4.3 生物强化技术在废水处理中的应用
    1.5 研究目的及内容
        1.5.1 研究目的及意义
        1.5.2 研究内容
2 菌株SL-205反硝化效能与脱氮过程分析
    2.1 试验材料与方法
        2.1.1 主要仪器
        2.1.2 试验菌种
        2.1.3 试剂及培养基配制
        2.1.4 反硝化培养方式
        2.1.5 气态及水质指标检测方法
        2.1.6 酶活性测定方法
    2.2 结果分析
        2.2.1 菌株SL-205缺氧反硝化特性研究
        2.2.2 菌株SL-205异养硝化好氧反硝化
        2.2.3 菌株SL-205好氧反硝化性能研究
        2.2.4 菌株SL-205氨氮转化过程
    2.3 讨论
    2.4 本章小结
3 菌株SL-205反硝化分子机制研究
    3.1 材料与方法
        3.1.1 试验材料
        3.1.2 取样方法
        3.1.3 基因组DNA提取
        3.1.4 反硝化基因的扩增及鉴定
        3.1.5 RNA提取及检测
        3.1.6 反转录方法
        3.1.7 定量PCR检测
    3.2 结果分析
        3.2.1 菌株SL-205反硝化酶基因确定
        3.2.2 溶解氧对反硝化基因表达量的影响
    3.3 讨论
    3.4 本章小结
4 基于PHBV固体碳源的生物强化反硝化性能研究
    4.1 试验材料
        4.1.1 固体碳源
        4.1.2 试验废水
        4.1.3 接种物
    4.2 试验装置及运行
    4.3 试验方法
        4.3.1 PHBV降解产物检测
        4.3.2 固相反硝化反应器水质检测方法
        4.3.3 反硝化基因表达量分析
        4.3.4 数据分析方法
    4.4 结果分析
        4.4.1 生物强化反应器的启动
        4.4.2 进水硝酸盐负荷对反硝化效果的影响
        4.4.3 PHBV降解产物分析
        4.4.4 反硝化基因表达量分析
    4.5 讨论
    4.6 本章小结
5 微生物群落结构及碳代谢特征解析生物强化作用机理
    5.1 试验方法
        5.1.1 扫描电镜(SEM)检测方法
        5.1.2 激光共聚焦(CLSM)检测方法
        5.1.3 高通量测序方法
        5.1.4 碳代谢特征分析
        5.1.5 数据作图
    5.2 结果分析
        5.2.1 PHBV表面生物膜形成与特征分析
        5.2.2 生物膜形成过程分析
        5.2.3 物种多样性和丰富度分析
        5.2.4 微生物群落结构分析
        5.2.5 微生物碳代谢特征分析
    5.3 讨论
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
附件



本文编号：3758244