脱氮优势菌群筛选及其固定化应用于河道底泥修复

发布时间：2017-06-15 05:05

  本文关键词：脱氮优势菌群筛选及其固定化应用于河道底泥修复，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文采用高通量测序方法分析河道沉积物中的微生物群落结构,并从沉积物中筛选出高效脱氮菌群,通过对培养基、生长环境等因素的控制进行优化培养,得到脱氮菌富集液,并对混合菌液中的优势菌种进行测序分析。将筛选的优势脱氮混合菌种进行固定化,通过实验室试验,探究固定化微生物小球对底泥的氮素去除效果及机理。(1)高通量测序分析河道(宜兴市东社渎港)沉积物中的微生物群落结构,结果表明：从属于变形菌门(Proteobacteria)(61.61%)的6-变形菌纲(Deltaproteobacteria)(19.92%)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)(17.46%).γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria) (12.33%)是沉积物中的主要细菌类群。厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)等细菌类群也是样品中的主要细菌类群,与其他淡水湖泊沉积物微生物多样性类似。在属的水平上,检测到的菌种序列占测序总序列的22.45%。其中,脱氮细菌占已测序列的6.17%,且异养硝化和好氧反硝化菌序列占总序列的1.67%。(2)以河道沉积物为初始菌种源,经过多次富集、筛选培养,得到的混合菌液中假单胞菌属(Pseudomonas)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、牦牛瘤胃菌(Proteiniclasticum)、无色细菌属(Achromobacter)、嗜甲基菌属(Methylobacillus)为优势菌群,约占细菌总量的94.43%。其中,假单胞菌属(Pseudomonas)从属于γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria),约占优势脱氮菌群的50%,是最主要的优势脱氮菌群。相应的培养条件为：碳源碳酸钙+柠檬酸钠,碳源浓度3/L,温度30℃,pH=8,微量元素0.4m1/L,接种量5%。该混合菌液对总氮、氨氮的去除率分别为84.4%、84.8%。(3)以易于成球、提高活性小球质量和保持微生物活性为目标,对已筛选出的优势菌群的固定化条件进行了研究,得到的优化包埋方案为：凝胶剂中凹凸棒土、CaCO3、SiO2、PVA、海藻酸钠浓度分别取0.6%、0.5%、3.5%、8%、0.25%～1%,其中海藻酸钠质量(g)/菌液体积(ml)在0.05～0.1,饱和H3B03和CaCl2为交联剂,凝胶剂冷却4～5小时后再加入菌液进行交联。(4)比较了菌液、不包埋菌液的微球、包埋菌液的活性微球对氮素的去除效果,不包埋菌液对氮素的去除率约为10%,这是由于PVA微球有一定的吸附作用;菌液对氨氮、总氮的去除率为50.5%、49.3%:活性微球对氨氮、总氮的去除率为68.13%、67.8%。同时,菌液对氮素去除作用前期效果好,而活性微球的去除作用持续时间更长。活性微球的最佳投加量为2.0-2.4kg/m2。研究成果为河道内源污染治理提供了一种可供选择的技术方法。
【关键词】：河道沉积物 固定化微生物 脱氮
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X172;X52
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 底泥沉积物氮素迁移研究9-11
• 1.1.1 底泥-水体氮素迁移规律9-10
• 1.1.2 底泥-水体氮素迁移影响因素10-11
• 1.1.3 氮类的危害11
• 1.2 底泥沉积物中微生物研究11-14
• 1.2.1 沉积物微生物多样性11-12
• 1.2.2 底泥微生物作用12-14
• 1.2.3 底泥疏浚的影响14
• 1.3 河道底泥污染修复技术14-16
• 1.3.1 物理修复14-15
• 1.3.2 化学修复15
• 1.3.3 生物修复15-16
• 1.4 微生物固定化技术16-18
• 1.5 研究目的及意义18-21
• 第二章 材料与方法21-25
• 2.1 材料21-22
• 2.1.1 样品来源21
• 2.1.2 主要试剂21-22
• 2.1.3 实验主要仪器设备22
• 2.2 分析项目及测定方法22-25
• 2.2.1 泥样采集22
• 2.2.2 底泥氮类分析22-23
• 2.2.3 沉积物pH值测定23
• 2.2.4 微生物菌群分析23-25
• 第三章 底泥性质分析25-33
• 3.1 底泥理化性质25
• 3.2 底泥微生物群落多样性分析25-28
• 3.3 东社渎港与其他淡水湖泊沉积物细菌多样性比较分析28-29
• 3.4 从东社渎港沉积物中培养脱氮细菌可行性分析29-32
• 3.4.1 异养硝化微生物相关研究30-31
• 3.4.2 好氧反硝化微生物相关研究31-32
• 3.5 本章小结32-33
• 第四章 优势脱氮菌群的筛选及其培养条件的研究33-45
• 4.1 脱氮菌群筛选方法33
• 4.1.1 菌种来源33
• 4.1.2 优势脱氮菌群筛选33
• 4.1.3 菌种计数33
• 4.2 混合脱氮菌群优化培养方案33-39
• 4.2.1 污泥接种量的选择33-35
• 4.2.2 碳源的选择35-36
• 4.2.3 碳源浓度选择36
• 4.2.4 微量元素浓度的选择36-37
• 4.2.5 pH值的选择37-38
• 4.2.6 温度的选择38-39
• 4.3 优化培养基评价39-40
• 4.3.1 优化培养混合细菌脱氮效果39
• 4.3.2 优化培养混合细菌生长效果39-40
• 4.4 脱氮菌群扩大培养40-41
• 4.5 脱氮混合菌群菌种鉴定41-42
• 4.6 本章小结42-45
• 第五章 活性小球固定化方法的改进45-53
• 5.1 微生物活性小球制备45-46
• 5.1.1 凝胶剂制备45
• 5.1.2 交联剂制备45
• 5.1.3 营养液配制45
• 5.1.4 固定化方法45-46
• 5.2 固定化颗粒包埋性能评价46-47
• 5.2.1 固定化颗粒质量评价46
• 5.2.2 强度的测定46-47
• 5.2.3 PVA颗粒生物活性评价47
• 5.3 固定化方法的改进47-51
• 5.3.1 凝胶剂配比对固定化颗粒质量的影响47-50
• 5.3.2 固定化过程对颗粒质量的影响50
• 5.3.3 不同交联剂对PVA颗粒生物活性影响50-51
• 5.4 本章小结51-53
• 第六章 活性微球修复底泥模拟实验53-59
• 6.1 活性微球修复效果分析53-56
• 6.1.1 上覆水体氨氮54
• 6.1.2 上覆水体总氮54-55
• 6.1.3 底泥总氮55-56
• 6.1.4 底泥氨氮56
• 6.2 最佳投加量的确定56-57
• 6.3 本章小结57-59
• 第七章 结论和建议59-61
• 7.1 结论59-60
• 7.2 建议60-61
• 参考文献61-69
• 致谢69

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