發(fā)布時(shí)間：2018-01-26 22:46

  本文關(guān)鍵詞： 低溫 水源水 氨氮 異養(yǎng)硝化 哈爾濱不動細(xì)菌　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：我國地表水源水中普遍存在氨氮超標(biāo)問題,新的國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5479-2006)對氨氮限值提出了更高的要求。我國大部分地區(qū)冬季水源水溫度低(1~6°C),尤其是黑龍江省,冬季水溫低至1~2°C。盡管折點(diǎn)氯化法可以去除水中氨氮,但由于大量使用氯,增加了制水成本,同時(shí)也提高了消毒副產(chǎn)物產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn),因而影響供水安全性。傳統(tǒng)生物硝化法具有成本低,便于操作等優(yōu)點(diǎn),但是受低溫影響,難以在低于10°C條件下發(fā)揮作用。異養(yǎng)硝化菌具有去除氨氮功能,且相對自養(yǎng)硝化菌而言對溫度變化適應(yīng)性強(qiáng),因此研究利用異養(yǎng)硝化菌的這一特性,可為采用生物法去除低溫水中氨氮提供新途徑。本文從冬季松花江水中分離并獲得了24株低溫異養(yǎng)硝化菌,在研究它們?nèi)コ钡芰Φ脑囼?yàn)中發(fā)現(xiàn),其中一株低溫異養(yǎng)硝化菌HITLi 7T可在2°C水溫條件下對氨氮仍有轉(zhuǎn)化作用。該菌體細(xì)胞呈短桿狀(0.7~1.3μm×0.8~1.4μm),菌落呈乳白色,圓形,不透明,稍凸,邊緣整齊,易挑起,革蘭氏陰性;HITLi 7T不能在37°C生長,不能水解明膠,不能利用己二酸和苯甲酸作為唯一碳源,可以同化β-丙氨酸和丙二酸;主要脂肪酸為C18:1ω9c(41.92%)和C16:1ω7c(32.97%),還含有少量的C10:0(2.98%)、C12:0(3.37%)、C12:0 3OH(3.90%)、C16:0(7.11%)、C18:0(2.41%)和C18:1ω7c(4.82%);HITLi 7T的G+C%為45.5 mol%,16S r DNA與不動細(xì)菌屬內(nèi)其他菌種的相似性為93.5~98.1%。gyr B和rpo B的相似度不到85%,與Acinetobacter lwoffii的DNA-DNA雜交值為36.2%,與Genomic sp.6ATCC17979的雜交值為25.5%。以上結(jié)果證實(shí)了菌株HITLi 7T為不動桿菌屬新菌種,根據(jù)國際命名法則,定名為Acinetobacter harbinensis(哈爾濱不動細(xì)菌)。HITLi 7T作為哈爾濱不動細(xì)菌的模式菌株,已提交至中國普通微生物菌種保藏管理中心(China General Microbiological Culture Collection Center,CGMCC)和韓國典型培養(yǎng)物保藏中心(Korean Collection of Type Culture,KCTC)進(jìn)行保藏。保藏編號分別為CGMCC 1.12528和KCTC 32411。應(yīng)用PCR技術(shù)從低溫異養(yǎng)硝化新菌種HITLi 7T細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)增出了amo A(氨單加氧酶基因)、hao(羥胺氧化酶基因)和nap A(周質(zhì)硝酸鹽還原酶亞基基因)基因;采用硝酸鹽還原法測定了NAP(周質(zhì)硝酸鹽還原酶)活性;應(yīng)用陰離子交換層析和凝膠過濾層析法,分離純化出了AMO(氨單加氧酶)和HAO(羥胺氧化酶)。HITLi 7T的AMO為分子量31 k Da的單體蛋白,在4~15°C可保持較高活性;HAO是分子量約為61 k Da的單體蛋白,在溫度15°C、p H值為7.5酶活性最高,利用鐵氰化鉀作為電子受體,代表性氨基酸序列為LPSGLYQFR、VTVPHEDFIAK和SEFGPLPDQSMHEK。AMO和HAO對低溫異養(yǎng)硝化新菌種HITLi 7T的氨氮轉(zhuǎn)化起關(guān)鍵作用。以人類可能接觸低溫異養(yǎng)硝化新菌種HITLi 7T量的1000倍(1550 mg/kg),通過腹腔注射方式,接觸清潔級6周齡ICR小白鼠,15 d后,小白鼠的體重、生長狀態(tài)、器官發(fā)育、血液指標(biāo)均正常,新菌種HITLi 7T對生物體無強(qiáng)感染性和毒性;以500mg/kg·d的新菌種量經(jīng)口喂養(yǎng)小白鼠,90 d后,小白鼠生長狀況、血液指標(biāo)、器官指標(biāo)均正常,且繁殖2代,低溫異養(yǎng)硝化新菌種HITLi 7T對生物體無潛在危害,且無致畸性;對新菌種HITLi 7T及其代謝物進(jìn)行Ames試驗(yàn),結(jié)果表明,新菌種無致突變風(fēng)險(xiǎn)。以上結(jié)果證實(shí),低溫異養(yǎng)硝化新菌種HITLi 7T是安全的。采用新菌種HITLi 7T(哈爾濱不動細(xì)菌)開展了去除地下水中氨氮的工程化應(yīng)用研究,針對黑龍江省某地下水凈化廠(10000 m3/d)受高氨氮污染的地下水,將新菌種HITLi 7T負(fù)載于錳砂和無煙煤濾料上,構(gòu)建了生物增強(qiáng)濾池。在進(jìn)水水溫6~8°C,進(jìn)水氨氮濃度0.8~3.6 mg/L條件下,生物增強(qiáng)工藝對氨氮的去除率穩(wěn)定于90%以上,最高去除率為99.1%,處理后出水指標(biāo)完全符合國家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用掃描電鏡技術(shù),在無煙煤和錳砂濾料上觀察到了穩(wěn)定的生物膜。采用脫氫酶法測定了生物活性,運(yùn)行234 d后,一級濾池濾料上的生物活性達(dá)167.66 mg/L/g炭和105.61 mg/L/g炭,二級濾池濾料上的生物活性達(dá)96.94 mg/L/g炭和87.59 mg/L/g炭。通過PCR-DGGE分析菌群結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)低溫異養(yǎng)硝化新菌種HITLi 7T可以與土著菌共存,在濾池中形成了穩(wěn)定的菌群結(jié)構(gòu),說明新菌種對低溫水源水中氨氮去除起顯著強(qiáng)化作用。通過以上研究,獲得了可在低溫下轉(zhuǎn)化氨氮的異養(yǎng)硝化新菌種HITLi 7T(哈爾濱不動細(xì)菌),并從其中分離純化出了低溫AMO和HAO,將新菌種HITLi 7T用于處理受高氨氮污染的地下水源水,其在低水溫下對氨氮具有很好的去除能力,以上研究結(jié)果為采用生物法去除低溫水源水中的氨氮提供了理論依據(jù)和新的技術(shù)途徑。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU991.2
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本文編號：1466809