【摘要】：目前,富營養(yǎng)化是普遍存在的水體污染問題。磷是富營養(yǎng)化的限制性因素,因此,除磷是從源頭解決富營養(yǎng)化問題的關(guān)鍵之一。其中,以聚磷菌為主要作用微生物的生物除磷方法以其安全高效的性能成為應(yīng)用最廣泛的除磷技術(shù)。多數(shù)聚磷菌的研究著眼于中溫區(qū)域,對(duì)低溫聚磷菌的研究較少,低溫菌種數(shù)量及質(zhì)量有待提高。本實(shí)驗(yàn)以篩選高效嗜冷聚磷菌應(yīng)用于低溫環(huán)境中除磷為目的,對(duì)所篩菌株在低溫(15℃)條件下對(duì)其進(jìn)行聚磷特性研究,包括生長趨勢(shì)、攝磷特征、攝磷能力、攝磷條件優(yōu)化及固定化方面的研究。1.以山東省煙臺(tái)市福山區(qū)塔頂山山洞淤泥為樣品,首先通過富集、劃線培養(yǎng)分離菌株;然后利用藍(lán)白斑篩選法初篩,篩選具備攝磷能力的嗜冷聚磷菌;之后通過內(nèi)聚物染色復(fù)篩,篩選攝磷能力較強(qiáng)的菌株;最后通過測定15℃條件下的攝磷率定量各菌株的嗜冷攝磷能力,選取攝磷率超過80%的5株菌作為后續(xù)實(shí)驗(yàn)對(duì)象。篩選出的菌株經(jīng)16S rDNA分子生物學(xué)鑒定、形態(tài)學(xué)觀察及生理生化特征試驗(yàn),確立3株菌為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。其中,A39屬于不動(dòng)桿菌屬(Acinetobacter)、B12屬于拉烏爾菌屬(Raoultella)、C8屬于假單胞菌屬(Pseudomonas)。2.對(duì)三株菌分別進(jìn)行低溫條件下(15℃)攝磷能力方面的特性研究:三株菌于聚磷培養(yǎng)基中低溫培養(yǎng),測定上清PO_4~(3-)-P的含量隨培養(yǎng)時(shí)間的變化趨勢(shì)。以初始磷濃度為5 mg/L的實(shí)驗(yàn)組為例,發(fā)現(xiàn)三株菌的攝磷趨勢(shì)為先快速攝取后緩慢釋放,因此,各菌株對(duì)水體中磷的去除作用并非時(shí)間越長越好;對(duì)三株菌于不同初始濃度下測定培養(yǎng)24 h時(shí)的攝磷率、攝磷量以及菌株含磷量。結(jié)果顯示:攝磷能力A39B12C8,其中A39菌株攝磷能力優(yōu)異,菌體含磷量達(dá)到8.87%,在初始磷濃度為2、5、10 mg/L的聚磷培養(yǎng)基中低溫培養(yǎng),攝磷率分別達(dá)到99.43%、96.26%、67.44%,攝磷量分別為1.989 g、4.813 g、6.744 g。3.通過單因素與響應(yīng)面法對(duì)菌株A39進(jìn)行攝磷能力優(yōu)化:通過對(duì)5個(gè)因素的單因素條件優(yōu)化,結(jié)合軟件Minitab 17因素顯著性分析,得出pH、溫度、接種量三因素對(duì)于攝磷率變化關(guān)系顯著;利用BBD以pH、溫度、接種量三因素設(shè)計(jì)響應(yīng)面方案,實(shí)施此方案,綜合響應(yīng)面試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果與實(shí)際情況,確定A39菌株在pH 6.0、溫度15℃、接種量4%時(shí)為最適攝磷條件,驗(yàn)證此條件,攝磷率達(dá)71.99%,證明響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果可信度高。4.利用牛津杯法確定A39、B12、C8三株菌間拮抗作用不顯著,通過測定不同復(fù)配比例的復(fù)合菌的攝磷率進(jìn)行比較,結(jié)果表明,A39:B12:C8復(fù)配比例為2:1:1時(shí)攝磷效果最佳,攝磷率為73.69%,因此選用此比例復(fù)配嗜冷聚磷復(fù)合菌。5.PVA-SA用作包埋載體、氧化石墨烯量子點(diǎn)-磁性殼寡糖溶液用作吸附材料、氯化鈣/飽和硼酸溶液用作交聯(lián)劑,復(fù)配復(fù)合菌作為固定化微生物,利用包埋共吸附的方法制備復(fù)合菌固定化小球。通過L_9(3~4)正交實(shí)驗(yàn)得出高效嗜冷聚磷復(fù)合菌固定化小球最佳配制比例:每100 mL體系中含PVA 6 g、SA 2 g、磁性殼寡糖溶液18 mL、氧化石墨烯量子點(diǎn)2 g、復(fù)合菌濕菌體5 g,交聯(lián)劑為3%氯化鈣/飽和硼酸溶液。對(duì)高效嗜冷聚磷復(fù)合菌固定化小球性能進(jìn)行測定:(1)搖床培養(yǎng)15 d,破損率為6%,證明其穩(wěn)定性強(qiáng),可多次使用;(2)于10 mg/L聚磷培養(yǎng)基中低溫(15℃)培養(yǎng)24 h時(shí),測定攝磷率為75.6%,對(duì)比復(fù)合菌相同條件下的的攝磷率提升1.91%。6.實(shí)驗(yàn)室條件下,對(duì)高效嗜冷聚磷復(fù)合菌固定化小球應(yīng)用于15℃條件下實(shí)際養(yǎng)殖水體中的攝磷能力進(jìn)行測定,對(duì)于初始TP濃度為0.765 mg/L的養(yǎng)殖水體,培養(yǎng)30 h后攝磷率為77.92%,此時(shí)水體TP含量為0.169 mg/L,出水達(dá)到Ⅲ類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);與此同時(shí),在TP濃度為8.26 mg/L的養(yǎng)殖水中培養(yǎng)3 d后,攝磷率僅為42.43%。因此,在實(shí)際應(yīng)用中,單獨(dú)使用本實(shí)驗(yàn)制備固定化產(chǎn)物適宜低溫條件下的低磷污水的處理。
【圖文】：

主要河流流域水質(zhì)狀況

富營養(yǎng)化水體的形成Fig1-2Formationofeutrophicwater
【學(xué)位授予單位】：曲阜師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X52;X172

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2638281