本文關(guān)鍵詞：胞外聚合物在海洋高效除磷菌株Shewanella sp.除磷中的作用研究

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【摘要】：隨著工業(yè)的不斷發(fā)展使得對(duì)磷礦的開(kāi)采越發(fā)嚴(yán)重,自然磷礦資源也越加匱乏。因此,實(shí)現(xiàn)廢水中磷的有效回收利用是降低自然磷礦資源消耗的有力途徑之一�；钚晕勰喾ㄊ菄�(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的生物除磷方法。在活性污泥系統(tǒng)中,聚磷菌在厭氧-好氧交替條件下實(shí)現(xiàn)磷的超量攝取使溶液中的磷以聚磷的形式儲(chǔ)存在胞內(nèi),從而達(dá)到除磷的目的,然而這種除磷形式不利于磷的回收,同時(shí)難以應(yīng)對(duì)高鹽等復(fù)雜的水質(zhì)條件。因此需尋求新的除磷方法以克服傳統(tǒng)生物除磷途徑所存在的這些缺陷。由于海洋具有高鹽等特點(diǎn),海洋中微生物自身具有耐鹽的性能,因此如果利用海洋微生物進(jìn)行廢水中磷的去除具有重大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。胞外聚合物(EPS)可以有效吸附廢水中的磷或者誘導(dǎo)形成金屬磷酸鹽沉淀,磷在胞外的積累有利于實(shí)現(xiàn)磷的回收,因此EPS在聚磷菌除磷系統(tǒng)中有不可或缺的作用。因此探究EPS在海洋菌除磷過(guò)程中的具體作用途徑可以為廢水中磷的去除與磷的回收提供新的見(jiàn)解與指導(dǎo)意義。實(shí)驗(yàn)室前期研究表明,海洋高效除磷菌Shewanelle sp.CF8-6(CF8-6)對(duì)環(huán)境因素(溫度、pH、DO、鹽度以及C/N)有很寬的耐受范圍,并且EPS中的磷含量占菌體總磷的比例可以達(dá)到50%。雖然EPS在CF8-6除磷過(guò)程中有很重要的作用,但是對(duì)于環(huán)境因素對(duì)菌體EPS特性的影響以及EPS在菌株除磷過(guò)程中所起作用的具體過(guò)程并不明確,因此本文在實(shí)驗(yàn)室前期研究的基礎(chǔ)上對(duì)CF8-6的除磷過(guò)程進(jìn)行了進(jìn)一步探究,重點(diǎn)為EPS在菌株除磷過(guò)程中的作用途徑以及影響因素。主要研究?jī)?nèi)容如下:通過(guò)對(duì)菌株在不同來(lái)源及不同磷源廢水的處理效能研究,得出了菌株對(duì)實(shí)際生活污水以及有機(jī)磷、無(wú)機(jī)磷和聚磷的模擬廢水(P:10 mg/L)的除磷率都能高于90%,對(duì)模擬海水沖廁廢水中的磷能去除12 mg/L左右。結(jié)果表明,CF8-6可以在生活污水中成為優(yōu)勢(shì)菌群,有應(yīng)用于實(shí)際廢水中的潛力。通過(guò)對(duì)環(huán)境因素對(duì)EPS的含量組成以及在除磷過(guò)程中的作用的影響的探究證明CF8-6對(duì)環(huán)境有廣泛適應(yīng)性,能夠在溫度10-30 ℃,pH 5-9,鹽度1-7%,轉(zhuǎn)速150-250 rpm條件下生長(zhǎng)良好并取得較好的除磷效果。在環(huán)境條件對(duì)菌體生長(zhǎng)產(chǎn)生脅迫作用時(shí),菌株會(huì)分泌大量EPS來(lái)應(yīng)對(duì)對(duì)自己不利的環(huán)境,因此與正常生長(zhǎng)條件下相比,有更多的磷儲(chǔ)存在EPS中。通過(guò)CF8-6在不同碳氮比條件下對(duì)碳氮磷三種不同營(yíng)養(yǎng)元素的同步去除情況以及不同Ca2+、Mg2+濃度對(duì)EPS特性與作用的影響推測(cè)了 EPS的作用機(jī)理,并通過(guò)原子力顯微鏡、掃描電鏡與電子能譜分析等形態(tài)與成分表征手段對(duì)推測(cè)的EPS作用機(jī)理進(jìn)行了進(jìn)一步的驗(yàn)證。結(jié)果表明,在除磷過(guò)程中胞外產(chǎn)生了大量的顆粒,顆粒中含有少量的Ca、Mg等金屬離子,因此CF8-6可以誘導(dǎo)溶液中的金屬離子和磷形成金屬磷酸鹽沉淀來(lái)達(dá)到磷去除的目的。但是EPS中的金屬含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于EPS中的磷含量,因此微生物誘導(dǎo)的金屬磷酸鹽沉淀不是EPS除磷的唯一途徑。EDS結(jié)果表明,胞外顆粒的主要成分是C和O,沒(méi)有N元素存在,因此推測(cè)EPS是通過(guò)對(duì)磷的網(wǎng)捕作用并在胞外形成有機(jī)磷顆粒的形式去除的,顆粒中磷主要與多糖相連,推測(cè)主要成分為磷酯。本論文對(duì)CF8-6的除磷能力探究表明其在廢水生物處理中具有很大的應(yīng)用潛力。對(duì)廢水中磷的去除與回收途徑的探索提供新的見(jiàn)解,并對(duì)海洋沉積物中磷的種類(lèi)、海洋磷循環(huán)的研究提供借鑒意義。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：X703;X172

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本文編號(hào)：1299318