【摘要】：氮、磷污染物是導(dǎo)致眾多內(nèi)陸湖泊、水庫甚至河流水體富營養(yǎng)化的主要因素,它們的協(xié)同去除是污水生物處理的主要目標。常規(guī)的污水處理工藝能夠有效地降低水體中的可生化有機物和固體懸浮物,但對同時存在的氮、磷等營養(yǎng)物只能去除10%~20%,大量含磷污水直接排入水體。由于生物對氮、磷的去除是兩個相對獨立的過程,在同一處理系統(tǒng)中就不可避免地產(chǎn)生了一些矛盾,如泥齡的矛盾,碳源的競爭,硝酸鹽的干擾等。反硝化聚磷菌(Denitrifying phosphorus accumulating bacteria,DPAB)的發(fā)現(xiàn)為解決碳源利用和泥齡差異的矛盾提供了可能,使得生物脫氮和除磷兩個原本相互獨立進行的過程得以同步進行。本論文從反硝化聚磷菌的富集培養(yǎng)與篩選分離出發(fā),利用原生質(zhì)體誘變技術(shù),選育出了同步脫氮除磷性能較高的反硝化聚磷菌,從碳源、氮源、溫度、p H值等方面考察了其適宜生長條件及脫氮除磷效果,并建立了菌群增殖動力學(xué)和氮、磷降解動力學(xué)方程。本論文主要研究成果具體如下:(1)采用富集培養(yǎng)基,結(jié)合藍白斑篩選、Poly-P顆粒和PHB顆粒染色實驗,從污水處理廠等十幾種生境中分離出反硝化聚磷菌,再經(jīng)硝酸鹽還原產(chǎn)氣及脫氮吸磷效能等實驗,得到3株高效反硝化聚磷菌,分別命名為N11、N14、N23。經(jīng)生理生化鑒定、16Sr DNA基因序列分析,3株菌分別被確定為索氏菌屬(Thauerap sp.)、克雷伯氏菌屬(Klebsiella sp.)和節(jié)桿菌屬(Arthrobacter sp.)。(2)確定了酶解法制備反硝化聚磷菌N11、N14、N23的原生質(zhì)體的最佳條件。通過紫外線+氯化鋰、紫外線+溴化乙錠和紫外線+硫酸二乙酯,對菌株原生質(zhì)體進行復(fù)合誘變,選育出了7株同步脫氮除磷能力均強于出發(fā)菌株的突變株,其硝態(tài)氮和磷酸鹽去除率均明顯高于原始出發(fā)菌株(P0.05或P0.01)。挑選脫氮率或除磷率高于野生菌10%以上的4株突變株(UEN11-01、UDN11-02、UEN14-02、UEN23-03)進行傳代培養(yǎng),5代后脫氮率和除磷率均保持相對穩(wěn)定。(3)氮源、碳源、溫度和p H對菌株生長有顯著影響(P0.05或P0.01)。N11、N14、N23及4株突變株菌生長適宜氮源均為LB培養(yǎng)基;適宜碳源分別為:LB培養(yǎng)基、丙酸、乙酸鈉、乙酸鈉、乙酸鈉、LB培養(yǎng)基、LB培養(yǎng)基;適宜溫度分別為:35℃、30℃、35℃、35℃、35℃、30℃、35℃;適宜p H分別為:8、8、7、8、7、8、8。厭氧-缺氧培養(yǎng)后,7種菌培養(yǎng)液上清液中COD、NO3--N和PO43--P的濃度及菌體內(nèi)PHA的濃度都有明顯變化,至培養(yǎng)結(jié)束時,對氮的去除率分別為81.2%、84.7%、80.9%、91.5%、91.4%、93.6%、86.1%,對磷的去除率分別為71.0%、73.8%、59.3%、82.0%、82.3%、87.0%、78.0%。N11和N23的磷代謝模式與傳統(tǒng)反硝化聚磷菌不同,其他5株菌的磷代謝模式與傳統(tǒng)反硝化聚磷菌相同。(4)建立了反硝化聚磷菌缺氧條件下氮、磷降解模型和種群增殖模型,并確定了相應(yīng)模型的參數(shù)。氮、磷降解模型為:(?),模型參數(shù)值分別為:v_(max)(P)=0.6538 mg/L/h,Ks(P)=0.1212 mg/L,k(P)=35.96 mg/L;v_(max)(N)=0.6474 mg/L/h,Ks(N)=1.7288 mg/L,k(N)=118.15 mg/L。不同培養(yǎng)時間下種群Logistic增殖模型為:(?) ,模型參數(shù)值分別為:K=544.01mg/L,d=3.9749,v=0.29671/h;不同接種量下的種群增殖模型為:(?),模型參數(shù)值分別為:k=0.358/h,K=0.769 mg/L,S=3.547 mg/L。
[Abstract]:Nitrogen and phosphorus pollutants are the main factors leading to eutrophication of many inland lakes , reservoirs and even rivers . The results showed that the nitrogen source , carbon source , temperature and phosphorus removal rate were significantly higher than those of the original strain ( P0.05 or P0.01 ) . The optimum temperature was : LB medium , propionic acid , sodium acetate , sodium acetate , sodium acetate , LB medium and LB medium . The optimum temperature was : ( 4 ) The model of nitrogen , phosphorus degradation and population proliferation under anoxic condition of denitrifying phosphorus - accumulating bacteria were established . The parameters of the corresponding models were determined . The model parameters were : v _ ( max ) ( P ) = 0.6538 mg / L / h , Ks ( P ) = 0.1212 mg / L , k ( P ) = 35.96 mg / L ; v _ ( max ) ( N ) = 0.6474 mg / L / h , k ( N ) = 0.29671 / h ; the population growth model under different inoculation amounts was : ( ? ) , the model parameter values were : k = 0.5358 / h , K = 0.769 mg / L , S = 3.547 mg / L , respectively .
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X703;X172

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本文編號：2124283