本文關(guān)鍵詞：三種微生態(tài)菌在循環(huán)水養(yǎng)殖生物濾池優(yōu)化中的應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 生物膜法 養(yǎng)殖污水處理 菌株分離純化 微生態(tài)菌 水力停留時(shí)間 溫度

【摘要】：集約化養(yǎng)殖在發(fā)展初期,對(duì)推動(dòng)我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展起到了不可替代的作用,也帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但是隨著養(yǎng)殖密度的不斷提高,集約化養(yǎng)殖的弊端也逐漸顯現(xiàn)出來(lái),高投餌量導(dǎo)致水質(zhì)惡化嚴(yán)重,養(yǎng)殖對(duì)象的染病或死亡的情況頻繁發(fā)生,另外,養(yǎng)殖過(guò)程中缺乏對(duì)養(yǎng)殖污水的有效處理,大量養(yǎng)殖污水的排放也給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。循環(huán)水養(yǎng)殖具有節(jié)水、環(huán)保和可控性強(qiáng)等特點(diǎn),因此,被廣泛應(yīng)用于集約化養(yǎng)殖過(guò)程中。循環(huán)水養(yǎng)殖的核心是水質(zhì)調(diào)控問(wèn)題。傳統(tǒng)養(yǎng)殖水質(zhì)處理主要包括沉降過(guò)濾、生物過(guò)濾、增氧和殺菌消毒等環(huán)節(jié)。其中,生物過(guò)濾是養(yǎng)殖水處理的重要環(huán)節(jié),生物膜法由于抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、處理效果好等優(yōu)點(diǎn),因而被廣泛應(yīng)用于養(yǎng)殖水生物處理過(guò)程中。微生態(tài)菌現(xiàn)在大多是采用將其制成微生態(tài)制劑直接潑灑于養(yǎng)殖池中,易造成二次污染,且使用的有益菌主要是單一菌種,單菌種因其在養(yǎng)殖水體中的增殖受其它微生物競(jìng)爭(zhēng)作用的制約,因此施用效果單一、有效活菌數(shù)少、處理效果不理想；而混合菌能利用菌種之間的協(xié)同作用克服單菌種出現(xiàn)的弊端,但混合菌主要應(yīng)用于工業(yè)污水處理中,在循環(huán)水養(yǎng)殖污水處理中的研究報(bào)道很少,因此需要篩選出適合養(yǎng)殖污水處理且效果好的混合菌,并應(yīng)用于生物膜法污水處理技術(shù)中,提高養(yǎng)殖污水處理的效率,實(shí)現(xiàn)真正意義的“零排放”。本研究主要根據(jù)以上問(wèn)題設(shè)計(jì)了以下幾方面的試驗(yàn)內(nèi)容：1)有益菌(枯草芽孢桿菌、乳酸菌和酵母菌)的篩選；2)探究目標(biāo)單菌種(枯草芽孢桿菌、乳酸菌和酵母菌)對(duì)水體氨氮和亞硝氮的降解能力,并對(duì)脫氮能力較強(qiáng)的菌株進(jìn)行鑒定；3)比較單菌種和混合菌種(酵母菌+枯草芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌+乳酸菌、酵母菌+乳酸菌,枯草芽孢桿菌+乳酸菌+酵母菌)對(duì)養(yǎng)殖水體中氨氮和亞硝氮的降解能力以及生物膜的掛膜情況；4)探究了溫度和水力停留時(shí)間(HRT)對(duì)混合菌種處理養(yǎng)殖污水效果的影響。作者期望通過(guò)本研究分離出具有促進(jìn)脫氮功能的微生物,并將分離出的微生物以單菌種和混合菌種的方式接種于生物濾池中,篩選出處理養(yǎng)殖污水效果最佳的微生態(tài)菌組合,同時(shí)通過(guò)對(duì)不同溫度和HRT下生物濾池的運(yùn)行效果試驗(yàn),探究出混合菌種處理養(yǎng)殖污水的最佳溫度和HRT,以填補(bǔ)混合菌在循環(huán)水養(yǎng)殖污水處理中的應(yīng)用空缺,提高生物濾池對(duì)養(yǎng)殖污水處理的能力,為生物濾池的高效運(yùn)行和循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)水處理技術(shù)的優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。本試驗(yàn)的主要研究結(jié)果如下：1.有益菌的篩選本試驗(yàn)通過(guò)富集培養(yǎng)和分離提純的方法從購(gòu)買的菌粉中分離純化出8株微生物,并對(duì)其脫氮能力進(jìn)行測(cè)試,篩選出3株降解效果最佳的微生物,通過(guò)革蘭氏染色和16SrDNA的分子鑒定技術(shù),鑒定出3株菌分別為枯草芽孢桿菌Bacillus subtilis strain OL-14、乳酸菌Lactobacillus sp. JCM 8693和酵母菌Saccharomycetes sp. OHZ67o本試驗(yàn)所篩選的3株菌為下一步單菌種和混合菌種處理養(yǎng)殖污水的效果研究奠定了基礎(chǔ)。2.單菌種和混合菌種處理養(yǎng)殖污水的效果研究為了優(yōu)化循環(huán)水養(yǎng)殖污水處理系統(tǒng)中的生物膜法技術(shù),本試驗(yàn)研究了枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、酵母菌(Saccharomyces)和乳酸菌(Lactobacillus)及其混合菌對(duì)養(yǎng)殖污水的凈化效果。試驗(yàn)共進(jìn)行35天,共設(shè)置了8個(gè)處理組,以添加無(wú)菌生理鹽水的處理組為對(duì)照組。結(jié)果表明,添加了菌種的處理組,對(duì)氨氮(NH4+-N)和亞硝氮(NO2--N)的處理效果顯著優(yōu)于對(duì)照組(P0.05),混合菌組的處理效果要顯著優(yōu)于單菌種處理組(P0.05),其中3種菌混合的處理組效果最佳,NH4+-N和NO2-N的去除率均達(dá)到90%以上；接種枯草芽孢桿菌的4個(gè)處理組對(duì)無(wú)機(jī)磷(TP)的去除能力要顯著高于其它未接種該菌的處理組,TP的最終濃度維持在0.2mg/L,而其它處理組在0.59mg/L以上；添加菌種的各處理組對(duì)化學(xué)需氧量(CODMn)的去除效果差異不顯著(P0.05),但都顯著高于對(duì)照組(P0.05),其中3種菌混合的處理組去除率最高,達(dá)76.9%。在本試驗(yàn)條件下,混合菌處理養(yǎng)殖污水的能力要優(yōu)于單菌種,3種菌混合的處理組要優(yōu)于兩兩混合菌種的處理組。3.溫度和HRT對(duì)生物濾池運(yùn)行效果的影響本試驗(yàn)研究了不同溫度和HRT條件下,生物濾池中NH4+-N、NO2--N、CODMn和TP的去除效果。溫度對(duì)生物濾池影響的試驗(yàn)中設(shè)置了15℃、20℃、25℃和30℃,共4個(gè)溫度梯度。結(jié)果表明,隨著掛膜時(shí)間的延長(zhǎng)生物膜表面的微生物數(shù)量逐漸增多,生物載體的顏色也逐漸加深,15℃處理組載體表面生物膜上的微生物數(shù)量分別為3.29×104cuf/mg(枯草芽孢桿菌),4.11×104cuf/mg(酵母菌),5.89×104cuf/mg(乳酸菌),6.51×103cuf/mg(硝化細(xì)菌)和7.91×103cuf/mg(氨氧化細(xì)菌),比20℃、25℃和30℃處理組低1-2個(gè)數(shù)量級(jí),且氨氧化細(xì)菌和硝化細(xì)菌所占的比例顯著低于其它3組(P0.05)。另外,溫度對(duì)生物濾池凈化效果的影響較為顯著,尤其是對(duì)NH4+-N和NO2--N。對(duì)于NH4+-N的處理效果而言,20℃、25℃和30℃處理組要極顯著優(yōu)于15℃處理組(P0.01),而20℃、25℃和30℃處理組之間的差異不顯著(P0.05),去除率均在80%以上：對(duì)于NO2-N的處理效果而言,20℃、25℃和30℃處理組也極顯著優(yōu)于15℃處理組(P0.01),25℃、30℃處理組顯著優(yōu)于20℃處理組(P0.05),而25℃與30℃處理組的差異不顯著(P0.05)：對(duì)于CODMn和TP的處理效果而言,25℃以上的處理組要顯著優(yōu)于25℃以下的處理組(P0.05),去除率能達(dá)到60%以上。因此,生物濾池的溫度維持在25～30℃就能保證生物濾池的高效能。HRT在處理模擬養(yǎng)殖污水的影響研究中設(shè)計(jì)了0.25h、0.5h、0.75h和1h四個(gè)不同的梯度。結(jié)果表明,隨著HRT的增加,生物濾池對(duì)NH4+-N×NO2--N×CODMn和TP的去除效率顯著增大,0.75h和1h處理組的去除效果要顯著優(yōu)于0.25h和0.5h處理組(P0.05),0.75h和1h處理組的差異不顯著(P0.05),但0.75h處理組的養(yǎng)殖內(nèi)環(huán)境綜合得分最高,因此,對(duì)于該系統(tǒng)最佳的HRT為0.75h。
【關(guān)鍵詞】：生物膜法 養(yǎng)殖污水處理 菌株分離純化 微生態(tài)菌 水力停留時(shí)間 溫度
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S964;S917.1
【目錄】：

• 摘要5-8
• Abstract8-16
• 0 前言16-17
• 1 文獻(xiàn)綜述17-34
• 1.1 工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖污水處理技術(shù)的現(xiàn)狀17-20
• 1.1.1 養(yǎng)殖污水概況17-18
• 1.1.2 循環(huán)水養(yǎng)殖水處理工藝研究18-20
• 1.2 生物膜法污水處理技術(shù)20-24
• 1.2.1 生物膜的形成機(jī)理21-22
• 1.2.2 生物膜形成的影響因素22-24
• 1.2.3 生物膜法的凈水機(jī)理24
• 1.3 生物膜法養(yǎng)殖污水處理技術(shù)中微生物的應(yīng)用24-32
• 1.3.1 單一菌種在養(yǎng)殖污水處理中的應(yīng)用25-30
• 1.3.1.1 硝化細(xì)菌的應(yīng)用25-26
• 1.3.1.2 光合細(xì)菌的應(yīng)用26-27
• 1.3.1.3 枯草芽孢桿菌的應(yīng)用27-28
• 1.3.1.4 乳酸菌的應(yīng)用28-29
• 1.3.1.5 酵母菌的應(yīng)用29-30
• 1.3.1.6 其它微生態(tài)菌的應(yīng)用30
• 1.3.2 復(fù)合微生態(tài)菌在養(yǎng)殖污水處理中的應(yīng)用30-32
• 1.4 本文研究的目的及研究?jī)?nèi)容32-34
• 1.4.1 研究的目的及意義32
• 1.4.2 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線32-34
• 2 有益菌的篩選34-47
• 2.1 試驗(yàn)材料34-35
• 2.1.1 菌種來(lái)源34
• 2.1.2 試驗(yàn)儀器34-35
• 2.1.3 藥品與試劑35
• 2.1.4 培養(yǎng)基35
• 2.2 試驗(yàn)方法35-40
• 2.2.1 目標(biāo)微生物的富集35-36
• 2.2.2 目標(biāo)微生物的分離純化36-37
• 2.2.3 菌株的初步鑒定37
• 2.2.4 菌株的培養(yǎng)計(jì)數(shù)37-38
• 2.2.5 菌株的復(fù)篩38
• 2.2.6 菌株的分子生物學(xué)鑒定38-40
• 2.2.6.1 DNA的提取39
• 2.2.6.2 PCR擴(kuò)增和測(cè)序39-40
• 2.3 試驗(yàn)結(jié)果40-45
• 2.3.1 菌株的分離純化結(jié)果40
• 2.3.2 菌株的初步鑒定結(jié)果40-42
• 2.3.3 菌株的復(fù)篩結(jié)果42-44
• 2.3.3.1 氨氮降解菌的復(fù)篩結(jié)果42-43
• 2.3.3.2 亞硝酸鹽降解菌的復(fù)篩結(jié)果43-44
• 2.3.4 菌株的分子鑒定結(jié)果44-45
• 2.4 討論45-46
• 2.5 小結(jié)46-47
• 3 單菌種和混合菌處理養(yǎng)殖污水的效果研究47-63
• 3.1 材料與方法48-49
• 3.1.1 試驗(yàn)菌種48
• 3.1.2 試驗(yàn)用水48
• 3.1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)48-49
• 3.1.4 測(cè)定方法及數(shù)據(jù)處理49
• 3.2 試驗(yàn)結(jié)果49-58
• 3.2.1 單菌種處理組49-52
• 3.2.1.1 單菌種各處理組TP的濃度變化50
• 3.2.1.2 單菌種各處理組COD_(Mn)的濃度變化50-51
• 3.2.1.3 單菌種各處理組NH_4~+-N的濃度變化51-52
• 3.2.1.4 單菌種各處理組NO_2~-N的濃度變化52
• 3.2.2 混合菌種處理組52-55
• 3.2.2.1 混合菌種處理組TP的濃度變化52-53
• 3.2.2.2 混合菌種處理組COD_(Mn)的濃度變化53-54
• 3.2.2.3 混合菌種處理組NH_4~+-N的濃度變化54-55
• 3.2.2.4 混合菌種處理組NO_2~--N的濃度變化55
• 3.2.3 生物膜上微生物的生長(zhǎng)情況55-58
• 3.3 討論58-61
• 3.3.1 有益菌對(duì)TP的降解效果58
• 3.3.2 有益菌對(duì)COD_(Mn)的降解效果58-59
• 3.3.3 有益菌對(duì)NH_4~+-N的降解效果59-60
• 3.3.4 有益菌對(duì)NO_2~--N的的降解效果60-61
• 3.4 小結(jié)61-63
• 4 溫度和水力停留時(shí)間對(duì)生物濾池運(yùn)行效果的影響63-88
• 4.1 材料與方法63-66
• 4.1.1 試驗(yàn)菌種63
• 4.1.2 試驗(yàn)用水63-64
• 4.1.3 試驗(yàn)裝置64
• 4.1.4 溫度對(duì)生物濾池凈化效果的影響64-65
• 4.1.5 HRT對(duì)生物濾池凈化效果的影響65
• 4.1.6 生物濾池運(yùn)行期間生物膜上可培養(yǎng)微生物數(shù)量變化65
• 4.1.7 測(cè)定方法及數(shù)據(jù)處理65-66
• 4.2 試驗(yàn)結(jié)果66-80
• 4.2.1 溫度對(duì)生物濾池凈化效果的影響66-72
• 4.2.1.1 溫度對(duì)COD_(Mn)去除效果的影響66-67
• 4.2.1.2 溫度對(duì)NH_4~+-N去除效果的影響67-69
• 4.2.1.3 溫度對(duì)NO_2~--N去除效果的影響69-70
• 4.2.1.4 溫度對(duì)TP去除效果的影響70-71
• 4.2.1.5 溫度對(duì)生物濾池中微生物的影響71-72
• 4.2.2 水力停留時(shí)間(HRT)對(duì)生物濾池凈化效果的影響72-75
• 4.2.2.1 HRT對(duì)COD_(Mn)去除效果的影響72-73
• 4.2.2.2 HRT對(duì)NH_4~+-N去除效果的影響73
• 4.2.2.3 HRT對(duì)NO_2~--N去除效果的影響73-74
• 4.2.2.4 HRT對(duì)TP去除效果的影響74-75
• 4.2.3 溫度對(duì)養(yǎng)殖內(nèi)環(huán)境的影響75-78
• 4.2.4 HRT對(duì)養(yǎng)殖內(nèi)環(huán)境的影響78-80
• 4.3 討論80-87
• 4.3.1 掛膜過(guò)程中影響微生物生長(zhǎng)因素的分析80-82
• 4.3.2 溫度對(duì)生物濾池凈化水質(zhì)效果的分析82-85
• 4.3.3 HRT對(duì)生物濾池凈化水質(zhì)效果的分析85-87
• 4.4 小結(jié)87-88
• 5 結(jié)語(yǔ)88-90
• 參考文獻(xiàn)90-98
• 致謝98-99
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷99
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文99

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1057944