城市污水处理厂生物除臭滴滤池微生物多样性分析和高效脱硫菌株筛选

【摘要】：近年来,随着城市规模的不断扩大,城市污水处理厂越来越被居民生活区所包围,污水处理过程中产生的恶臭气体,不仅会影响污水处理厂员工的身体健康及工作环境,还会给周围居民的正常生活带来严重的危害。因此,污水处理厂配置适当的除臭工艺系统势在必行。 生物法治理污染空气始于20世纪50年代,最初是用土壤来治理生活污水厂散发的恶臭气体。由于生物法治理废气具有经济、高效和环保的优点,目前已经得到广泛应用,并开展了大量有关工艺、填料及影响处理效率的各种元素(如温度、pH、营养物质)等方面的应用研究。处理系统中微生物的生长受到各种环境因素的影响,只有深入了解微生物的种群结构以及微生物与环境因素的相互作用关系,才能通过调整运行参数和改进工艺,控制微生物的适度生长,并保持相对的稳定,从而提高生物法治理恶臭气体的效率和性能。 本文采用常规微生物计数、克隆文库、分子生物学方法对上海市闵行水质净化厂生物除臭滴滤池中填料微生物多样性进行了研究,同时筛选鉴定其中的高效脱硫菌。得到以下结论： (1)异养细菌在填料生物膜中占着绝对的数量优势,而亚硝化细菌、硝化细菌和硫化细菌的MPN计数显示,硫化细菌的含量最高,硝化细菌次之,亚硝化细菌最少。 (2)2#与3#生物除臭滴滤池装置填料生物膜中的细菌多样性差异较大,2#中主要包括Proteobacteria和Bacteroidetes两大门类的细菌,而3#中主要是Gammaproteobacteria纲细菌,菌种相对单一。 (3)从1#、2#、3#生物除臭滴滤池装置的填料生物膜中分离纯化得到19株脱硫菌,通过比较各脱硫菌生成硫酸盐速率的大小,可以得出具有高效脱硫能力的菌株依次为J3、J10、J13、J7、J8、J9、J2、J1、J11、J17、J14,这些脱硫菌在利用硫代硫酸钠进行脱硫反应的过程中,硫酸盐的生成速率均不低于0.0085g/(L·h). (4)通过菌落形态观察和分子生物学技术手段,对分离出的高效脱硫菌进行鉴定。可以得知筛选出的高效脱硫菌主要分为4个属：Thiobacillus属、Halothiobacillus属、Pseudomonas属、Dyella属。本次实验分离筛选出的11株高效脱硫菌中,分别有3株硫杆菌、2株盐硫杆状菌、4株假单胞菌、2株黄色单胞菌。 (5)通过摇瓶实验,研究筛选出的脱硫效率最高的菌株J3(Halothiobacillus neapolitanus)的生长曲线,以及最适培养条件。可以得出,此菌株最适生长温度范围为25-30℃,最适生长pH范围为6.5-7.0。 【关键词】：生物除臭滴滤池 微生物计数 克隆文库 微生物多样性分析 高效脱硫菌
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X703;X172
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第一章 绪论13-29
• 1.1 恶臭污染物的来源及其危害13-16
• 1.1.1 城市污水处理厂恶臭气体的主要组分及来源13-15
• 1.1.2 恶臭气体的危害15-16
• 1.2 恶臭污染物的治理方法16-17
• 1.3 生物法处理恶臭气体的国内外研究现状17-20
• 1.3.1 生物过滤法17-18
• 1.3.2 生物滴滤法18-19
• 1.3.3 生物洗涤法19-20
• 1.4 生物滴滤法处理恶臭废气的国内外研究现状20-23
• 1.4.1 填料的研究动态20-22
• 1.4.2 生物滴滤池菌种选择22-23
• 1.5 生物法脱硫的研究进展23-29
• 1.5.1 生物硫循环23-25
• 1.5.2 生物法去除废气中H_2S25-26
• 1.5.3 脱硫菌种筛选26-29
• 第二章 研究目的、内容及技术路线29-34
• 2.1 研究背景29-31
• 2.2 研究目的31-32
• 2.3 研究内容32-33
• 2.4 技术路线33-34
• 第三章 生物滴滤池微生物多样性分析34-60
• 3.1 前言34-36
• 3.1.1 微生物菌落多样性的传统研究方法34
• 3.1.2 现代分子生物学方法-TA克隆文库分析法34-36
• 3.2 试验材料与方法36-44
• 3.2.1 取样及保存36-37
• 3.2.2 仪器设备37
• 3.2.3 培养基37-38
• 3.2.4 滤料生物膜培养计数38-39
• 3.2.5 滤料生物膜DNA的提取和保存39-40
• 3.2.6 滤料生物膜DNA的PCR扩增40-41
• 3.2.7 PCR-16S rRNA克隆文库构建41-44
• 3.2.8 序列的处理及群落结构和多样性分析44
• 3.3 实验结果与讨论44-58
• 3.3.1 微生物培养计数结果44
• 3.3.2 生物膜DNA的提取情况44-45
• 3.3.3 扩增16S rDNA V3区结果45
• 3.3.4 细菌16S rDNA序列对比分析45-56
• 3.3.5 系统发育树分析56-58
• 3.4 本章小结58-60
• 第四章 高效脱硫菌的分离筛选和鉴定60-84
• 4.1 前言60
• 4.2 实验材料和方法60-66
• 4.2.1 材料60-62
• 4.2.2 测定方法62
• 4.2.3 菌种的分离与纯化62-63
• 4.2.4 高效脱硫菌的筛选63
• 4.2.5 高效脱硫菌的鉴定63-65
• 4.2.6 高效脱硫菌生长规律65
• 4.2.7 高效硫氧化菌最佳培养条件研究65-66
• 4.3 实验结果66-83
• 4.3.1 脱硫菌的分离纯化结果66-67
• 4.3.2 高效脱硫菌的筛选结果67-78
• 4.3.3 高效脱硫菌的鉴定结果78-81
• 4.3.4 高效脱硫菌生长曲线81-82
• 4.3.5 高效硫氧化菌的最佳培养条件82-83
• 4.4 本章小结83-84
• 第五章 结论与展望84-86
• 5.1 结论84
• 5.2 研究展望84-86
• 参考文献86-94
• 硕士期间主要成果94-95
• 致谢95

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