一株新的短程反硝化聚磷菌的鉴定及活性研究.doc
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一株新的短程反硝化聚磷菌的鉴定及活性研究,本文共计30页，1.7万余字目录1前言12材料与方法22.1 试验反应装置22.1.1sbr强化生物除磷装置22.1.2短程同步吸磷活性试验装置32.2 供试材料32.2.1菌种来源32.2.2 培养基和基础培养液42.2.2.1牛肉浸膏蛋白胨培养基42.2.2.2 聚磷菌基础培养液42.2.2.3 短程同步吸磷活性试...
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本文共计30页，1.7万余字
目 录
1 前言 1
2 材料与方法 2
2.1 试验反应装置 2
2.1.1 SBR强化生物除磷装置 2
2.1.2 短程同步吸磷活性试验装置 3
2.2 供试材料 3
2.2.1菌种来源 3
2.2.2 培养基和基础培养液 4
2.2.2.1 牛肉浸膏蛋白胨培养基 4
2.2.2.2 聚磷菌基础培养液 4
2.2.2.3 短程同步吸磷活性试验用液 4
2.3 试验方法 5
2.3.1 短程反硝化聚磷菌Gi菌株的分离 5
2.3.2 短程反硝化聚磷菌Gi菌株显微形态观察 5
2.3.3 短程反硝化聚磷菌Gi菌株的生理生化指标[12-14] 5
2.3.4 DNA提取、PCR扩增、基因序列比对及进化树构建 5
2.3.5 短程反硝化聚磷Gi菌株的活性试验的方法 5
2.3.5.1 Gi菌株在不同碳源、氮源的活性试验 6
2.3.5.2 Gi菌株不同环境条件的活性试验 6
2.3.5.3 Gi菌株不同电子受体的活性试验 6
2.3.6指标测定方法 6
3 结果与讨论 6
3.1 Gi菌株的形态观察及生理生化指标 6
3.2 Gi菌株的16SrDNA基因的序列、系统发育分析 7
3.3 Gi菌株的活性试验 8
3.3.1 营养因素对Gi菌株的活性影响 8
3.3.1.1 不同碳源对Gi菌株的活性影响 8
3.3.1.2 不同氮源对Gi菌株的活性影响 10
3.3.2环境条件对Gi菌株的活性影响 11
3.3.2.1 不同pH值对Gi菌株的活性影响 11
3.3.2.2 不同温度对Gi菌株的活性影响 12
3.3.2.3 不同ORP对Gi菌株的活性影响 14
3.3.3不同电子受体对Gi菌株的活性影响 15
3.3.4试验中发现的问题 16
4 结论 16
参 考 文 献 17
英文摘要 19
附录1 DNA测序结果 20
附录2 分析检测报告 21
附录3基金合同书 23
毕业论文成绩表 28
1 前言
水体的富营养化现象在世界各地日趋严重，已经成为人类所面临的严重水环境问题之一。而引起藻类大量繁殖的主要因子是氮和磷，而藻类对磷的需求量约为氮需求量的（1/10）～（1/20），因此只要有这个水平的磷存在，就具有使藻类增值的能力，所以控制污染源、降低污水中的氮、磷，尤其是磷的含量是防止水体富营养化的主要任务[1]。
氮、磷的去除可用化学法，也可用生物法，但化学法的处理费用较高，且有大量的化学污泥产生。污水的生物除磷工艺因其具有经济性的优势而得到广泛的运用，在生物除磷过程中起着关键作用的是聚磷菌。最近新加坡的J.Y.Hu[2] 等人的研究中提出了有3种聚磷菌：一种只能利用氧作为电子受体的聚磷菌，记为P0；另一种是既可以利用氧又利用硝酸盐作为电子受体的聚磷菌，记为PON；还存在一种利用氧、硝酸、亚硝酸盐作为电子受体的聚磷菌，记为PONn。传统生物除磷工艺中的聚磷菌是PO，这类微生物能够以氧作为电子受体，将废水中的磷聚集在细胞内以聚磷酸盐的形式储存[3]。Kuba等人从动力学性质上对两类聚磷菌P0和PON进行了比较，认为以硝酸盐作为电子受体的反硝化聚磷菌有着和好氧聚磷菌同样高的强化生物除磷性能[4,5]。王爱杰[6]提出可以利用NO2-作为电子受体完成反硝化脱氮聚磷过程，其特点是运行周期短、释磷聚磷速度快，联合亚硝酸盐型硝化技术，将硝化控制在亚硝酸盐阶段，就可以实现两段活性污泥系统的短程硝化反硝化聚磷工艺，可以进一步节省耗氧量和碳源，减少剩余污泥量。清华大学周岳溪等人[7]、华东师范大学朱怀兰等人[8]研究结果表明,聚磷菌有假单胞菌属、气单胞菌属、棒状菌群和肠杆菌科。以上文献表明，污泥中确实存在短程反硝化聚磷菌（Shortcut denitrifying phosphorus removing bacteria ，简称SDPB）。SDPB能够以NO2-作为电子受体消耗外部或贮存磷的有机物，使磷细菌细胞产生质子推动力。质子推动力可用来运输磷和产生ATP。当存在可溶性磷酸盐和能量时，ATP用来合成磷酸盐。由于水中微生物消耗了外界含碳基质，磷细菌将分解体内的聚β-羟基丁酸酯（PHB）以产生能量，磷细菌得以生长，并从溶液中吸收溶解性磷酸盐以备合成聚磷酸盐。
目前，国内外对于利用硝酸盐.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
参 考 文 献
[1] 李 军，杨秀山，彭永臻.微生物与水处理工程[M].北京：化学工业出版社，2003,360～361.
[2] J Y Hu ,S L Ong,W J Ng,et al.A new method for characterizing denitritying phosphorus removal bacterial by using three different types of electron acceptors[J].Water Research.2003,37(14):3463-3471.
[3] Chuang S H，Ouyang C F．The biomass fraction of heterotrophs and phosphate—accumulating organisms in a nitrogen and phosphorus removal system[J]．Wat Res，2000，34(8)：2238-2290.
[4] Kuha T．van Laosdrecht M C M，Heijnan J J．Phosphorus and nitrogen removal with minimal COD requirement by integration of denitrifying dephosphatation and nitrification in a two—sludge system[J]．Wat Res，1996，30(7)：1702- 1710.
[5] Kuha T．Smolders G，van Loosdrecht M C M ，et a1．Biological phosphorus removal from wastewater by anaerobic-anoxic sequencing hatch reactor[J]．Wat Sci Tech，1993，27(5—6)：24l一252.
[6] Kuba T, Van Loosdreeht MC M, Phosphoras and nitrogen removal with minimal COD reguirement by integration of nitnification in a two-sludge systen ［J］. Wat Res, 1996, 42(1~2)、1702－1710.
[7] 周岳溪,钱 易,顾夏声等.废水生物聚磷机理的研究[J].环境科学,1991,13(4):2—4.
[8] 朱怀兰,史家梁,徐亚同等.SBR生物聚磷工艺的研究[J].上海环境科学,1993,12(8):8—13.
[9] 郑兴灿,李亚新.污水除磷脱氮技术[M].北京:中国建筑工业出社,1998.192-250.
[10] 徐亚同.废水中氮磷的处理[M].上海:华东师范大学出版社,1996.114-170.
[11] Kirsten S,Jorgensen,Anneli,et al.Polyphosphate Accumulation among denitrifying bacteria in activated sludge[J].Anaerobe Environmental Microbiology,1995, (1):161-168).
[12] 东秀珠,蔡妙英.常见细菌系统鉴定手册[M].北京:科学出版社,2001.
[13] R.E布坎南，N.E吉本斯.伯杰细菌鉴定手册[M].北京:科学出版社，1994.274-279.
[14] J•萨姆布鲁克.分子克隆实验指南[M].北京:科学出版社,1992.
[15] Gui X L,Mao P H,Zeng M, et a1.Int J Syst Evol Microbiol,2001,51:357-363.
[16] Lane D J. 16S／23S rRNA sequencing In:Nucleic acid techniques in bacterial systematics(Stackebrandt E and Goodfellow M,Eds)[C].New York :Wiley, 1991.
[17] A Itschul S F,Gish W, Miller W,et a1.Basic local alignment search tool [J]. Molecular Biology,1990,215:403-4l0.
[18] Saitou N, Nei M.Mol Biol Evol,1997,4:406-425.
[19] Kirsten S,Jorgensen,Anneli,et al.Polyphosphate Accumulation among denitrifying bacteria in activated sludge[J].Anaerobe Environmental Microbiology,1995, (1):161-168.
[20] 王亚宜, 彭永臻, 王淑莹, 李勇智, 反硝化除磷理论、工艺及影响因素[J]. 黑龙江哈尔滨:哈尔滨工业大学市政环境工程学院.
[21] 李军，杨秀山，彭永臻.微生物与水处理工程[M].北京：化学工业出版社，2003,360～361.
[22] 李军，杨秀山，彭永臻.微生物与水处理工程[M].北京：化学工业出版社，2003,79.
[23] 李军,杨秀山,彭永臻.微生物与水处理工程[M].北京:化学工业出版社,2002.79-140.
[24] 郭夏丽,郑平,梅玲玲.厌氧除磷种源的筛选与厌氧除磷条件的研究[J].环境科学学报,2005,25(2):238-241.
[25] Han S H.Transfer of phosphorus form soil to atmosphere and water[D].Beijing:Research Center for Eco-Environmental Sciences,Chinese Academy of Sciences,2000：48(in Chinese).
[26] 王亚宜, 彭永臻, 王淑莹, 李勇智, 反硝化除磷理论、工艺及影响因素[J]. 黑龙江哈尔滨:哈尔滨工业大学市政环境工程学院.
[27] 王亚宜, 彭永臻, 王淑莹, 李勇智, SBR反应器中聚磷菌筛选及其聚磷效能研究[J]. 黑龙江哈尔滨:哈尔滨工业大学市政环境工程学院.
[28] 李军,杨秀山,彭永臻.微生物与水处理工程[M].北京:化学工业出版社,2002.78.
[29] Niu X J,Geng J J,Wang X R.Temporal and spatial distributions of phosphine in Taihu Lake[J].Acta Scientiae Circurnstantiae,2004,24(2):255—259.
目 录
1 前言 1
2 材料与方法 2
2.1 试验反应装置 2
2.1.1 SBR强化生物除磷装置 2
2.1.2 短程同步吸磷活性试验装置 3
2.2 供试材料 3
2.2.1菌种来源 3
2.2.2 培养基和基础培养液 4
2.2.2.1 牛肉浸膏蛋白胨培养基 4
2.2.2.2 聚磷菌基础培养液 4
2.2.2.3 短程同步吸磷活性试验用液 4
2.3 试验方法 5
2.3.1 短程反硝化聚磷菌Gi菌株的分离 5
2.3.2 短程反硝化聚磷菌Gi菌株显微形态观察 5
2.3.3 短程反硝化聚磷菌Gi菌株的生理生化指标[12-14] 5
2.3.4 DNA提取、PCR扩增、基因序列比对及进化树构建 5
2.3.5 短程反硝化聚磷Gi菌株的活性试验的方法 5
2.3.5.1 Gi菌株在不同碳源、氮源的活性试验 6
2.3.5.2 Gi菌株不同环境条件的活性试验 6
2.3.5.3 Gi菌株不同电子受体的活性试验 6
2.3.6指标测定方法 6
3 结果与讨论 6
3.1 Gi菌株的形态观察及生理生化指标 6
3.2 Gi菌株的16SrDNA基因的序列、系统发育分析 7
3.3 Gi菌株的活性试验 8
3.3.1 营养因素对Gi菌株的活性影响 8
3.3.1.1 不同碳源对Gi菌株的活性影响 8
3.3.1.2 不同氮源对Gi菌株的活性影响 10
3.3.2环境条件对Gi菌株的活性影响 11
3.3.2.1 不同pH值对Gi菌株的活性影响 11
3.3.2.2 不同温度对Gi菌株的活性影响 12
3.3.2.3 不同ORP对Gi菌株的活性影响 14
3.3.3不同电子受体对Gi菌株的活性影响 15
3.3.4试验中发现的问题 16
4 结论 16
参 考 文 献 17
英文摘要 19
附录1 DNA测序结果 20
附录2 分析检测报告 21
附录3基金合同书 23
毕业论文成绩表 28
1 前言
水体的富营养化现象在世界各地日趋严重，已经成为人类所面临的严重水环境问题之一。而引起藻类大量繁殖的主要因子是氮和磷，而藻类对磷的需求量约为氮需求量的（1/10）～（1/20），因此只要有这个水平的磷存在，就具有使藻类增值的能力，所以控制污染源、降低污水中的氮、磷，尤其是磷的含量是防止水体富营养化的主要任务[1]。
氮、磷的去除可用化学法，也可用生物法，但化学法的处理费用较高，且有大量的化学污泥产生。污水的生物除磷工艺因其具有经济性的优势而得到广泛的运用，在生物除磷过程中起着关键作用的是聚磷菌。最近新加坡的J.Y.Hu[2] 等人的研究中提出了有3种聚磷菌：一种只能利用氧作为电子受体的聚磷菌，记为P0；另一种是既可以利用氧又利用硝酸盐作为电子受体的聚磷菌，记为PON；还存在一种利用氧、硝酸、亚硝酸盐作为电子受体的聚磷菌，记为PONn。传统生物除磷工艺中的聚磷菌是PO，这类微生物能够以氧作为电子受体，将废水中的磷聚集在细胞内以聚磷酸盐的形式储存[3]。Kuba等人从动力学性质上对两类聚磷菌P0和PON进行了比较，认为以硝酸盐作为电子受体的反硝化聚磷菌有着和好氧聚磷菌同样高的强化生物除磷性能[4,5]。王爱杰[6]提出可以利用NO2-作为电子受体完成反硝化脱氮聚磷过程，其特点是运行周期短、释磷聚磷速度快，联合亚硝酸盐型硝化技术，将硝化控制在亚硝酸盐阶段，就可以实现两段活性污泥系统的短程硝化反硝化聚磷工艺，可以进一步节省耗氧量和碳源，减少剩余污泥量。清华大学周岳溪等人[7]、华东师范大学朱怀兰等人[8]研究结果表明,聚磷菌有假单胞菌属、气单胞菌属、棒状菌群和肠杆菌科。以上文献表明，污泥中确实存在短程反硝化聚磷菌（Shortcut denitrifying phosphorus removing bacteria ，简称SDPB）。SDPB能够以NO2-作为电子受体消耗外部或贮存磷的有机物，使磷细菌细胞产生质子推动力。质子推动力可用来运输磷和产生ATP。当存在可溶性磷酸盐和能量时，ATP用来合成磷酸盐。由于水中微生物消耗了外界含碳基质，磷细菌将分解体内的聚β-羟基丁酸酯（PHB）以产生能量，磷细菌得以生长，并从溶液中吸收溶解性磷酸盐以备合成聚磷酸盐。
目前，国内外对于利用硝酸盐.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
参 考 文 献
[1] 李 军，杨秀山，彭永臻.微生物与水处理工程[M].北京：化学工业出版社，2003,360～361.
[2] J Y Hu ,S L Ong,W J Ng,et al.A new method for characterizing denitritying phosphorus removal bacterial by using three different types of electron acceptors[J].Water Research.2003,37(14):3463-3471.
[3] Chuang S H，Ouyang C F．The biomass fraction of heterotrophs and phosphate—accumulating organisms in a nitrogen and phosphorus removal system[J]．Wat Res，2000，34(8)：2238-2290.
[4] Kuha T．van Laosdrecht M C M，Heijnan J J．Phosphorus and nitrogen removal with minimal COD requirement by integration of denitrifying dephosphatation and nitrification in a two—sludge system[J]．Wat Res，1996，30(7)：1702- 1710.
[5] Kuha T．Smolders G，van Loosdrecht M C M ，et a1．Biological phosphorus removal from wastewater by anaerobic-anoxic sequencing hatch reactor[J]．Wat Sci Tech，1993，27(5—6)：24l一252.
[6] Kuba T, Van Loosdreeht MC M, Phosphoras and nitrogen removal with minimal COD reguirement by integration of nitnification in a two-sludge systen ［J］. Wat Res, 1996, 42(1~2)、1702－1710.
[7] 周岳溪,钱 易,顾夏声等.废水生物聚磷机理的研究[J].环境科学,1991,13(4):2—4.
[8] 朱怀兰,史家梁,徐亚同等.SBR生物聚磷工艺的研究[J].上海环境科学,1993,12(8):8—13.
[9] 郑兴灿,李亚新.污水除磷脱氮技术[M].北京:中国建筑工业出社,1998.192-250.
[10] 徐亚同.废水中氮磷的处理[M].上海:华东师范大学出版社,1996.114-170.
[11] Kirsten S,Jorgensen,Anneli,et al.Polyphosphate Accumulation among denitrifying bacteria in activated sludge[J].Anaerobe Environmental Microbiology,1995, (1):161-168).
[12] 东秀珠,蔡妙英.常见细菌系统鉴定手册[M].北京:科学出版社,2001.
[13] R.E布坎南，N.E吉本斯.伯杰细菌鉴定手册[M].北京:科学出版社，1994.274-279.
[14] J•萨姆布鲁克.分子克隆实验指南[M].北京:科学出版社,1992.
[15] Gui X L,Mao P H,Zeng M, et a1.Int J Syst Evol Microbiol,2001,51:357-363.
[16] Lane D J. 16S／23S rRNA sequencing In:Nucleic acid techniques in bacterial systematics(Stackebrandt E and Goodfellow M,Eds)[C].New York :Wiley, 1991.
[17] A Itschul S F,Gish W, Miller W,et a1.Basic local alignment search tool [J]. Molecular Biology,1990,215:403-4l0.
[18] Saitou N, Nei M.Mol Biol Evol,1997,4:406-425.
[19] Kirsten S,Jorgensen,Anneli,et al.Polyphosphate Accumulation among denitrifying bacteria in activated sludge[J].Anaerobe Environmental Microbiology,1995, (1):161-168.
[20] 王亚宜, 彭永臻, 王淑莹, 李勇智, 反硝化除磷理论、工艺及影响因素[J]. 黑龙江哈尔滨:哈尔滨工业大学市政环境工程学院.
[21] 李军，杨秀山，彭永臻.微生物与水处理工程[M].北京：化学工业出版社，2003,360～361.
[22] 李军，杨秀山，彭永臻.微生物与水处理工程[M].北京：化学工业出版社，2003,79.
[23] 李军,杨秀山,彭永臻.微生物与水处理工程[M].北京:化学工业出版社,2002.79-140.
[24] 郭夏丽,郑平,梅玲玲.厌氧除磷种源的筛选与厌氧除磷条件的研究[J].环境科学学报,2005,25(2):238-241.
[25] Han S H.Transfer of phosphorus form soil to atmosphere and water[D].Beijing:Research Center for Eco-Environmental Sciences,Chinese Academy of Sciences,2000：48(in Chinese).
[26] 王亚宜, 彭永臻, 王淑莹, 李勇智, 反硝化除磷理论、工艺及影响因素[J]. 黑龙江哈尔滨:哈尔滨工业大学市政环境工程学院.
[27] 王亚宜, 彭永臻, 王淑莹, 李勇智, SBR反应器中聚磷菌筛选及其聚磷效能研究[J]. 黑龙江哈尔滨:哈尔滨工业大学市政环境工程学院.
[28] 李军,杨秀山,彭永臻.微生物与水处理工程[M].北京:化学工业出版社,2002.78.
[29] Niu X J,Geng J J,Wang X R.Temporal and spatial distributions of phosphine in Taihu Lake[J].Acta Scientiae Circurnstantiae,2004,24(2):255—259.
