基于微生物群體感應(yīng)的菌-絲狀藻共生機(jī)理與調(diào)控研究
發(fā)布時(shí)間:2021-08-17 13:15
藻類在自然水體自凈過程中起重要作用,它們可低成本有效地去除造成水體富營養(yǎng)化的氮磷營養(yǎng)物和重金屬等污染物,且活性污泥與微藻能形成耦合共生系統(tǒng)處理污水,解決目前活性污泥法去除污水中有機(jī)物及氮磷時(shí)曝氣能耗過高、剩余污泥處置困難的問題。因此本文基于群體感應(yīng)現(xiàn)象在無外加曝氣條件下,研究了攪拌條件下菌-絲狀藻的懸浮共生和靜力條件下菌-絲狀藻聚集體的培養(yǎng)過程,考察以高絲氨酸內(nèi)酯類信號(hào)分子作為外源添加物質(zhì)時(shí),對(duì)菌-絲狀藻共生系統(tǒng)的調(diào)控作用;同時(shí)建立數(shù)學(xué)模型對(duì)反應(yīng)器規(guī)模的菌-絲狀藻系統(tǒng)處理效能進(jìn)行合理預(yù)測,得到研究成果如下:(1)從污水處理廠獲取活性污泥在實(shí)驗(yàn)室中馴化培養(yǎng)之后的提取物,經(jīng)過高效液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用方法檢測并與AHLs標(biāo)準(zhǔn)品比對(duì),能夠檢測出AHLs類似物質(zhì)。采用馴化后的活性污泥和顫藻碎片以3:1的藻菌比在燒杯中構(gòu)建無外加曝氣裝置的動(dòng)態(tài)攪拌菌-絲狀藻共生系統(tǒng),外源信號(hào)分子添加濃度分別為0、5、50、200 nmol/L四組,連續(xù)運(yùn)行五天,R1-R4各組COD去除率均達(dá)到90%以上,氨氮去除效果與添加信號(hào)分子濃度并非呈現(xiàn)出線性關(guān)系。(2)靜力條件下在10 m L玻璃小瓶中培養(yǎng)菌-絲狀藻共生聚集體時(shí)...
【文章來源】:合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:75 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
AHLs結(jié)構(gòu)式[52]
第二章實(shí)驗(yàn)材料與方法11第二章實(shí)驗(yàn)材料與方法2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)本次實(shí)驗(yàn)為基于光照培養(yǎng)箱(常州普天,GHP-160)內(nèi)的靜力菌-絲狀藻共生體系培養(yǎng),實(shí)驗(yàn)設(shè)置如圖2.1所示,主要包括具有螺旋口帶蓋密封玻璃小瓶(22*52mm,有效容積10mL)、可調(diào)節(jié)強(qiáng)度光源(光強(qiáng)范圍)、自動(dòng)溫控設(shè)備。圖2.1菌-絲狀藻共生系統(tǒng)培養(yǎng)實(shí)物圖Fig2.1Cultivationofalgal-Bacterialsymbioticsystem2.2接種污泥與實(shí)驗(yàn)用水表2.1SBR反應(yīng)器進(jìn)水中的常量元素與微量元素組成Tab2.1ThemacroelementandmicroelementofinfluentinSBR元素種類成分濃度(mg/L)常量元素CaCl220FeCl36H200.83MgSO47H2O50微量元素Al2(SO4)318H2O0.25ZnSO47H2O0.11MnSO4H2O0.05H3BO40.05CuCl20.05CoCl26H2O0.045NiCl26H2O0.05(NH4)6Mo7O244H2O0.05
第二章實(shí)驗(yàn)材料與方法151)生物法:Ren等[86]通過培養(yǎng)信號(hào)分子檢測菌株KYC55,用TLC薄層色譜法觀察顯色情況,從而判斷好氧顆粒污泥中信號(hào)分子的存在。生物法需要培養(yǎng)針對(duì)性的特定菌株,且檢測對(duì)象具有局限性,不適用于本次實(shí)驗(yàn)。2)理化法:近年來研究人員已建立GC-MS[87]、HPLC-MS[88]、UPLC-MS[85]的檢測方法檢測AHLs類物質(zhì)。由于氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用將樣品擊碎加熱過程易對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響,本次實(shí)驗(yàn)采用液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用對(duì)信號(hào)分子標(biāo)準(zhǔn)品及活性污泥提取物進(jìn)行分析。色譜條件:BEHC18色譜柱(2.1mm×50mm,1.7μm;Waters);分析時(shí)間6.5min;柱溫35℃;流速200μL/min;進(jìn)樣體積10μL;流動(dòng)相:A為含有0.1%(v/v)甲酸和5mmol/L乙酸銨的甲醇,B為含有0.1%(v/v)甲酸和5mmol/L乙酸銨的純水。梯度洗脫條件:0~1min,50%~60%A;1~2.5min,60%~80%A;2.5~6min,80%~100%A;6~6.1min,100%~50%A;6.1~6.5min,50%A。質(zhì)譜條件:離子源:電噴霧離子源(ESI);檢測模式:多反應(yīng)離子監(jiān)測(MRM);正離子掃描模式;毛細(xì)管電壓:3.0kV;毛細(xì)管溫度:375℃;錐孔電壓:30V;分析載氣:氮?dú),流?00L/h;碰撞載氣:氬氣,流速0.15mL/min。圖2.3標(biāo)準(zhǔn)品C6-HSL質(zhì)譜圖Fig2.3MassspectrumofC6-HSL圖2.4標(biāo)準(zhǔn)品C8-HSL質(zhì)譜圖
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]pH值和光照強(qiáng)度對(duì)顫藻生長及產(chǎn)嗅特征的影響[J]. 朱厚亞,劉波,張凌云,趙莉,張德明. 中國給水排水. 2019(07)
[2]Long-and short-chain AHLs affect AOA and AOB microbial community composition and ammonia oxidation rate in activated sludge[J]. Jie Gao,Yu Duan,Ying Liu,Xuliang Zhuang,Yichen Liu,Zhihui Bai,Wenlin Ma,Guoqiang Zhuang. Journal of Environmental Sciences. 2019(04)
[3]高錳酸鉀對(duì)藻細(xì)胞及胞外有機(jī)物的控制效果[J]. 李春梅,許仕榮,王長平,劉凱. 環(huán)境工程學(xué)報(bào). 2018(07)
[4]生物膜中EPS與微生物的分布及測定[J]. 陳園園,彭黨聰. 中國給水排水. 2017(15)
[5]超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法檢測微氧生物脫氮菌群;呓z氨酸內(nèi)酯信號(hào)分子[J]. 李玖齡,孫凱,孟佳,沈吉敏,齊虹,江雷. 分析化學(xué). 2016(08)
[6]3種載體固定化菌藻共生系統(tǒng)脫氮除磷效果的對(duì)比[J]. 傅海燕,許鵬成,柴天,高攀峰,黃國和,陳蕃武. 環(huán)境工程學(xué)報(bào). 2013(09)
[7]細(xì)菌群體感應(yīng)現(xiàn)象及其在控制膜生物污染中的應(yīng)用[J]. 葉姜瑜,譚旋,呂冰,陳剛才. 環(huán)境工程. 2013(S1)
[8]固定化菌藻系統(tǒng)對(duì)污水處理廠出水的深度處理[J]. 嚴(yán)清,高旭,彭緒亞. 環(huán)境工程學(xué)報(bào). 2012(10)
[9]氣相色譜-質(zhì)譜法檢測細(xì)菌中N-;呓z氨酸內(nèi)酯類信號(hào)分子[J]. 郭秀春,鄭立,張魁英,徐魯燕,王小如. 分析測試學(xué)報(bào). 2012(03)
[10]高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同時(shí)測定細(xì)菌群體感應(yīng)效應(yīng)的11種AHLs類信號(hào)分子[J]. 馬晨晨,李柏林,歐杰,王婧,趙俊虹. 分析化學(xué). 2010(10)
博士論文
[1]常/低溫下AHLs類群體感應(yīng)信號(hào)分子對(duì)SBBR系統(tǒng)影響的研究[D]. 胡惠秩.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]小球藻與優(yōu)勢(shì)共棲異養(yǎng)細(xì)菌間的相互作用及其對(duì)細(xì)菌群體感應(yīng)信號(hào)分子的響應(yīng)[D]. 畢相東.中國海洋大學(xué) 2013
[3]固定化藻類去除污水中氮磷及其機(jī)理的研究[D]. 邢麗貞.西安建筑科技大學(xué) 2005
碩士論文
[1]基于元胞自動(dòng)機(jī)的好氧顆粒污泥三維多種群數(shù)學(xué)模型研究[D]. 張帥.合肥工業(yè)大學(xué) 2017
[2]生物膜法養(yǎng)殖污水處理中群體感應(yīng)現(xiàn)象的初步研究[D]. 孫頡.中國海洋大學(xué) 2012
[3]顫藻生長的限制性生態(tài)條件研究[D]. 賀春花.廣東海洋大學(xué) 2012
[4]城市污水處理菌藻共生系統(tǒng)中影響藻類生長的因素研究[D]. 遲堃.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
本文編號(hào):3347837
【文章來源】:合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:75 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
AHLs結(jié)構(gòu)式[52]
第二章實(shí)驗(yàn)材料與方法11第二章實(shí)驗(yàn)材料與方法2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)本次實(shí)驗(yàn)為基于光照培養(yǎng)箱(常州普天,GHP-160)內(nèi)的靜力菌-絲狀藻共生體系培養(yǎng),實(shí)驗(yàn)設(shè)置如圖2.1所示,主要包括具有螺旋口帶蓋密封玻璃小瓶(22*52mm,有效容積10mL)、可調(diào)節(jié)強(qiáng)度光源(光強(qiáng)范圍)、自動(dòng)溫控設(shè)備。圖2.1菌-絲狀藻共生系統(tǒng)培養(yǎng)實(shí)物圖Fig2.1Cultivationofalgal-Bacterialsymbioticsystem2.2接種污泥與實(shí)驗(yàn)用水表2.1SBR反應(yīng)器進(jìn)水中的常量元素與微量元素組成Tab2.1ThemacroelementandmicroelementofinfluentinSBR元素種類成分濃度(mg/L)常量元素CaCl220FeCl36H200.83MgSO47H2O50微量元素Al2(SO4)318H2O0.25ZnSO47H2O0.11MnSO4H2O0.05H3BO40.05CuCl20.05CoCl26H2O0.045NiCl26H2O0.05(NH4)6Mo7O244H2O0.05
第二章實(shí)驗(yàn)材料與方法151)生物法:Ren等[86]通過培養(yǎng)信號(hào)分子檢測菌株KYC55,用TLC薄層色譜法觀察顯色情況,從而判斷好氧顆粒污泥中信號(hào)分子的存在。生物法需要培養(yǎng)針對(duì)性的特定菌株,且檢測對(duì)象具有局限性,不適用于本次實(shí)驗(yàn)。2)理化法:近年來研究人員已建立GC-MS[87]、HPLC-MS[88]、UPLC-MS[85]的檢測方法檢測AHLs類物質(zhì)。由于氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用將樣品擊碎加熱過程易對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響,本次實(shí)驗(yàn)采用液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用對(duì)信號(hào)分子標(biāo)準(zhǔn)品及活性污泥提取物進(jìn)行分析。色譜條件:BEHC18色譜柱(2.1mm×50mm,1.7μm;Waters);分析時(shí)間6.5min;柱溫35℃;流速200μL/min;進(jìn)樣體積10μL;流動(dòng)相:A為含有0.1%(v/v)甲酸和5mmol/L乙酸銨的甲醇,B為含有0.1%(v/v)甲酸和5mmol/L乙酸銨的純水。梯度洗脫條件:0~1min,50%~60%A;1~2.5min,60%~80%A;2.5~6min,80%~100%A;6~6.1min,100%~50%A;6.1~6.5min,50%A。質(zhì)譜條件:離子源:電噴霧離子源(ESI);檢測模式:多反應(yīng)離子監(jiān)測(MRM);正離子掃描模式;毛細(xì)管電壓:3.0kV;毛細(xì)管溫度:375℃;錐孔電壓:30V;分析載氣:氮?dú),流?00L/h;碰撞載氣:氬氣,流速0.15mL/min。圖2.3標(biāo)準(zhǔn)品C6-HSL質(zhì)譜圖Fig2.3MassspectrumofC6-HSL圖2.4標(biāo)準(zhǔn)品C8-HSL質(zhì)譜圖
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]pH值和光照強(qiáng)度對(duì)顫藻生長及產(chǎn)嗅特征的影響[J]. 朱厚亞,劉波,張凌云,趙莉,張德明. 中國給水排水. 2019(07)
[2]Long-and short-chain AHLs affect AOA and AOB microbial community composition and ammonia oxidation rate in activated sludge[J]. Jie Gao,Yu Duan,Ying Liu,Xuliang Zhuang,Yichen Liu,Zhihui Bai,Wenlin Ma,Guoqiang Zhuang. Journal of Environmental Sciences. 2019(04)
[3]高錳酸鉀對(duì)藻細(xì)胞及胞外有機(jī)物的控制效果[J]. 李春梅,許仕榮,王長平,劉凱. 環(huán)境工程學(xué)報(bào). 2018(07)
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[5]超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法檢測微氧生物脫氮菌群;呓z氨酸內(nèi)酯信號(hào)分子[J]. 李玖齡,孫凱,孟佳,沈吉敏,齊虹,江雷. 分析化學(xué). 2016(08)
[6]3種載體固定化菌藻共生系統(tǒng)脫氮除磷效果的對(duì)比[J]. 傅海燕,許鵬成,柴天,高攀峰,黃國和,陳蕃武. 環(huán)境工程學(xué)報(bào). 2013(09)
[7]細(xì)菌群體感應(yīng)現(xiàn)象及其在控制膜生物污染中的應(yīng)用[J]. 葉姜瑜,譚旋,呂冰,陳剛才. 環(huán)境工程. 2013(S1)
[8]固定化菌藻系統(tǒng)對(duì)污水處理廠出水的深度處理[J]. 嚴(yán)清,高旭,彭緒亞. 環(huán)境工程學(xué)報(bào). 2012(10)
[9]氣相色譜-質(zhì)譜法檢測細(xì)菌中N-;呓z氨酸內(nèi)酯類信號(hào)分子[J]. 郭秀春,鄭立,張魁英,徐魯燕,王小如. 分析測試學(xué)報(bào). 2012(03)
[10]高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同時(shí)測定細(xì)菌群體感應(yīng)效應(yīng)的11種AHLs類信號(hào)分子[J]. 馬晨晨,李柏林,歐杰,王婧,趙俊虹. 分析化學(xué). 2010(10)
博士論文
[1]常/低溫下AHLs類群體感應(yīng)信號(hào)分子對(duì)SBBR系統(tǒng)影響的研究[D]. 胡惠秩.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]小球藻與優(yōu)勢(shì)共棲異養(yǎng)細(xì)菌間的相互作用及其對(duì)細(xì)菌群體感應(yīng)信號(hào)分子的響應(yīng)[D]. 畢相東.中國海洋大學(xué) 2013
[3]固定化藻類去除污水中氮磷及其機(jī)理的研究[D]. 邢麗貞.西安建筑科技大學(xué) 2005
碩士論文
[1]基于元胞自動(dòng)機(jī)的好氧顆粒污泥三維多種群數(shù)學(xué)模型研究[D]. 張帥.合肥工業(yè)大學(xué) 2017
[2]生物膜法養(yǎng)殖污水處理中群體感應(yīng)現(xiàn)象的初步研究[D]. 孫頡.中國海洋大學(xué) 2012
[3]顫藻生長的限制性生態(tài)條件研究[D]. 賀春花.廣東海洋大學(xué) 2012
[4]城市污水處理菌藻共生系統(tǒng)中影響藻類生長的因素研究[D]. 遲堃.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
本文編號(hào):3347837
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