高效聚磷菌的分離及其特性研究.pdf

1、水體中磷的去除對(duì)防止水體的富營(yíng)養(yǎng)化具有重要意義。目前對(duì)于廢水中磷的去除主要是利用活性污泥中的聚磷菌在厭氧/好氧(A/O)或厭氧/缺氧(A/A)交替運(yùn)行下對(duì)廢水中磷的過(guò)量攝取,再通過(guò)污泥排放這種方式來(lái)除磷的。但由于對(duì)聚磷菌本身的聚磷特性和聚磷機(jī)理的研究還不夠深入,導(dǎo)致生物除磷技術(shù)尚未得到廣泛應(yīng)用,也使得增強(qiáng)生物除磷(Enhanced Biological Phosphorus Removal，EBPR)運(yùn)行效果不夠穩(wěn)定。本文從高效聚磷菌的

2、分離篩選入手,在聚磷菌的聚磷特性及其機(jī)理等方面展開了較深入的研究。
　　從巢湖底泥中分離得到兩株高效聚磷菌株P(guān)6和P8,經(jīng)過(guò)16S rDNA序列分析,初步鑒定P6菌株屬于短小桿菌屬(Exiguobacterium sp.),P8菌株屬于假單胞菌屬(Pseudomonas sp.)。
　　為考察影響兩菌株聚磷性能的因素,對(duì)溫度、pH值、碳氮源等因素進(jìn)行了分析,并確定了各因素的最適作用范圍。P6菌株的最適溫度為35℃,最適pH值

3、在4~5之間。最適碳源是麥芽糖,且濃度在0.75 g/L時(shí),聚磷效果最好,除磷率達(dá)到84.6％。最適復(fù)合氮源是蛋白胨+氯化銨。P8菌株的最適溫度是35℃,最適pH值在6~7之間。最適碳源是乙醇,且濃度在3.75g/L時(shí),除磷效果最佳,除磷率達(dá)到92.9％。最適復(fù)合氮源為蛋白胨+硫酸銨。比較兩菌株發(fā)現(xiàn),環(huán)境因素的改變對(duì)P8菌株的除磷能力影響不大,溫度在10℃~40℃范圍內(nèi),pH值在4~11之間,P8菌株都表現(xiàn)出較高的除磷能力,同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4、還顯示,P8菌株可以利用多種碳源和氮源。
　　改變環(huán)境中磷濃度,考察外源磷對(duì)聚磷菌除磷的影響發(fā)現(xiàn),隨著外源磷濃度的增加,聚磷菌的除磷率也在不斷上升。磷作為外源誘導(dǎo)物有刺激聚磷菌聚磷的作用,能提高除磷效率。
　　為更好地研究各因素對(duì)聚磷菌聚磷能力的交互影響,優(yōu)化除磷條件,本實(shí)驗(yàn)采用響應(yīng)曲面法(Response Surface Methodology,RSM)來(lái)分析各種因素對(duì)聚磷菌聚磷能力的影響。顯著性實(shí)驗(yàn)及顯著因子水平值的優(yōu)化

5、實(shí)驗(yàn)表明,菌株P(guān)6的三個(gè)顯著因素的最優(yōu)值分別是:蛋白胨1.06 g/L、NH4Cl0.82 g/L、FeSO4·7H2O0.53 g/L;菌株P(guān)8的三個(gè)顯著因素的最優(yōu)值分別是:蛋白胨0.9 g/L、(NH4)2SO40.7 g/L、MgSO4·7H2O0.8 g/L。在上述優(yōu)化條件下,P6和P8菌株的除磷率分別達(dá)到了98.25％和95.84％。利用響應(yīng)曲面分析(Response Surface Analysis,RSA)技術(shù),建立了兩菌

6、株除磷的二次多項(xiàng)式數(shù)學(xué)模型,對(duì)聚磷菌進(jìn)行預(yù)測(cè)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)值與模型預(yù)測(cè)值之間的相對(duì)誤差低于1％。,
　　為揭示生物聚磷的機(jī)理,本實(shí)驗(yàn)分析了菌株P(guān)6和P8在厭氧和好氧階段胞內(nèi)、胞外磷含量的變化及生物量的變化。結(jié)果表明,兩菌株均能在厭氧環(huán)境中向胞外釋放磷,環(huán)境中的磷含量有明顯增加。同時(shí)菌體在厭氧條件下生長(zhǎng)受到抑制,生物量保持在較低的水平,甚至下降。而在好氧階段,菌體內(nèi)的磷含量迅速上升,伴隨著的是環(huán)境中磷含量在大幅減少,表明磷被過(guò)量

7、地?cái)z入到菌體內(nèi),同時(shí)在此階段生物量也快速增加。上述結(jié)果表明,所篩選的菌株P(guān)6和P8具有聚磷菌的特征,即厭氧釋磷、好氧聚磷。
　　磷是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵因素,其在水體中引起藻類爆發(fā)性生長(zhǎng)的濃度是極低的,遠(yuǎn)低于國(guó)家規(guī)定的磷排放標(biāo)準(zhǔn)。因此,控制水體富營(yíng)養(yǎng)化,防止藻類爆發(fā)應(yīng)從兩方面入手,一是從源頭控制污水中的磷含量,減少排入自然水體中的磷;二是對(duì)可控的水體(如人工湖,景觀水池等)進(jìn)行有效的除磷,控制藻類的生長(zhǎng)。但過(guò)低的磷含量對(duì)聚磷菌的