利用光合細(xì)菌Z08處理大豆蛋白廢水效能研究.pdf

1、光合細(xì)菌污水處理技術(shù)具有廢水處理的同時(shí)回收菌體資源再利用的優(yōu)勢(shì)。但是，在污水處理過(guò)程光合細(xì)菌菌體產(chǎn)量不高，限制了光合細(xì)菌污水處理過(guò)程中菌體資源化再利用的發(fā)展。因此，本研究以前期分離純化的一株光合細(xì)菌Rubrivivax gelatinosusZ08為試驗(yàn)菌種，以大豆蛋白廢水為降解基質(zhì)，通過(guò)優(yōu)化控制條件（培養(yǎng)條件，植物激素，微量元素）提高廢水處理中光合細(xì)菌Z08菌體產(chǎn)量，同時(shí)從代謝途徑及其關(guān)鍵酶角度探討控制條件調(diào)節(jié)光合細(xì)菌Z08處理大豆蛋

2、白廢水的生物合成機(jī)制與能量代謝機(jī)制。
　　光照供給對(duì)廢水處理中光合細(xì)菌Z08的菌體產(chǎn)量有促進(jìn)作用。0-8000lux條件下，最優(yōu)光照強(qiáng)度為5000-7000lux，菌體產(chǎn)量為2300mg/L，COD和蛋白質(zhì)去除率都達(dá)到80％左右。不同光照強(qiáng)度對(duì)光合細(xì)菌Z08生長(zhǎng)的影響被分為三類：光限制（0-4000lux）；光滿足（5000-7000lux）；光抑制（8000lux以上）。光照通過(guò)提高光合作用產(chǎn)能代謝途徑中關(guān)鍵電子傳遞體菌綠素、類

3、胡蘿卜素、細(xì)胞色素b6、細(xì)胞色素f的含量以及ATP產(chǎn)量，以及增加C3和脂類物質(zhì)合成途徑中1，5-二磷酸核酮糖羧化酶和乙酰CoA羧化酶的活性促進(jìn)光合細(xì)菌Z08的生長(zhǎng)和有機(jī)物去除。光照能夠誘導(dǎo)并啟動(dòng)光合基因的表達(dá)來(lái)控制菌綠素、類胡蘿卜素、細(xì)胞色素b6、細(xì)胞色素f的含量來(lái)提高光合作用中ATP的產(chǎn)量。
　　溶解氧濃度對(duì)廢水處理中光合細(xì)菌Z08菌體產(chǎn)量有顯著影響。在無(wú)氧、微氧、好氧條件中，最優(yōu)溶解氧條件為微氧（0.3-0.9mg/L），菌體

4、產(chǎn)量為2200mg/L，COD和蛋白質(zhì)去除率都達(dá)到81%左右。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和機(jī)理分析表明，溶解氧通過(guò)調(diào)控呼吸產(chǎn)能代謝途徑中關(guān)鍵酶琥珀酸脫氫酶、NADH脫氫酶、細(xì)胞色素氧化酶活性與光合產(chǎn)能代謝途徑中關(guān)鍵電子傳遞體菌綠素、類胡蘿卜素、細(xì)胞色素b6、細(xì)胞色素f的含量提高ATP產(chǎn)量促進(jìn)光合細(xì)菌Z08的生長(zhǎng)和有機(jī)物去除。無(wú)氧和微氧條件下，光合基因表達(dá)沒(méi)有受到影響，但好氧條件下，過(guò)量的溶解氧抑制了光合基因的表達(dá)，進(jìn)而降低了菌綠素、類胡蘿卜素、細(xì)胞色素b

5、6、細(xì)胞色素f的含量。
　　植物激素的投加促進(jìn)廢水處理中光合細(xì)菌Z08菌體產(chǎn)量和有機(jī)物去除率。琥珀酸、三十烷醇、赤霉素最優(yōu)投加劑量分別為600mg/L、1mg/L和1.5mg/L。機(jī)理分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，琥珀酸通過(guò)調(diào)控呼吸產(chǎn)能代謝途徑中關(guān)鍵酶琥珀酸脫氫酶的活性提高ATP產(chǎn)量進(jìn)而促進(jìn)光合細(xì)菌Z08的生長(zhǎng)和有機(jī)物的去除；三十烷醇通過(guò)提高光合產(chǎn)能代謝途徑中關(guān)鍵電子傳遞體菌綠素、類胡蘿卜素以及ATP產(chǎn)量來(lái)促進(jìn)光合細(xì)菌Z08的生長(zhǎng)和有機(jī)物的

6、去除；赤霉素通過(guò)提高光合作用產(chǎn)能代謝途徑中關(guān)鍵電子傳遞體菌綠素、類胡蘿卜素以及ATP產(chǎn)量來(lái)促進(jìn)光合細(xì)菌Z08的生長(zhǎng)和有機(jī)物的去除。
　　微量元素的投加促進(jìn)廢水處理中光合細(xì)菌Z08菌體產(chǎn)量和有機(jī)物去除率。最優(yōu)鎂離子、鈷離子、鐵離子的投加劑量分別為10mg/L、5 mg/L和20mg/L。光合細(xì)菌Z08適應(yīng)的胞內(nèi)鎂、鈷、鐵離子范圍分別在3.6mg/g、1.8mg/g和5.3mg/g左右。機(jī)理分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鎂離子通過(guò)提高光合產(chǎn)能代

7、謝途徑中關(guān)鍵電子傳遞體菌綠素、類胡蘿卜素的含量進(jìn)而提高ATP產(chǎn)量，同時(shí)增加C3和脂類物質(zhì)合成途徑中關(guān)鍵酶果糖-1，6-雙磷酸酯酶和乙酰CoA羧化酶的活性促進(jìn)了光合細(xì)菌Z08的生長(zhǎng)和有機(jī)物的去除；鈷離子通過(guò)提高維生素B12含量來(lái)增加ATP產(chǎn)量進(jìn)而促進(jìn)光合細(xì)菌Z08的生長(zhǎng)和有機(jī)物的去除；鐵離子通過(guò)提高光合途徑中關(guān)鍵電子傳遞體菌綠素、細(xì)胞色素b6、細(xì)胞色素f的含量和呼吸產(chǎn)能代謝途徑中關(guān)鍵酶琥珀酸脫氫酶、NADH脫氫酶、細(xì)胞色素氧化酶活性來(lái)促進(jìn)