反硝化脱硫细菌的分离筛选及其碳氮硫共脱除特征的研究.pdf

硕士学位论文

反硝化脱硫细菌的分离筛选及其碳氮硫共
脱除特征研究

SCREENING AND CHARACTERIZATION OF A
HETEROTROPHIC DENITRIFYING SULFIDE
REMOVAL BACTERIUM STRAIN
PSEUDOMONAS SP. X2



杨娟











哈尔滨工业大学
2012 年 7 月
国内图书分类号:X703 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开





工学硕士学位论文


反硝化脱硫细菌的分离筛选及其碳氮硫共
脱除特征研究



硕士研究生:杨娟
导师:王爱杰教授
申请学位:工学硕士
学科:环境科学与工程
所在单位:市政环境工程学院
答辩日期:2012 年 7 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index: X703
:



Dissertation for the Master Degree in Engineering


SCREENING AND CHARACTERIZATION OF A
HETEROTROPHIC DENITRIFYING SULFIDE
REMOVAL BACTERIUM STRAIN
PSEUDOMONAS SP. X2




Candidate: Yang Juan
Supervisor: Aijie
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Environmental Engineering
Affiliation: School of Municipal and
Environmental Engineering
Date of Defence: July, 2012
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
传统观念认为,只有自养反硝化菌(如脱氮硫杆菌)才能在反硝化脱硫过
程中积累单质硫。本研究从同步脱硫反硝化 EGSB 反应器的颗粒污泥中筛选出
一株异养反硝化菌株 X2,它能同时以硫化物和乙酸盐作为电子供体进行反硝
化,并累积单质硫,具有世代时间短、生长速度快、脱硫能力高的优点。同时,
研究了该菌同步脱除碳氮硫的效能、代谢途径及关键影响因素(摩尔 S2-
- - -
/NO3 -N、摩尔 Ac -C/ NO3 -N、初始硫化物浓度)。这表明可以通过条件的优化
提高系统中异养菌和自养菌的效能从而使反硝化脱硫效果和单质硫产率得到提
高。
通过挑取单菌落的方式筛选到一株能同步脱除硫化物、硝酸盐和乙酸盐的
细菌,命名为 X2,通过 16S rRNA 基因序列分析将该菌株鉴定为假单胞菌属
(Pseudomonas sp.),相似度为 99%。采用透射电子显微镜(TEM)观察了菌
体形态,发现该菌株呈杆状、有鞭毛、有荚膜、二分裂生殖。
通过静态试验发现菌株 X2 在厌氧条件下具有高效脱除硫、氮、碳的能力,
2- - -
且能将硫化物氧化为胞外单质硫。在初始 S 、NO3 -N 和 Ac -C 浓度分别为
、35 mg/L 和 mg/L 条件下,菌株生长代谢迅速,在反应 13h 后,
去除率分别达到 96%、97%和 99%,单质硫的转化率达到 88%,反应终点时达
到 99%。
分析了菌株 X2 在同步脱除硫、氮、碳过程中的电子转移情况,在 15h 提
供的电子总数为 mmol/L,接受的电子总数为 mmol/L,基本能够吻合,
这说明菌株 X2 在脱除硫化物、硝酸盐和乙酸盐时存在某种比例关系的共代谢
2- - 0 -
途径,即 S 和 NO3 首先通过不彻底的自养反硝化途径被转化为 S 和 NO2 ,之
- -
后 NO2 和 Ac 再通过异养反硝化途径转化为 N2 和 CO2。
2- -
探究了菌株 X2 同步脱除碳、氮、硫的关键影响因素,发现最适 S /NO3 -N
2- - -
为 5/6(S 、NO3 -N 和 Ac -C 的去除率分别为为 97%、100%和 100%,单质硫