中度嗜盐菌的特性及其对高盐有机废水处理的强化作用-环境工程专业论文.docx

ClassifiedIndex:X703.1U.D.C.:628.35DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringCHARACTERISTICOF MODERATE HALOPHILESANDTHEIR BIOAUGMENTATIONINBIOLOGICAL TREATMENTOFHYPERSALINEORGANIC WASTEWATERCandidate：LIWei-guoSupervisor：Prof.MAFangAssociateSupervisor：Prof.YANPei-shengAcademic DegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：EnvironmentalEngineeringUnit：School ofMunicipalandEnvironmental EngineeringDateofOral Examination：June, 2008University：HarbinInstituteofTechnology摘要高盐有机废水来源广泛、成分复杂。废水中高盐份的存在，会对微生物的生长产生抑制作用，从而增加了生物处理的难度，成为现阶段国内外废水处理技术领域亟待解决的一个难题。近年来，国内外很多学者采用生物处理法对高盐度废水进行了研究。对于盐度较低的废水，一般采用驯化耐盐污泥的方法进行处理，而在处理盐度较高的废水时，由于驯化污泥中的微生物对盐度的耐受范围有限，并且所需驯化时间长，所以成功的例子极少。通过向处理系统中接种嗜盐微生物强化处理理论上是一种快速有效的方法。国内从20世纪80年代以来对嗜盐菌的分离和鉴定进行了大量工作，但在利用嗜盐菌尤其是中度嗜盐菌处理高盐有机废水的研究才刚刚开始。相对于极端嗜盐古菌，中度嗜盐菌的分布更为广泛，对高盐环境有极强的适应能力，盐生长浓度更宽，对营养要求低，更易于适应环境，同时，可以方便地利用以细菌为基础发展起来的分子生物学技术来解答一些有关机理性等方面的问题。将传统生物学技术与现代分子生物学手段相结合，利用环境工程技术、微生物学技术、分子生物学技术和生物工程技术从中度嗜盐菌的筛选和多相分类入手，其探究中度嗜盐菌在高盐环境下的生长规律及降解特性，同时结合生物活性炭技术和生物强化技术构建“嗜盐固定化生物活性炭”，对高盐有机工业废水进行处理，对处理系统中的有机物降解规律和种群演替规律进行探索，找出切实可行的嗜盐菌强化高盐有机废水处理的工艺设计参数和运行参数，为实际高盐有机工业废水处理工程的设计、调试、运行和管理提供技术依据。同时进一步阐明筛选嗜盐菌强化高盐有机废水处理的可行性，并筛选出具有较高实用价值的中度嗜盐菌菌种用于高盐有机工业废水处理。采用改进的Gibbson培养基和自行发明的嗜盐菌高效快速筛选法，从山东威海共分纯76株嗜盐菌株。从中选取降解性能较好的8株菌作为代表菌株，对其进行多相分类和系统发育分析，确定了其分类地位，并从中发现2个菌株HNPH和JSA1与嗜盐碱杆菌的同源性最高，但在菌株来源、表现型特征和化学分类型特征上却有明显差异，2 菌株之间的差异也很明显，因此建议确立菌株HNPH和JSA1为嗜盐碱杆菌(Alkalibacillushalophilus)的2个新亚种，同时对其特征进行了较为详细的描述。研究中还发现，地处黄海之滨的威海地区，其高盐环境中的嗜盐微生物群落具有独特性。所筛得菌株多属Alkalibacillus属。该属是2005年由韩国生命工学院和中国云南大学云南省微生物研究所联合发表的。因此在该地区有极大可能性找到新的分类单元，进一步的多相分类鉴定工作意义重大。对影响中度嗜盐菌强化处理高盐有机废水的生态因子及嗜盐菌的降解特性所进行的研究发现，中度嗜盐菌对偏碱性环境具有很好的适应性，pH值为7.5～8.0是多数中度嗜盐菌株降解有机物的最适pH值；添加氮源硫酸铵对处理系统的COD去除效果有很好的影响；C/N在3:1～5:1之间时，处理系统中COD去除率最高，氮源不足时更能影响嗜盐菌的降解性能和作用；添加适量的无机盐离子对COD的去除率会产生积极的影响；不同嗜盐菌株适当的复配会产生较高的COD降解效果；反应器中分别投加活性炭、电气石、沸石固定化微生物载体比不加固定化微生物载体有机物降解速率加快，效果显著，采用PCR-DGGE方法分析其微生物群落结构发现，投加的嗜盐菌株HNPH（Alkalibacillussp.）的克隆条带强度最强，成为系统的优势菌群，显示其对环境较强的适应性及菌群在系统中的稳定性。从威海市路道口盐场晒盐池盐水中分离的中度嗜盐菌株YS-1为盐单胞菌属。结合生物活性炭技术对其进行强化高盐制革废水处理发现，该菌株具有强化高盐（9.3%）制革废水处理的功能，