藻菌共培养体系的构建及其在畜禽养殖废水处理中的应用.pdf

摘要

摘要

近年来，藻菌共培养体系成为废水生物处理领域的研究热点之一。微藻通过

光合作用释放氧气，细菌通过有氧呼吸为微藻的生长提供无机和有机营养物，从

而在二者共生的基础上进行高效废水处理。但目前对藻菌共培养体系的研究仍局

限于少量物种之间。因此，本论文首先从污水处理厂分离纯化耐受性强的优势藻、

菌种，并构建新型藻菌共培养体系。研究此体系在模拟废水和畜禽养殖废水中的

生长和污染物去除效果，并基于高通量测序技术比较不同处理体系下藻际微生物

群落的多样性和结构组成。主要研究结果如下：

（1）分离纯化出3株细菌和1株微藻：通过分子生物学鉴定分别为阿氏芽孢

杆菌（Bacillusaryabhattai）、施氏假单胞菌（Stutzerimonasstutzeri）、摩加夫芽孢

杆菌（Bacillusmojavensis）和微芒藻（Micractiniumreisseri）。其中，

B.aryabhattai生长活性最强，且对M.reisseri、四尾栅藻（Scenedesmus

quadricauda）和普通小球藻（Chlorellavulgaris）的生长均起到一定的促进作用。

（2）构建了S.quadricauda-B.aryabhattai共培养体系：实验表明，

S.quadricauda对实验室模拟废水耐受性最强；将其与B.aryabhattai构建共培养体

系，并设定初始培养条件为藻菌比5:1、N/P比6以及pH7.0。

（3）评估了S.quadricauda-B.aryabhattai共培养体系对畜禽养殖废水的去除

效果：将畜禽养殖废水分别进行灭菌和未灭菌预处理并用于不同体系培养96h后，

发现在未灭菌废水中微藻介导的处理组可获得较高的氨氮（NH4+-N）和化学需氧

量（COD）去除效率，分别可达67%和80%以上，显著高于灭菌废水各处理组。

（4）分析了不同未灭菌废水处理组中微生物群落的多样性和结构组成：发

现在细菌群落中，三个实验组的优势菌门均为变形菌门（Proteobacteria），优势菌

属均为短波单胞菌属（Brevundimonas）和假单胞菌属（Pseudomonas）；在真菌群

落中，A组（不接种体系）的优势菌门为子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门

（Basidiomycota），而B（单藻体系）和C（藻菌体系）组的优势菌门仅为

Basidiomycota，且相对丰度大于1%的菌属仅为Apiotrichum。

本论文构建的S.quadricauda-B.aryabhattai共培养体系具备污水耐受性强、

NH4+-N和COD去除效率高的特点，并在废水处理中可有效提高有益微生物群落

的多样性且抑制病原菌的生长，此研究成果为藻菌共培养体系在有机废水生物处

理中的应用提供了理论依据和技术参考。

关键词：藻菌共培养体系；四尾栅藻；阿氏芽孢杆菌；废水处理；微生物多样性

I

目录

目录

第1章文献综述1

1.1农业废水情况概述1

1.1.1我国水资源现状及目标1

1.1.2农业废水的种类及危害1

1.2畜禽养殖废水的传统处理技术概述2

1.2.1处理技术分类2

1.2.2处理技术特点概述3

1.3藻菌共培养体系在废水处理中的研究进展4

1.3.1微藻藻际微生物及其多样性4

1.3.2藻菌相互作用关系及机制5

1.3.3共培养体系对废水中污染物的去除机制7

1.3.4不同共培养体系对废水处理的应用效果概述8

1.4影响共培养体系去除污染物质的因素10

1.4.1碳氮磷浓度10