医院污水处理优势功能菌筛选、强化及培养条件优化

【摘要】：医院污水特别是一些传染病医院的污水属于高危险源、高生物污染的特殊污水，如果医院污水不能得到妥善处理，那么它不但会对水环境造成严重污染，甚至还会威胁到人类的健康问题。随着经济和科学技术的快速发展，现今社会各种疾病层出不穷，这也导致了医院污水的成分越来越复杂，给医院污水的处理带来了更多的麻烦，因此，目前医院污水处理问题已经是现代社会高度重视并急需解决的重大问题之一。 为了获得高效处理医院污水的优势功能菌，并研究这些菌的降解COD和降解氨氮的能力，本课题从天津市海河医院污水处理厂的曝气池中取得污水样品，通过设定低温条件分离出了19株具有降解医院污水COD的菌种，用异养硝化培养基分离出61株降解污水中氨氮的菌种，再通过自制的试剂根据颜色反应初筛出32株去除氨氮的功能菌，在这过程中研发出一种高通量筛选功能菌的方法，这种方法可以大大减少筛菌的时间，提高效率。最后依据它们对COD降解率的高低，复筛出3株具有高效降解医院污水COD的单菌株，他们对COD降解率分别高达91.37%、93.92%和91.26%。同样根据氨氮去除率、亚硝酸盐氮去除率的高低，复筛出4株高效降解医院污水中氨氮的功能菌，它们的氨氮去除率分别为93.47%、94.69%、91.22%和91.25%，筛选出的这几株高效功能菌将会对今后医院污水处理的研究奠定理论基础，并提供较高的应用价值。 本文研究了碳源、碳氮比、pH值、温度和转速这几个因素对筛选出的5株高效功能菌生长情况的影响。其中采用的碳源为醋酸钠、柠檬酸钠、葡萄糖、甘油、废糖蜜、甲醇、蔗糖；采用的碳氮比为15:1、10:1、4:1和1:1；采用的不同的pH值分别为5.0、6.0、7.0、8.0和9.0；不同的温度分别设定为20℃、25℃、30℃、35℃和40℃；不同的转速分别设定为80rpm、100rpm、120rpm、140rpm、160rpm和180rpm。结果得出适宜这5株高效功能菌生长的培养条件是碳源为废糖蜜、碳氮比为4:1、pH值为7.0~8.0、温度为25℃~30℃、转速为140rpm~160rpm。然后在这个最优的生长条件下，做出5株高效功能菌的生长曲线，得出5株高效功能菌的菌浓都达到107~109之间。 为了探讨高效功能菌群在实际污水中的作用和在医院污水反应器启动中的应用效果，本文对天津市海河医院的污水进行了工艺研究。将筛选出的高效功能菌混合投入到天津市海河医院的膜生物污水反应器中，进行污水反应器的快速启动，结果表明，采取多种高效功能菌共同投加的方式，进水COD浓度波动较大，平均值为110mg/L；出水COD浓度稳定在26.8mg/L以下，平均值为16.4mg/L。该高效功能菌群对COD的平均降解率达到85.1%，该系统的进水氨氮浓度在15.8~90.0mg/L之间波动，变化幅度较大，其平均值为42.8mg/L，而出水氨氮浓度则较稳定，平均值为0.93mg/L，平均去除率高达97.9%，这样充分实现了污水处理反应器的快速启动。 为了揭示膜生物反应器中微生物的群落结构，从膜生物反应器中取得污水样品，通过提取样品中的总DNA，以细菌通用引物进行16S rDNA的PCR扩增和16s rDNA可变区V3的扩增，再将PCR产物进行变性梯度凝胶电泳，获得表征污水中微生物群落特征的电泳图谱，研究表明，筛选出的5株高效功能菌在污水的微生物群落中占有优势地位，属于污水中的优势菌，因此本文筛选出高效功能菌群在医院污水处理中的应用是可行的，该菌群的应用有效提高了污染物净化效能、加快了系统启动，强化了系统稳定性和耐负荷冲击能力，为医院污水的污染治理提供了有益的指导和借鉴。 【关键词】：医院污水 COD 氨氮 条件优化 工艺验证
【学位授予单位】：天津商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X703;X799.5
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 前言12-29
• 1.1 医院污水概述12-16
• 1.1.1 国内外医院污水处理现状13-15
• 1.1.2 医院污水处理技术的发展趋势15-16
• 1.2 生物除碳技术研究概述16-18
• 1.2.1 化学需氧量(COD)的概述16
• 1.2.2 化学需氧量(COD)的测定方法16-17
• 1.2.3 化学需氧量(COD)测定方法的概述17-18
• 1.2.4 新型快速测定化学需氧量(COD)方法的概述18
• 1.3 生物脱氮技术研究概述18-27
• 1.3.1 传统生物脱氮技术的研究概述19-21
• 1.3.2 新型生物脱氮技术的研究概述21-27
• 1.4 课题的研究背景、目的与内容27-29
• 1.4.1 研究背景及目的27
• 1.4.2 本课题研究的主要内容27-29
• 第二章 高效降解医院污水 COD 菌种的筛选29-37
• 2.1 前言29
• 2.2 实验材料与仪器29-31
• 2.2.1 样品29
• 2.2.2 培养基29-30
• 2.2.3 仪器与设备30-31
• 2.3 试验方法与技术路线31-32
• 2.3.1 分离方法31
• 2.3.2 COD 浓度的测定方法31
• 2.3.3 COD 降解率的计算方法31
• 2.3.4 试验的技术路线31-32
• 2.4 实验步骤32-33
• 2.4.1 降解 COD 菌种的初筛32
• 2.4.2 降解 COD 菌种的富集32
• 2.4.3 降解 COD 菌种的复筛32-33
• 2.4.4 降解 COD 菌种的保存33
• 2.5 试验结果与讨论33-37
• 2.5.1 降解 COD 菌株的初筛33
• 2.5.2 降解 COD 菌株的摇瓶复筛33-34
• 2.5.3 高效降解 COD 功能菌的测序结果34-37
• 第三章 去除医院污水氨氮菌种的高通量筛选37-49
• 3.1 前言37
• 3.2 试验器材37-39
• 3.2.1 样品来源37-38
• 3.2.2 培养基38
• 3.2.3 试剂38
• 3.2.4 仪器与设备38-39
• 3.3 试验方法与技术路线39-41
• 3.3.1 分离方法39-40
• 3.3.2 高通量显色筛选40
• 3.3.3 各指标的检测方法40
• 3.3.4 氨氮去除率的计算方法40
• 3.3.5 试验技术路线40-41
• 3.4 实验步骤41-42
• 3.4.1 除氨氮菌种的高通量初筛41
• 3.4.2 除氨氮菌种的富集41
• 3.4.3 除氨氮菌种的复筛41-42
• 3.4.4 除氨氮菌种的保存42
• 3.5 试验结果与讨论42-47
• 3.5.1 除氨氮菌种的初筛42-44
• 3.5.2 除氨氮菌种的摇瓶复筛44-45
• 3.5.3 高效除氨氮菌的测序结果45-47
• 3.6 本章小结47-49
• 第四章 高效功能菌培养条件的优化49-57
• 4.1 前言49
• 4.2 实验材料49-50
• 4.2.1 菌株49
• 4.2.2 培养基49-50
• 4.3 实验方法50
• 4.3.1 活菌计数法50
• 4.4 实验结果与讨论50-56
• 4.4.1 不同碳源对高效功能菌生长情况的影响50-51
• 4.4.2 不同 C/N 对高效功能菌生长情况的影响51-52
• 4.4.3 不同 pH 值对高效功能菌生长情况的影响52-53
• 4.4.4 不同温度对高效功能菌生长情况的影响53-54
• 4.4.5 不同转速对高效功能菌生长情况的影响54
• 4.4.6 高效降解 COD 菌株生长曲线的绘制54-55
• 4.4.7 高效降解污水中氨氮菌生长曲线的绘制55-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 工艺验证57-65
• 5.1 前言57
• 5.2 实验材料与方法57-60
• 5.2.1 正交试验设计57-58
• 5.2.2 试验装置58-59
• 5.2.3 试验方法59
• 5.2.4 分析测试项目及所用方法59
• 5.2.5 DNA 的提取方法59
• 5.2.6 PCR 扩增59
• 5.2.7 PCR 产物的变性梯度凝胶电泳分析59-60
• 5.3 实验结果60-64
• 5.3.1 正交试验结果与分析60-61
• 5.3.2 菌群生长曲线的绘制61-62
• 5.3.3 COD 的降解效果62
• 5.3.4 氨氮的去除效果62-63
• 5.3.5 处理过程中复合菌群的动态分析63-64
• 5.4 本章小结64-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 6.1 降解医院污水中 COD 功能菌的筛选65
• 6.2 去除医院污水中氨氮功能菌的筛选65
• 6.3 医院污水中高效功能菌培养条件的优化65
• 6.4 高效功能菌的工艺验证65-66
• 6.5 本实验的创新点66
• 6.6 本实验的进一步研究展望66-67
• 参考文献67-73
• 发表论文及参加科研情况说明73-74
• 致谢74-75

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