论文部分内容阅读
我国城市污水处理主要以生物法为主,在污水处理中起主要作用的是在常温下具有较高活性和降解能力的中温菌。但在北方地区冬季水温偏低,污泥中的中温菌代谢活性降低甚至丧失活性,导致污水生物处理效果差,出水难以达标。通常的解决方法是降低污泥负荷,延长水力停留时间,这样会导致污水厂的占地面积增大,运转费用变高。选育具有高降解能力的低温菌是解决低温污水处理效果差的最有效方法之一。本文主要从低温菌的分离鉴定、降解酶特性及菌株对低温废水降解效能几方面展开研究。自北方寒冷地区水、土样中分离筛选出9株在低温(5~15℃)下具有较高活性的耐冷菌。对菌株分别进行平板培养、形态学和生理生化鉴定,选定其中两株具明显生长优势的菌株,利用16S rDNA手段对其进行分子生物学鉴定并全面考察其生长特性。16S rDNA鉴定结果表明:这两株优势菌分别为假单胞菌属、希瓦氏菌属,命名为:Pseudomonas sp. N、Shewanella sp. J5。生长特性研究表明:两菌株属耐冷型低温微生物,在低温下生长状况良好,最适生长温度均为20℃左右,适宜生长pH范围分别为5.5~8.5、6.0~8.5,适宜盐度范围为0~3%、1~5%;菌株可利用不同种类的碳源和氮源,具有对不同类型有机废水进行降解的潜力。为了从有机物污染物低温条件下酶降解机制上揭示低温菌的降解特性,本文对两株优势菌代谢关键酶——脱氢酶活性及产水解酶情况进行了研究,并借助HPSEC对酶解过程进行初步分析,结果表明:菌株在低温条件下表现出较高的脱氢酶活性;Shewanella sp. J5可同时产低温蛋白酶及淀粉酶,其中蛋白酶适宜催化pH8.0,0℃下仍保持20%的活性,Mn2+、Fe2+对其有明显促进作用,酶解过程表明该酶能降解高分子的蛋白;同样,淀粉酶适宜催化pH为7.0~10.0,0℃下仍有40%的活性,研究中所考察的金属离子对其无明显影响。从以上研究结果可以看出,所筛菌株在低温条件下具有很好的有机污染物降解特性与其酶的低温活性有着密切的关系。从实际应用角度出发,分别考察了优势菌在好氧条件下对低温废水降解效能,研究了两菌株混合投加时的降解能力及其在活性污泥法中的运用。结果表明两优势菌均能处理中高浓度有机废水。适宜降解条件为:pH7.0~8.0、DO3.2~4.8 mg/L、曝气时间8 h,Pseudomonas sp. N对COD、氨氮去除率均达90%,Shewanella sp. J5对COD、氨氮去除率分别为77%和70%。将两菌株混合培养后,运用于废水处理中获得了更好的处理效果,COD去除率较单株菌高出10~20%;与常温活性污泥相比,低温(<10℃)条件下,混合菌脱氢酶活性明显较高;将混合低温菌投加至活性污泥中可明显提高低温污水处理效率,两者VSS配比为1:1时效果较好,COD、氨氮降解率可分别提高40%、70%,这也表明生物强化技术在寒冷地区废水处理中的应用是可行的;此外,研究结果还显示混合菌对不同类型生活废水均具有一定降解能力。