生物固锰除锰工艺中锰氧化菌群结构功能及锰代谢机制分析

《生物固锰除锰工艺中锰氧化菌群结构功能及锰代谢机制分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、博士学位论文生物固锰除锰工艺中锰氧化菌群结构功能及锰代谢机制分析STRUCTURE-FUNCTIONANDMANGANESEMETABOLICMECHANISMSANALYSISOFMANGANESEOXIDIZINGBACTERIAINBIOLOGICALFIXEDANDREMOVALOFMANGANESEPROCESS赵焱2009年6月国内图书分类号：TU991.2学校代码：10213国际图书分类号：628.1密级：公开工学博士学位论文生物固锰除锰工艺中锰氧化菌群结构功能及锰代谢机制分析博士研究生：赵焱导师：张杰教授申请学位：工学博士学科：市政工程所在

2、单位：市政环境工程学院答辩日期：2009年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU991.2U.D.C:628.1DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringSTRUCTURE-FUNCTIONANDMANGANESEMETABOLICMECHANISMSANALYSISOFMANGANESEOXIDIZINGBACTERIAINBIOLOGICALFIXEDANDREMOVALOFMANGANESEPROCESSCandidate：ZhaoYanSupervisor：Prof.Zh

3、angJieAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：MunicipalEngineeringAffiliation：MunicipalandenvironmentalengineeringDateofDefence：June,2009Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要地下水中高浓度的铁锰离子已经严重影响了人们的生产生活。水体中的超标的铁锰离子既可使水出现色度，又容易导致各种疾病。基于此，各国对地下水中

4、铁锰含量均有严格限定，生物固锰除锰工艺便应运而生。成熟稳定的锰氧化微生物系统对该工艺中生产性滤池的生物稳定性、生化能力以及处理系统的抗冲击性和快速启动均有积极意义。因此，有必要对锰氧化菌生理生态、酶学特性，以及生物固锰除锰工艺中锰氧化微生物的功能地位进行深入的分析和认识，为高效锰氧化功能菌群构建和实际工艺运行调控提供理论参考。应用变性梯度凝胶电泳技术和单链构象多态性技术，分析了典型生物固锰除锰工艺中锰氧化微生物的功能地位；在此基础上，分离筛选具有较高胞外酶活性的锰氧化菌，构建锰氧化功能菌群，对生物强化技术处理含铁锰地下水效能进行研究；并通过对微生物固锰除锰

5、特征及酶学特性分析，对锰氧化菌的代谢机制进行了初步探讨。生物固锰除锰工艺中锰氧化菌群的功能地位研究表明，溶解氧和铁锰离子对微生物群落结构的形成具有选择作用。不同铁锰含量水厂的微生物群落结构也有差异。高铁含锰工艺中20cm~60cm滤层微生物群落结构简单，仅6个操作分类单位（OTUs），由Flavobacteriumsp·，Zoogloeasp·构成顶级群落；滤池80cm处则达21个OTUs，Crenothrixsp·，Zoogloeasp·等为优势菌群；Zoogloeasp·是生物滤池中的常驻菌群，生态位较宽，对整个生物滤池的稳定起重要作用。高铁高锰工艺中

6、各滤层微生物群落多样性较低，没有明显的演替规律；以除铁菌Gallionella，Ferribacterium为优势功能菌，Zoogloea是滤池的常驻菌群，也是锰氧化的主要功能菌群。高锰微铁滤池多样性最丰富，演替规律明显，Exiguobacteriumsp·为表层至40cm内的优势功能菌群，该属细菌生态位宽泛，可适应不同铁锰水质条件，对微生物系统的稳定起重要作用。不同生物除锰水厂微生物功能菌的确定为工艺运行调控和固定化生物强化技术的应用提供理论指导。从三座不同原水水质生物除锰水厂分离获得具有锰氧化胞外酶活性菌株18株。16SrDNA鉴定结果表明，分纯的菌种

7、分属于Pseudomonas、Exiguo-bacterium、Bacillus、Chryseobacterium、Sphingobacterium、Klebsiella、Burkholderia和Delftia八个属。选用锰氧化菌Chryseobacteriumsp·MS601，-I-哈尔滨工业大学工学博士学位论文Sphingobacteriumsp·MS604，Chryseobacteriumsp·MSB-4三株菌构建锰氧化菌群，研究表明，三株菌的最佳组合比例为3:2:1。在典型高铁高锰水环境中2+2+（Fe12mg/L，Mn5.6mg/L），构建锰氧

8、化功能菌群对锰去除率达95.96%，铁去除率则达97.28%。固定