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PAO与GAO种群竞争中生态因子对关键酶的建筑影响研究

时间:2018-09-30 00:41来源:www.e-lunwen.com 作者:lgg 点击:
本文是一篇建筑工程论文,建筑工程,指通过对各类房屋建筑及其附属设施的建造和与其配套的线路、管道、设备的安装活动所形成的工程实体。
本文是一篇建筑工程论文,建筑工程,指通过对各类房屋建筑及其附属设施的建造和与其配套的线路、管道、设备的安装活动所形成的工程实体。其中“房屋建筑”指有顶盖、梁柱、墙壁、基础以及能够形成内部空间,满足人们生产、居住、学习、公共活动需要的工程。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇建筑工程论文,供大家参考。
 
第 1 章 绪论
 
1.1 课题背景
富营养化是自然界中的正常现象[1]。一般来讲,这种自然现象只会对水体产生轻微的影响[2],但是水体中会融入大量生活污水以及工业废水,导致其中的氮、磷元素严重超标,进而促进富营养化[3-5]。当水中的氮、磷元素过多时,会引起其中的藻类和微生物大量繁殖[6],导致水体中的溶解氧(Dissolved Oxygen,DO)急剧减少,水体平衡遭到破坏[7-10]。这不仅会引起经济损失,同时还会危害到人身健康[11],而水体富营养化现象正逐年加剧[12]。《2016 年中国水资源公报》指出:2016 年,对全国 23.5 万 km 的河流水质状况进行了评价,Ⅰ~Ⅲ类水河长占 76.9%,劣 V 类水河长占 9.8%,主要污染项目是氨氮、总磷、化学需氧量。与 2015 年同比,Ⅰ~Ⅲ类水河长比例上升 3.5 个百分点,劣Ⅴ类水河长比例下降 1.7 个百分点[13]。
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1.2 生物除磷技术
 
1.2.1 磷的来源与危害
磷的来源多种多样,存在形式也种类繁多[14]。来源主要有两个方面,一方面是点源,主要指一些工业废水与生活污水,另一方面是面源,主要指一些地表径流以及排泄物等[15]。其中,洗衣粉中的含磷量非常高,它也造成了生活污水中的磷大量聚集[16]。再者,农药中的含磷量也会由地表径流排放到水体中,引发磷的面源污染[17-18],另外,家禽的排泄物等都会使水体中的含磷量大大增加[19-20]。磷大量聚集对于人类而言也有一定的危害[21]。含磷洗衣粉会对人的肌肤产生刺激,会引起瘙痒、肿痛等现象[22],长期接触磷,还会引发癌症、畸形等疾病[23]。而含磷农药流入到水体中,会引起水中生物的死亡,含磷量过大还会导致赤潮发生;土壤同样也会受到影响,土壤沙化、碱化现象会非常严重[24];更有甚者,土壤中的磷元素会传递到植物中,再传递到人体中,严重危害人身健康[25]。磷的过量累积会产生方方面面的危害,因此在源头控制磷排放,在水体减少磷污染,迫在眉睫。
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第 2 章 实验材料与方法
 
2.1 实验材料
2.1.1 实验用水
实验采用人工配水模拟城市生活污水,采用由乙酸为碳源、磷酸二氢钾为磷源、以硫酸铵为氮源,将进水 C:N:P 比控制为 100:5:1,配水配方为 40L水中加入乙酸 17ml,磷酸二氢钾 0.7g,硫酸铵 5g,并运用 15g 碳酸氢钠来调节整个反应器中的污水 pH 值,以保证污水 COD 浓度维持在 440mg/L 左右,氨氮维持在 24mg/L 左右,总磷维持在 4.5mg/L 左右。经过 200 周期的不断运行,定期对进水以及出水的各项水质指标进行检测,直到出水的总磷达到 0.5mg/L 及低于这一浓度时,系统已经进入稳定运行状态,而强化除磷体系也随之加以起动。
 
2.1.2 实验装置
本试验采用的装置为 SBR 反应器,SBR 反应器的有效容积为 40L,实验反应器如图 2-1。进水体积为 40L,进水在 100min 内完成,流量 400mL/min。反应器操作条件为每天运行 1 个周期,每个周期 8h,其中厌氧阶段 2h,好氧阶段 4h,其余 2h 为沉淀时间。实验合成废水主要由磷液和碳源组成,在 SBR 反应器运行的每个周期,40L进水含以 0.2g 磷酸二氢钾为来源的磷液、以 5g 硫酸铵为来源的氮液、以 17ml乙酸为碳源,并运用碳酸氢钠来调节污水的 pH 值,废水 COD 维持在 440mg/L左右。连续一周测水质指标检测,其中包括氨氮、总磷、COD,当这些指标在一个范围波动,说明污泥驯化成功,开始进行实验数据的收集。实验所用接种污泥取自长春某污水处理厂的回流污泥,加入反应器后污泥浓度维持 4000-5000mg/L.
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2.2 实验方法
对反应器中的碳源、碳磷比、碳氮比、溶解氧、温度以及 pH 值六大生态因子进行调节,每个生态因子都设置三个梯度:中梯度、高梯度以及低梯度,碳源选取葡萄糖、乙酸以及蛋白胨三个独立碳源,每个生态因子的每个梯度视作是一个小周期,每个小周期为 7 天,前 5 天对反应器进行调节,以保持系统除磷效果稳定,并于第六天和第七天取样,对反应器的各项出水指标(总磷、氨氮、COD)进行检测,并且对酶(PPX、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、脱氢酶)进行检测。每个生态因子共有三个梯度,视作为一个大周期。
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第 3 章 生态因子对 PAO 与 GAO 竞争中关键酶活性的影响......14
3.1 生态因子对 PPX 活性的影响...........14
3.2 生态因子对磷酸酶活性的影响.......24
3.3 生态因子对脱氢酶活性的影响.......40
3.4 小结...........45
第 4 章 生态因子对污泥菌群结构的影响.....47
4.1 污泥样品选取与预处理.........47
4.2 温度对样品菌群影响.............49
4.3 碱度对样品菌群影响.............54
4.4 碳源对样品菌群影响.............58
4.5 C/P 对样品菌群影响....62
4.6 C/N 对样品菌群影响....66
4.7 DO 对样品菌群影响......70
4.8 小结...........74
 
第 4 章 生态因子对污泥菌群结构的影响
 
本章通过对比研究生态因子对污泥菌群结构的影响,借助宏基因组学中的高通量测序技术考察了不同生态因子条件下PCP降解菌群的微生物群落结构变化,并与普通活性污泥微生物群落结构进行对比分析,探索污泥可能存在的优势微生物,旨在为全面认识污泥降解 PCP 微生物的多样性及降解机理提供有用的信息。通过分析数据,对不同生态因子下的污泥菌群多样性、差异性、主导菌群以及污泥系统进化树进行阐述。
 
4.1 污泥样品选取与预处理
 
4.1.1 污泥样品选取
本节选取样品包括各个生态因子条件下系统稳定时的污泥样品以及三个时间段的种泥,种泥作为系统未调节之前的样品参考,而其他污泥样品则用来检测生态因子变化之后系统中的菌群结构变化。对污泥样品加以处理,提取 DNA 并加以扩增,接着运用琼脂糖凝胶电泳实验加以验证 DNA 浓度。结果如图 4.1 所示(从左到右依次为:碱度=123mg/L、碱度=312mg/L、C/P=2.2、C/P=0.8)以及图 4.2 所示(从左到右依次为:C/N=7、T=30°C、DO=5mg/L、蛋白胨、C/N=20、DO=1mg/L、葡萄糖),污泥样品的DNA 浓度如表 4-1:对 14 个污泥样品进行测序数据预处理。为确保数据分析的有效性,需要将14 个样品放在同一序列中加以分析,进而需要进行序列标准化处理:在 14 个样品中选用最小序列为参考标准,于其他样品中随机选用相同序列,以此来进行后续的菌群分析。预处理之后进行两轮 PCR 扩增,之后对 PCR 产物进行琼脂糖电泳检测.
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结 论
 
(1)调节温度、碱度、碳源、C/P、C/N 以及 DO 并不会对酸性磷酸酶以及碱性磷酸酶活性造成显著影响。厌氧阶段的 PPX 要高于好氧阶段的 PPX,PPX主要是在厌氧阶段发挥功效。不同生态因子会对 INT-脱氢酶活性产生影响,而INT-脱氢酶活性与 GAO 之间具有一定的联系,通过测定 INT-脱氢酶活性能够反映出 GAO 在除磷系统中的竞争状态。在门级别上,变形杆菌(Proteobacteria )所占比例最大;在纲级别上,α-变形杆菌(Alphaproteobacteria)所占比例最大。
(2)调节温度时,PPX 活性会出现一定的变化,适当的增加温度,可以促进 PAO 生长,PPX 活性会随之提高;菌群结构变化较大,中温条件下的污泥菌群多样性低于高温,高温条件下与中温条件下污泥的相似程度同样较低。中温条件下,PAO 占优势,高温条件下,GAO 占优势。
(3)调节碱度时,能够发现 PPX 为中性酶,更喜中性环境;菌群结构变化较大,低碱度条件下的污泥菌群多样性低于高碱度,中碱度以及低碱度条件下,PAO 占优势,高碱度条件下,GAO 占优势;碱度适中的污泥样品与低碱度的污泥样品的差异性要低于其与高碱度的污泥样品的差异性。
(4)调节碳源时,若碳源的分子链过长,就会引起 PPX 活性的降低;菌群结构的变化并不大,使用分子链过长的碳源时,较短链碳源而言,系统中污泥多样性更大;而选取这三种不同的碳源的系统中,PAO 始终是优势菌种,乙酸为碳源时,GAO 的生长优势较其他两种碳源略微明显;碳源分子链的长度与污泥菌群的种类及特性并没有直接的联系,但是在碳源为乙酸这样的中等长度分子链中,污泥中的菌群更加纯净,更易调节菌群结构。
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参考文献(略)
(责任编辑:gufeng)
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