發(fā)布時間：2020-11-20 03:03

　　 光合細菌是具有原始光能合成體系的原核生物的總稱,其在食品加工、清潔能源、畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)種植、環(huán)境治理等方面可發(fā)揮重要作用。而目前光合細菌在培養(yǎng)過程中遇到一些實際問題導致培養(yǎng)生物量低,培養(yǎng)成本高,制約了光合細菌的應用前景。為了解決這些問題,本文對分離自崇明島池塘淤泥的光合細菌混合菌及深紅紅螺菌進行了培養(yǎng)條件、培養(yǎng)基及培養(yǎng)工藝優(yōu)化,并將深紅紅螺菌用于連續(xù)流污水處理。為了得到光合細菌最佳培養(yǎng)條件以及最優(yōu)培養(yǎng)基,本文首先對光合細菌培養(yǎng)溫度及光照強度進行優(yōu)化,得出深紅紅螺菌最適培養(yǎng)溫度為25℃,最適光強為5000 LUX;混合菌最適培養(yǎng)溫度為28 ℃,2000～6000 LUX下對光照不敏感;在此基礎(chǔ)上,先后通過Plackett-Burman實驗、最陡爬坡實驗和響應面設計分別對深紅紅螺菌及混合菌進行培養(yǎng)基優(yōu)化,將深紅紅螺菌和混合菌生物量濃度提高40.77%和34.15%,至0.425和0.618 g/L。在此基礎(chǔ)上,為了進一步提高生物量濃度,分別對光合細菌進行補料批培養(yǎng)。對于深紅紅螺菌,探究比較不同碳源流加方式對其生長的影響,結(jié)果表明,從48 h起分別將琥珀酸鈉和乙酸鈉濃度維持在0.2、0.16 g/L對深紅紅螺菌生物量累積最有利,能夠?qū)⑸罴t紅螺菌生物量提高79%,至0.76 g/L;對于光合細菌混合菌,本文首次將氧化還原電位ORP(oxidation reduction potential,氧化還原電位)變化與光合細菌混合菌的培養(yǎng)過程相耦合,將ORP開始上升作為菌體因缺少碳源琥珀酸鈉停止生長的信號,并以此指導碳源流加,最終將混合菌生物量提高115%,最終達1.46 g/L。為了研究深紅螺菌在污水中應用效果,本文先后對批處理及連續(xù)流狀態(tài)下模擬污水處理條件進行研究。結(jié)果表明,微好氧光照條件最有利于模擬污水處理,最適初始有機物濃度為3000 mg/L;連續(xù)流處理狀態(tài)下,最佳水力停留時間為72 h,此時COD去除速率為0.715g/L/d。
【學位單位】：華東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：X703;Q93-335
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 光合細菌
        1.1.1 光合細菌的定義
        1.1.2 光合細菌分類
    1.2 深紅紅螺菌
        1.2.1 深紅紅螺菌屬性及分布
        1.2.2 深紅紅螺菌代謝特性
    1.3 光合細菌的應用
        1.3.1 光合細菌在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域工業(yè)應用
10的合成'>            1.3.1.1 輔酶Q¹⁰的合成
            1.3.1.2 天然色素的合成
            1.3.1.3 合成5-氨基乙酰丙酸
            1.3.1.4 加工成保健品
        1.3.2 光合細菌在新能源工業(yè)中應用
        1.3.3 光合細菌在農(nóng)業(yè)應用
        1.3.4 光合細菌在養(yǎng)殖業(yè)應用
        1.3.5 光合細菌在環(huán)保方面應用
            1.3.5.1 農(nóng)藥降解
            1.3.5.2 降解重金屬
            1.3.5.3 染料降解
            1.3.5.4 污染氣味去除
            1.3.5.5 污水處理
    1.4 課題研究的背景、意義和內(nèi)容
        1.4.1 研究背景及目的
        1.4.2 研究內(nèi)容
第2章 材料與方法
    2.1 實驗材料
        2.1.1 菌種
        2.1.2 實驗儀器
        2.1.3 實驗儀器
    2.2 培養(yǎng)基及溶液配制
    2.3 分析與測定方法
        2.3.1 pH測定
        2.3.2 ORP測定
660)測定'>        2.3.3 吸光度(OD₆₆₀)測定
        2.3.4 菌體干重（DCW）測定
660)關(guān)系'>        2.3.5 菌體干重（DCW）與吸光度(OD₆₆₀)關(guān)系
        2.3.6 銨離子濃度測定
        2.3.7 溶磷濃度測定
        2.3.8 有機酸測定
        2.3.9 COD測定
            2.3.9.1 測定原理
            2.3.9.2 主要試劑配制
            2.3.9.3 樣品COD測定
第3章 光合細菌培養(yǎng)條件及培養(yǎng)基優(yōu)化
    3.1 前言
    3.2 材料與方法
        3.2.1 不同光強對光合細菌生長的影響
        3.2.2 最適培養(yǎng)溫度的確定
        3.2.3 促細胞生長顯著因子的篩選
        3.2.4 最陡爬坡實驗設計
        3.2.5 響應面實驗設計
        3.2.6 培養(yǎng)驗證
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 深紅紅螺菌培養(yǎng)條件及培養(yǎng)基優(yōu)化
            3.3.1.1 深紅紅螺菌最適光強的確定
            3.3.1.2 深紅紅螺菌最適培養(yǎng)溫度的確定
            3.3.1.3 深紅紅螺菌培養(yǎng)基顯著因素的篩選
            3.3.1.4 深紅紅螺菌最陡爬坡實驗
            3.3.1.5 深紅紅螺菌Box-Behnken實驗結(jié)果
        3.3.2 混合菌培養(yǎng)條件及培養(yǎng)基優(yōu)化
            3.3.2.1 混合菌最適光強確定
            3.3.2.2 混合菌最適培養(yǎng)溫度確定
            3.3.2.3 混合菌培養(yǎng)基顯著因素篩選
            3.3.2.4 混合菌最陡爬坡實驗
            3.3.2.5 混合菌Box-Behnken實驗結(jié)果
        3.3.3 培養(yǎng)驗證
    3.4 本章小結(jié)
第4章 光合細菌培養(yǎng)補料工藝優(yōu)化
    4.1 前言
    4.2 材料與方法
        4.2.1 光合細菌5L發(fā)酵罐培養(yǎng)代謝參數(shù)變化
            4.2.1.1 深紅紅螺菌5L罐批培養(yǎng)的代謝變化
            4.2.1.2 混合菌5L罐批培養(yǎng)的代謝變化
        4.2.2 光合細菌補料工藝優(yōu)化
            4.2.2.1 深紅紅螺菌間歇補料策略
            4.2.2.2 深紅紅螺菌連續(xù)補料策略
            4.2.2.3 混合菌連續(xù)補料策略
            4.2.2.4 基于ORP為指導的間歇補料培養(yǎng)策略
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 深紅紅螺菌分批培養(yǎng)的代謝變化
        4.3.2 不同碳源流加策略對深紅紅螺菌生長的影響
            4.3.2.1 間歇補料
            4.3.2.2 連續(xù)補料
        4.3.3 混合菌群分批培養(yǎng)的代謝變化
        4.3.4 不同濃度的碳源流加對混合菌群生長的影響
        4.3.5 以ORP為指導的間歇補料培養(yǎng)工藝
    4.4 本章總結(jié)
第5章 光合細菌對模擬豬場廢水處理的應用
    5.1 前言
    5.2 材料與方法
        5.2.1 不同處理環(huán)境條件對深紅紅螺菌處理豬場模擬廢水影響研究
        5.2.2 不同有機物濃度對深紅紅螺菌處理豬場模擬廢水的影響
        5.2.3 連續(xù)流深紅紅螺菌處理豬場模擬廢水研究
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 不同處理環(huán)境對深紅紅螺菌處理豬場模擬廢水的影響
        5.3.2 不同污水濃度對深紅紅螺菌污水處理效果的影響
        5.3.3 不同水力停留時間對深紅紅螺菌處理豬場模擬廢水的影響
    5.4 本章小結(jié)
第6章 全文總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表論文情況

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