沼澤紅假單胞菌的研究

1、,,地下水污染抽出處理技術(shù),小組成員：指導老師：,,,Groundwater Pump and Treat,,,目錄,CONTENTS,PARTONE,,,研究背景,4,,,,利用微生物處理廢水改善廢水水質(zhì)、降低水中有機物含量成為一個新的研究方向。,光合細菌因自身無毒及降解有機物能力強等特點被認為是最有發(fā)展前景的生物菌劑之一,PART ONE,PART TWO,PART THREE,最早在19世紀60年代，就有學者將光合細菌應用于有

2、機廢水的處理。,研究背景,5,光合細菌作為一種最原始的具有光能合成體系的原核生物，不僅能在光源作為能源的條件下利用有機物進行光合作用，還能進行固氮固碳脫氫等作用,光和細菌的簡介,光和細菌的分類,在《伯杰式細菌系統(tǒng)手冊》中，光合細菌劃分為藍色紅菌門和紅螺菌目兩類，其中后者又可以劃分為不同的菌科，包含有紅假單胞菌屬、紅螺菌屬和紅微菌屬。,沼澤紅假單胞細菌,沼澤紅假單胞菌是研究和應用較為廣泛的一種光合細菌,屬于外硫紅螺菌科紅假單胞菌屬,細胞直

3、徑0. 6～0. 9μm。革蘭氏染色陰性。光合色素為葉綠素a、b和類胡蘿卜素。最佳生長方式是利用各種有機化合物作碳源和電子供體進行光照厭氧培養(yǎng)。厭氧條件下以氫、硫代硫酸鈉、硫化氫等作電子供體可光自養(yǎng)生長。,PARTTWO,,,作用機理,7,物理化學脫氮法成本高，且不利于管理，生物脫氮法是目前水處理中常用的一種比較經(jīng)濟有效的方法。,污水中的磷無論是氧化態(tài)還是還原態(tài)都不能變成氣態(tài)進入空氣中，一般只能運用生物學或者化學的方法將其沉降后分離除

4、去。,利用各種有機物作為電子供體，將硫酸鹽作為最終電子受體把 硫酸鹽還原為硫化物。,利用細菌胞內(nèi)具有能光合作用的載色體來完成能量的代謝。,脫氮原理,除磷原理,含硫化合物代謝,能量代謝途徑,,,25%,,,50%,,,75%,,,90%,作用機理,8,脫氮原理,光合細菌在厭氧條件下，通過水解胞外蛋白酶，將水中有機氮轉(zhuǎn)為氨基酸，氨基酸通過脫氨基作用轉(zhuǎn)變成氨氮，隨后與水體中的氨氮一起進入菌體中，被光合細菌同化利用，供菌體生長繁殖。具有反硝化

5、活性的光合細菌可以利用污水中的NO2-或NO3-作為最終電子受體，利用簡單有機物作為供氫體，進行反硝化作用。,脫氮過程,,有機氮,ECP水解,氨基酸,脫氨基,氨氮,被psb同化,氨氮（同化作用）,氮氣（異化作用）,污水中的氨氮,硝酸鹽、亞硝酸鹽,還原酶體系,作用機理,9,除磷原理,在好氧條件下，利用O2為電子受體進行有氧呼吸，并氧化胞內(nèi)儲存的聚羥基烷酸（PHAs）獲得能量，同時氧化外界的乙酸和氨氮等有機底物獲取能量。,除磷原理,在厭氧條

6、件下，吸收并利用脂肪酸等易降解的有機物，在還原型輔酶Ⅰ參與下，經(jīng)由三羧酸循環(huán)（TCA）或由糖原經(jīng)糖酵解途徑合成PHAs，光合細菌不斷釋放聚磷酸鹽，使污水中的溶解性磷酸鹽會不斷增加,光合細菌,能量,氧化PHAs,乙酸、氨氮,超量吸磷,聚磷酸鹽,光合細菌,,易降解有機物,還原型輔酶I,ATP+聚磷酸鹽,溶解性磷酸鹽,,PHAs,作用機理,10,含硫化合物代謝,含硫化合物代謝,作用機理,11,能量代謝途徑,沼澤紅假單胞菌等光合細菌胞內(nèi)具有能光

7、合作用的載色體，這些載色體為球狀或胞狀，由細胞膜分化而成，直徑約在60-100nm之間，包含著大量類胡蘿卜素和葉綠素，能進行光合磷酸化反應和光氧化還原反應。在好氧光照條件下 起初菌體細胞內(nèi)缺少這種載色體，但是它們能快速形成，為菌體提供物質(zhì)、能量代謝條件。在好氧黑暗條件下 通過三羧酸循環(huán)進行有機酸代謝，在厭氧光照條件下，它能把有機酸異化反應、氧化還原同化反應和光氧化還原反應這三者進行結(jié)合，改變代謝途徑，使菌體能

8、夠更加靈活的對不同種類的有機物進行代謝吸收和講解,PARTTHREE,,,實際應用,13,在生活污水處理中的應用,在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)水處理中的應用,在工業(yè)水處理中的應用,實際應用,14,01,在生活污水處理中的應用,針對光合細菌的優(yōu)勢菌種，對假單胞菌屬的氮磷代謝生理特性進行了一定的研究。,實際應用,15,01,在生活污水處理中的應用,沼澤紅假單胞菌在處理廢水的優(yōu)勢改變目前常用的好氧生物法工藝中占地大、處理負荷低、能耗高和運行管理復雜等問

9、題?？朔捬醴ㄔ谔幚砀邼舛葟U水中啟動慢和溫度要求較高的缺點處理制藥廢水以及養(yǎng)殖業(yè)廢水和生活污水，可以顯著降低TP、TN、CODcr、BOD、DO、氨氮的含量。,實際應用,16,01,在生活污水處理中的應用,國內(nèi)學者的相關(guān)研究成果劉影等的研究表明，固定化的沼澤紅假單胞菌在適宜條件（25℃，pH=7.0）下對城市廢水中氮、磷去除率分別達到61.9%、73%。毛雪慧等通過實驗觀察到，固定化的光合細菌（包括假單胞菌）對含油廢水

10、中的脂肪酸以及油脂去除率可高達74.95%,實際應用,17,02,在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)水處理中的應用,通過施加光合細菌（含假單胞菌）于水體后，能凈化水質(zhì)，提高溶氧，分解水中的殘存餌料及有機物。沼澤紅假單胞菌在養(yǎng)殖業(yè)中應用主要體現(xiàn)在凈化水質(zhì)和自身營養(yǎng)價值兩個方面。,實際應用,18,02,在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)水處理中的應用,凈化水質(zhì)方面穩(wěn)定水體pH、提高溶氧量。降低化學耗氧量和氨氮的量。提高水域生態(tài)生產(chǎn)力水平。鄧曉皋等人研究發(fā)現(xiàn)添加有沼澤紅假

11、單胞菌的混合菌對溫室養(yǎng)鱉場水中氨氮（20%）、BOD（20%）、COD（15%）等有機物質(zhì)有很好的去除作用。張信娣在三角帆蚌養(yǎng)殖水體中施用紅假單胞菌，發(fā)現(xiàn)其可穩(wěn)定養(yǎng)殖水體pH值，降低水體中營養(yǎng)物質(zhì)量，降低COD，并且可以有效控制水體中有害細菌數(shù)量，防止水質(zhì)惡化。,實際應用,19,02,在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)水處理中的應用,,實際應用,20,02,在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)水處理中的應用,自身營養(yǎng)價值方面張新英和莫天硯分離測定蝦苗養(yǎng)殖地的紅假單胞菌粗蛋白含

12、量為54.3％，蝦苗生長所必需的8種必需氨基酸齊全含量為42.35％，B族維生素含量也十分豐富，說明它具有極高的營養(yǎng)價值。在研究的最佳條件下，沼澤紅假單胞菌菌體的生物產(chǎn)量為112mg/ml , 粗蛋白含量約為72-74%，硬脂酸和油酸的含量較酵母和綠藻中的含量高,實際應用,21,03,在工業(yè)水處理中的應用,根據(jù)周茂洪對幾種重金屬離子的研究，沼澤紅假單胞菌對金屬離子的抗性大小為Pb2+﹥Cr（Ⅵ）﹥Cd2+﹥Cu2+﹥Hg2+,實際應

13、用,22,03,在工業(yè)水處理中的應用,利用沼澤紅假單胞菌降解焦油中的苯酚，通過好氧、厭氧兩步最終使苯酚產(chǎn)出氫氣。,實際應用,23,03,在工業(yè)水處理中的應用,利用假單胞菌降解TNT廢水，有研究發(fā)現(xiàn)在最佳外加氮源（KNO3）濃度為0.1g/L時，沼澤紅假單胞菌降解TNT廢水的最佳組合為：TNT濃=50mg/L，溫度=30℃，pH=7，接種量為108個/mL。在不同條件下對活性大紅的脫色效果研究表明在最佳條件下，光照厭氧條件下的脫色效率