【摘 要】
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生猪养殖业的快速发展,导致猪场沼液的产量不断增长,对生态环境造成了严重威胁,因此沼液的资源化利用是实现养殖业可持续发展的必然选择。利用微藻和细菌处理沼液已经成为国内外研究的热点,但是游离菌藻在处理沼液中具有易流失,难收集的缺点,菌藻固定化技术的应用则可以解决这个问题。本论文以猪场沼液为研究对象,选择小球藻DTG5、分节孢子杆菌A2-2、枯草芽孢杆菌Y28、地衣芽孢杆菌Y26、铜绿假单胞菌LG2-2
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生猪养殖业的快速发展,导致猪场沼液的产量不断增长,对生态环境造成了严重威胁,因此沼液的资源化利用是实现养殖业可持续发展的必然选择。利用微藻和细菌处理沼液已经成为国内外研究的热点,但是游离菌藻在处理沼液中具有易流失,难收集的缺点,菌藻固定化技术的应用则可以解决这个问题。本论文以猪场沼液为研究对象,选择小球藻DTG5、分节孢子杆菌A2-2、枯草芽孢杆菌Y28、地衣芽孢杆菌Y26、铜绿假单胞菌LG2-2为试验材料,通过优化固定化小球的制备条件,筛选出对沼液净化效果较好的微藻和细菌,分析不同菌藻共培养体系对沼液净化能力的差异,评估菌藻固定化小球在沼液中重复使用的效果。主要研究结果如下:1.优化了固定化小球的制备条件,以沼液中氨氮(NH4+-N)的清除效果为评价指标进行了正交试验及单因素分析试验,确定固定化小球的最优参数为:10%海藻酸钠(SA),3%Ca Cl2,室温交联12 h,直径约为0.45~0.55 cm。2.确定了适合在沼液中生长的微藻及其最适的沼液浓度,小球藻DTG5、小球藻DTG3、栅藻DTY2、普通小球藻(CV)、蛋白核小球藻(CP)在沼液中培养的OD680值和相对生长速率的结果显示,小球藻DTG5的生物量最高,其相对生长速率显著高于其余4株微藻(P<0.05),藻株DTG5的沼液稀释最适浓度下,其氨氮(NH4+-N)、总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)含量分别为123.81±2.09 mg/L、217.24±2.21 mg/L、9.06±0.15 mg/L、511.03±40.23 mg/L。3.将游离DTG5和固定化DTG5分别转接至最适浓度沼液中培养,对沼液的处理效果表明,游离DTG5对TN、COD去除效果较好,固定化DTG5对TP效果显著,二者对NH4+-N的去除率无显著性差异。4.将分节孢子杆菌A2-2、枯草芽孢杆菌Y28、地衣芽孢杆菌Y26、铜绿假单胞菌LG2-2分别做游离和固定化处理,再转接至4倍稀释沼液中培养,结果表明:固定化细菌对沼液的净化效果优于游离细菌,4株细菌净化沼液的能力由高到低依次为A2-2、Y28、Y26、LG2-2。因此,选择A2-2和Y28两株细菌下一步与小球藻DTG5构建菌藻共培养体系。5.构建了分节孢子杆菌A2-2和小球藻DTG5(A2-2-D),枯草芽孢杆菌Y28与小球藻DTG5(Y28-D)2组共培养体系。将游离菌藻体系和菌藻固定化小球分别在沼液中培养,结果表明:游离A2-2-D和Y28-D菌藻体系使沼液中氮磷含量逐渐降低,A2-2-D和Y28-D固定化小球则可以使氮磷含量快速降低,能够缩短三分之二的培养时间。在培养6 d后,A2-2-D固定化小球与游离A2-2-D体系相比,NH4+-N、TN、TP的去除率分别提高了31.36%、39.69%、62.67%;Y28-D固定化小球与游离Y28-D相比,NH4+-N、TN、TP的去除率分别提高了35.2%、41.8%、57.5%。10 m L菌液+10 m L藻液/100 m L沼液是固定化小球的最佳包埋量。6.将A2-2-D和Y28-D固定化小球使用后收集起来,再次转接到新的沼液中,如此重复几次,结果发现:菌藻固定化小球在沼液可以循环使用3次,在第4次培养结束后,固定化小球软化、破裂、菌藻外溢情况比较严重,无法再次回收使用。综上所述,筛选出沼液中的优势藻株和菌株构建菌藻共培养体系,确定了固定化小球制备的最优参数,通过固定化菌藻可以提高对沼液中氮磷的去除速率,缩短处理周期,且可以重复使用3次。以上研究结果表明运用菌藻固定化对猪场沼液的资源化利用是具有实践意义的。
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