生活污水处理过程中最佳絮凝微生物的筛选及其生物学特性研究

【摘要】：微生物絮凝剂是一类由微生物产生的具有絮凝能力的代谢产物,主要有糖蛋白、多糖、蛋白质、纤维素和DNA等。相比无机絮凝剂铝盐的易发生老年痴呆,铁盐对设备的高要求,以及丙烯酰胺单体的毒性,高效、无毒、无二次污染、可生物降解等特点使得微生物絮凝剂在水处理、食品工业等方面具有广阔的应用前景,越来越受到研究者的重视。 1.本文考察了呼和浩特辛辛板污水处理厂处理污水过程中各阶段出水的微生物类群数量变化情况。各阶段微生物数量变化从多到少依次为活性污泥曝气池进水池出水池沉淀池。细菌、放线菌和真菌三大类微生物当中,各阶段出水都是细菌数量占绝对优势。 2.从污水处理厂的各处理阶段出水及活性污泥中初筛得到10株絮凝活性较高的菌株。复筛后选择了两株絮凝能力最强的菌株做了进一步研究。将它们命名为X-1和X-2。经生理生化特性研究和16SrDNA序列测定,确定菌株X-1和X-2都是克雷伯氏菌属(Klebsiella sp.)的细菌。 3.X-1的培养条件为葡萄糖20g/L,牛肉膏0.5g/L,磷酸氢二钾5g/L,磷酸二氢钾2g/L,氯化钠0.1g/L,硫酸镁为0.05g/／L,硝酸钾0.2g/L培养基初始pH值7.5,培养温度30℃,摇床转速160r/m。 菌株X-2的培养条件为葡萄糖15g/L,酵母膏1.0g/L,磷酸氢二钾为3g/L,磷酸二氢钾为2g/L,硫酸镁0.2g/L,氯化钠0.1g/L,氯化亚铁0.1g/L。培养基初始pH值7.5,培养温度30℃,摇床转速160r/m。 4.研究了X-1和X-2两菌株的部分生物学特性。X-1和X-2都是革兰氏阴性菌,菌株X-1菌体杆状,长2μm,宽1μm。菌落直径约3mm,圆形,边缘整齐,凸起,表面光滑,半透明,乳黄色,有光泽。有荚膜,无芽孢。在X-1的生长周期中,絮凝率最高的时期是在稳定期的后期,即培养32h时。 菌株X-2菌体长1.8μm,宽0.8μm。菌落直径3-5mm,圆形,边缘整齐,凸起,扁圆锥状,表面光滑,半透明,黄色,有光泽。有荚膜,无芽孢。X-2的生长周期中,絮凝率最高的时期是在对数生长期,即培养6h时。 5.在100mL 0.5%的高岭土悬液体系中,pH值为8,温度为25℃,加入800μL 10%的CaCl2溶液为助凝剂,培养32h的X-1发酵液600μL150r/m快搅1min后,50r/m慢搅2min,静置30min,菌株X-1能发挥最高絮凝活性,絮凝率达到93.57%。 对于菌株X-2来说,高岭土悬液pH值为7时,反应温度为25℃,助凝剂10%的CaCl2溶液600μL,培养6h的X-2发酵液用量500μL,搅拌方式与X-1相同等条件下,X-2絮凝率最高,达到92.82%。 同时加入培养适宜时间的X-1和X-2的发酵液,测得的絮凝率比单一菌株作用下的絮凝率高。 6.离心后发现X-1和X-2的絮凝活性物质都分布在上清液中。它们的热稳定性都比较高,随着温度的上升,絮凝率下降幅度不大。菌株传代次数和菌种的保存时间对两菌株的絮凝率有一定的影响。传代次数越多,絮凝活性越低。菌种保存时间越长,絮凝率也越低。 7.在净化实际生活污水的过程中发现,在X-1和X-2两菌株共同作用下对污水的净化程度较高。 【关键词】：微生物絮凝剂 筛选 高岭土 絮凝率 生物学特性
【学位授予单位】：内蒙古师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X703.5
【目录】：

• 中文摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 引言11-27
• 1.1 我国水资源现状11-12
• 1.2 污水中微生物种类12
• 1.3 污水处理技术与原理12-13
• 1.4 无机絮凝剂13-15
• 1.4.1 铝盐和铁盐的絮凝机理14
• 1.4.2 聚铝、铁类无机高分子絮凝剂14-15
• 1.5 有机高分子絮凝剂15-16
• 1.5.1 合成有机高分子絮凝剂15-16
• 1.5.2 天然有机高分子絮凝剂16
• 1.6 微生物絮凝剂16-25
• 1.6.1 国内外研究进展16-17
• 1.6.2 微生物絮凝剂的种类17-18
• 1.6.3 产絮凝剂的微生物18-20
• 1.6.4 微生物絮凝剂的利用20-21
• 1.6.5 微生物絮凝剂的絮凝机理21
• 1.6.6 影响微生物絮凝剂絮凝的因素21-25
• 1.7 高岭土悬液中胶体颗粒的特征25
• 1.8 研究意义25-27
• 2 材料和方法27-33
• 2.1 主要仪器设备27
• 2.2 培养基27-28
• 2.3 微生物数量测定28
• 2.4 絮凝菌的筛选28-29
• 2.4.1 样品制备28
• 2.4.2 富集培养及菌种分离28
• 2.4.3 产絮菌筛选28-29
• 2.5 絮凝菌的培养基优化试验29-30
• 2.5.1 光密度-菌数标准曲线29
• 2.5.2 最佳碳源的选择29
• 2.5.3 最佳氮源的选择29
• 2.5.4 最佳无机盐的选择29
• 2.5.5 各成分最佳用量的选择29-30
• 2.6 培养的最佳条件试验30
• 2.7 絮凝菌的鉴定30-31
• 2.7.1 生长曲线的考察30
• 2.7.2 絮凝菌菌落及菌体形态的观察30
• 2.7.3 生理生化试验30
• 2.7.4 絮凝菌16SrDNA序列PCR扩增及测定30-31
• 2.8 絮凝最佳条件试验31-32
• 2.8.1 絮凝菌絮凝条件的优化31
• 2.8.2 X-1和X-2两株菌共同絮凝31-32
• 2.9 微生物絮凝剂的特性32-33
• 2.9.1 絮凝活性物的分布32
• 2.9.2 热稳定性32
• 2.9.3 絮凝菌的世代稳定性32
• 2.9.4 菌种的保存时间对絮凝的影响32
• 2.9.5 在实际污水中的应用32-33
• 3 结果与分析33-59
• 3.1 污水处理过程中不同阶段出水的微生物数量33-34
• 3.2 絮凝菌的筛选34-35
• 3.3 光密度-菌数标准曲线35
• 3.4 絮凝菌的最佳培养基条件35-42
• 3.4.1 絮凝菌的最佳碳源35-36
• 3.4.2 絮凝菌的最佳氮源36-37
• 3.4.3 无机盐的选择37-39
• 3.4.4 碳源浓度对絮凝菌的影响39
• 3.4.5 氮源浓度对絮凝菌的影响39-40
• 3.4.6 无机盐浓度对絮凝菌的影响40-42
• 3.5 絮凝菌的最佳培养条件42-45
• 3.5.1 培养基初始pH的影响42-43
• 3.5.2 培养温度的影响43-44
• 3.5.3 培养摇床转速的影响44-45
• 3.6 絮凝菌的鉴定45-49
• 3.6.1 生长曲线45-47
• 3.6.2 絮凝菌的生物学特性47-48
• 3.6.3 16SrDNA的序列分析48-49
• 3.7 絮凝菌絮凝反应的最优条件49-54
• 3.7.1 高岭土悬液pH值对絮凝的影响49-50
• 3.7.2 高岭土悬液温度对絮凝的影响50-51
• 3.7.3 金属阳离子对絮凝的影响51-52
• 3.7.4 微生物絮凝剂的最佳用量52-53
• 3.7.5 搅拌的影响53
• 3.7.6 X-1和X-2两菌株共同絮凝效果53-54
• 3.8 X-1和X-2两菌株絮凝剂的特性54-56
• 3.8.1 絮凝活性物的分布54
• 3.8.2 絮凝剂的热稳定性54-55
• 3.8.3 絮凝剂的世代稳定性55
• 3.8.4 菌种的保存时间对絮凝活性的影响55-56
• 3.9 在实际生活污水中的应用56-59
• 4 结论59-61
• 参考文献61-67
• 附录图67-69
• 致谢69

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