高效生物絮凝剂产生菌的分离鉴定及其应用研究

论文摘要

生物絮凝剂是由微生物产生的一类生物大分子物质,具有一定的絮凝活性,能使液体中难沉降的固体悬浮颗粒聚凝,加速沉降以达到固液分离的目的。而且较之传统的无机絮凝剂和有机合成高分子絮凝剂,具有安全、无毒、易降解、无二次污染等特点,因而备受关注,成为国内外絮凝剂研制开发的热点之一。本研究从活性污泥中筛选得到两株具有较高絮凝活性（絮凝率>90%）的菌株F1和F7。通过对这两株细菌的生理生化特征研究,以及16S rDNA序列测定判断菌株F1和F7分别与克雷伯氏菌属肺炎克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae）和芽孢杆菌属芽孢杆菌（Bacillus velezensis）亲缘关系最近。在发酵培养基中培养,菌株F1和F7在12h进入指数生长期,分别于24h和48h进入稳定期。絮凝剂MBF1和MBF7在12h后开始生成,但是合成的量比较少,絮凝剂产量随时间延长逐渐升高,在稳定期内大量合成,到24h和48h时絮凝剂产量达到最高,之后进入平稳期,合成量不再提高,而且延长培养时间未发现所产生的生物絮凝剂被作为碳源利用,这种特性有利于终产物的积累。在菌体培养过程中发现,絮凝活性与菌生长量呈正相关,且絮凝剂主要分布在发酵液中,仅有少量附着在细胞表面,说明絮凝剂是由菌株F1和F7在细胞内合成并分泌到胞外的胞外絮凝剂。采用乙醇沉淀的方法,从发酵培养液中提取了絮凝剂MBF1和MBF7。经过元素分析、糖的呈色反应、紫外光谱测定等方法,证实絮凝剂MBF1为多糖和核酸类物质,MBF7为多糖类物质,其中性糖含量分别为76.88%和99.50%。采用红外光谱扫描,确知两种絮凝剂中均含有-OH、-COOH等官能团,产生属于多糖的特征吸收峰。动物急毒性试验表明该絮凝剂无急毒性反应,在给水处理中具有良好的应用前景。研究了培养条件对F1和F7生长及絮凝剂产率的影响。通过单因素试验发现：以3%葡萄糖为碳源,1‰蛋白胨为氮源,发酵培养基中其他无机盐成分保持不变,培养基起始pH为7.0,28℃120r／min摇床培养3d后,菌株F1生长良好且MBF1产量达到最高,对高岭土悬浊液的絮凝率达到94.9%；以1%蔗糖为碳源,1‰酵母膏为氮源,发酵培养基中其他无机盐成分保持不变,培养基起始pH为7.0,28℃120r／min摇床培养3d后,菌株F7生长良好且MBF7产量达到最高,对高岭土悬浊液的絮凝率达到91.1%。试验结果表明,改变菌株F1和F7的培养条件,能显著地提高其絮凝剂产率。应用菌株F1和F7发酵培养液对印染废水进行脱色除浊处理,在探索得到最优絮凝条件下,脱色率分别达到75%和95%,浊度去除率分别达到60%和90%,CODCr去除率为15.6%和42.1%；考察了MBF1粗产物对长江原水浊度的去除效果。结果表明,在对长江原水处理中絮凝剂MBF1用量为40mg·L-1时,长江原水浊度和CODCr从处理前的56.2NTU（国际通用散射浊度单位,表示仪器在与入射光成90°角的方向上测量散射光强度）和42.67mg·L-1下降到0.6NTU和13.47mg·L-1去除率可达到99.0%和68.4%,处理后水两指标达到饮用水标准。同时,比较了生物絮凝剂MBF1与聚合氯化铝、聚丙烯酰胺等化学絮凝剂对长江原水浊度的处理效果,结果发现MBF1具有用量更少（40mg·L-1）,适应性广（pHl～10）,温度0～45℃条件下都有较好处理效果,且对搅拌程序无特殊要求)及处理效果好的特点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 生物絮凝剂的研究概况
• 摘要
• 1 概述
• 1.1 我国水污染状况
• 1.2 水处理中常用絮凝剂的使用现状及突出缺陷
• 2 生物絮凝剂的发展概况
• 2.1 生物絮凝剂产生菌的种类
• 2.2 生物絮凝剂的种类和结构特征
• 2.3 生物絮凝剂的絮凝机理
• 3 生物絮凝剂的研究应用现状
• 3.1 影响生物絮凝剂合成的因素
• 3.2 影响生物絮凝剂絮凝能力的因素
• 3.3 生物絮凝剂在实际中的应用
• 4 本试验的研究目的和内容
• 4.1 研究目的和内容
• 4.2 技术路线图
• 参考文献
• 第二章 高效生物絮凝剂产生菌的分离筛选和鉴定
• 摘要
• 1 材料与方法
• 1.1 菌株分离材料及培养基
• 1.2 菌株的分离筛选方法
• 1.3 菌体的形态及生理生化特征
• 1.4 菌株16S rDNA鉴定
• 2 结果与讨论
• 2.1 高效生物絮凝剂产生菌的分离
• 2.2 高效生物絮凝剂产生菌F1和F7的鉴定
• 3 小结
• 参考文献
• 第三章 生物絮凝剂MBF1和MBF7的纯化与结构特征
• 摘要
• 1 材料与方法
• 1.1 菌株
• 1.2 培养基
• 1.3 发酵培养中菌株的生长曲线和絮凝剂产生情况测定
• 1.4 发酵液中生物絮凝剂活性分布的测定
• 1.5 生物絮凝剂的分离提纯
• 1.6 生物絮凝剂MBF1和MBF7的组成及性质研究
• 1.7 生物絮凝剂MBF1和MBF7的急毒性试验
• 2. 结果与讨论
• 2.1 发酵培养过程中菌株的生长曲线和絮凝剂产生情况
• 2.2 生物絮凝剂MBF1和MBF7絮凝活性的分布
• 2.3 生物絮凝剂MBF1和MBF7的分离提纯
• 2.4 生物絮凝剂MBF1和MBF7的组成及性质研究
• 2.5 絮凝剂MBF1的急毒性试验
• 3 小结
• 参考文献
• 第四章 影响菌株F1和F7生长和絮凝活性的条件探索
• 摘要
• 1 材料与方法
• 1.1 菌株
• 1.2 培养基
• 1.3 菌株F1和F7的最优培养及最大絮凝活性条件探索
• 1.4 菌生长量和絮凝活性的测定方法
• 2 结果与讨论
• 2.1 不同碳源对菌株F1和F7的生长和絮凝活性影响
• 2.2 不同氮源对菌株F1和F7的生长和絮凝活性影响
• 2.3 不同碳氮比对菌株F1和F7的生长和絮凝活性影响
• 2.4 不同培养基初始pH对菌株F1和F7的生长和絮凝活性影响
• 2.5 菌株最优生长及最优絮凝活性条件参数
• 3 小结
• 参考文献
• 第五章 生物絮凝剂对印染废水的脱色除浊研究
• 摘要
• 1 材料与方法
• 1.1 印染废水来源
• 1.2 菌株的发酵培养
• 1.3 絮凝体系pH对印染废水脱色除浊的影响
• 1.4 发酵液投加量对印染废水脱色除浊的影响
• 1.5 助凝剂投加量对印染废水脱色除浊的影响
• 1.6 搅拌强度和时间对印染废水脱色除浊的影响
• 1.7 温度对印染废水脱色除浊的影响
• Cr的分析测定方法'>1.8 色度、浊度和COD_Cr的分析测定方法
• 2 结果与讨论
• 2.1 絮凝体系pH对印染废水脱色除浊的影响
• 2.2 发酵液投加量对印染废水脱色除浊的影响
• 2.3 助凝剂投加量对印染废水脱色除浊的影响
• 2.4 搅拌强度和时间对印染废水脱色除浊的影响
• 2.5 温度对印染废水脱色除浊的影响
• 2.6 菌株F1和F7发酵液对印染废水脱色除浊的最优参数
• 3 小结
• 参考文献
• 第六章 生物絮凝剂对给水水源（长江水）浊度去除的研究
• 摘要
• 1 材料与方法
• 1.1 长江水来源
• 1.2 菌株的发酵培养与粗产物提取
• 1.3 生物絮凝剂MBF1投加量对长江水浊度去除的影响
• 1.4 助凝剂投加量对长江水浊度去除的影响
• 1.5 pH对长江水浊度去除的影响
• 1.6 温度对长江水浊度去除的影响
• 1.7 搅拌强度和时间对长江水浊度去除的影响
• 1.8 生物絮凝剂MBF1与常规絮凝剂在除浊上的效果比较
• 1.9 浊度和CODCr的分析测定方法
• 2 结果与讨论
• 2.1 生物絮凝剂MBF1投加量对长江水浊度去除的影响
• 2.2 助凝剂投加量对长江水浊度去除的影响
• 2.3 pH对长江水浊度去除的影响
• 2.4 温度对长江水浊度去除的影响
• 2.5 搅拌强度和时间对长江水浊度去除的影响
• 2.6 生物絮凝剂MBF1与常规絮凝剂在除浊上的效果比较
• 2.7 生物絮凝剂MBF1对长江水浊度去除的最优参数
• 3 小结
• 全文结论
• 致谢
• 硕士阶段发表的论文