混合菌丝球形成机理及其净化效能研究

论文摘要

在废水处理过程中,直接投加菌体虽然简单易行,但是所投加的特效菌体容易流失,或被其他微生物吞噬。固定化微生物技术可以将游离的微生物固定在载体上,使其高度密集并保持活性,使废水处理系统高效、稳定地运行。菌丝球是发酵过程中自然形成的一种微生物颗粒,它生物活性良好、沉降速度快、易于固液分离,能够较好地用于重金属废水和印染废水的处理。然而,废水是一个十分复杂的混合体系,复杂的水质成分、不同环境因子对微生物的诱变作用等因素使纯种的单纯菌丝球难以形成。因此,以单纯菌丝球为载体,采用混合菌种固定化技术,建立混合菌群组成的微生态环境,使各种固定化微生物协同发挥作用,必将成为废水处理领域研究的重点。以霉菌Y3形成的菌丝球作为生物质载体分别采用同时培养法和吸附法对菌株JH-9进行固定化,并率先提出了一种新型培养方法“同时培养法”。两种方法的对比结果表明:同时接种法在单位时间内可固定的细菌量更多、其堆积体积更大,成球总数量更多,球体直径较小,总重量和总相对密度也较小。同时培养法形成的混合菌丝球内部细菌是非常均匀的排列生长在每一根菌丝上,无论菌丝交联与否;而吸附法形成的混合菌丝球内部,细菌只存在于多条菌丝交叉形成平台的地方。对混合菌丝球的降解效能进行考察发现,混合菌丝球对苯胺保持了良好的降解效能,同时培养法形成的混合菌丝球对苯胺的降解效能要明显好于吸附法形成的混合菌丝球,且效果稳定、持久。与固定化陶粒相比,混合菌丝球对苯胺的降解能力略显优势。菌丝球再生实验表明,经过碎片繁殖再生的混合菌丝球能很好的保持对苯胺的降解能力。为了进一步在反应器中考察混合菌丝球的生物强化效能,将混合菌丝应用于SBR工艺中。结果表明,针对初始苯胺浓度为130mg/L的苯胺废水,混合菌丝球从第三个运行周期开始即实现了100%的苯胺去除率、COD去除率在60%以上,并一直稳定维持到运行的第八个周期。通过考查混合菌丝球的形成过程及机制发现:曲霉Y3和菌株JH-9同时培养形成混合菌丝球经历4个阶段,静电引力和细胞表面的粘附力是混合菌丝球形成的主要原因。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 菌丝球研究现状
• 1.2.1 菌丝球的形成机制
• 1.2.2 菌丝球在水处理方面的应用
• 1.3 苯胺降解研究现状
• 1.3.1 苯胺的性质及危害
• 1.3.2 苯胺废水的来源
• 1.3.3 苯胺微生物降解的特点
• 1.4 课题研究目的及主要内容
• 1.4.1 课题来源
• 1.4.2 课题研究的目的
• 1.4.3 课题研究的主要内容
• 第2章 实验材料与实验方法
• 2.1 实验材料及实验装置
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验装置
• 2.1.3 实验试剂
• 2.1.4 实验用培养基
• 2.1.5 菌种来源
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 微生物形态观察法
• 2.2.2 微生物量测定方法
• 2.2.3 混合菌丝球的培养
• 2.2.4 混合菌丝球分析方法
• 2.2.5 微生物表面电位的测定
• 2.2.6 微生物表面粘附力的测定
• 2.2.7 微生物表面胞外聚合物的测定
• 2.2.8 SBR小试水质分析方法
• 2.3 实验设计
• 2.3.1 混合菌丝球苯胺降解效能实验
• 2.3.2 混合菌丝球生物强化SBR小试
• 第3章 混合菌丝球培养方法的研究
• 3.1 不同培养方法混合菌丝球成球速度的比较
• 3.2 不同培养方法混合菌丝球成球堆积体积的比较
• 3.3 不同培养方法混合菌丝球成球大小的比较
• 3.4 不同培养方法混合菌丝球成球总重量和相对密度的比较
• 3.5 不同培养方法混合菌丝球内部形态的比较
• 3.6 不同培养方法混合菌丝球净化效能的比较
• 3.7 本章小结
• 第4章 混合菌丝球苯胺净化效能
• 4.1 培养基初始pH对混合菌丝球净化效能的影响
• 4.2 菌株JH-9 接种量对混合菌丝球净化效能的影响
• 4.3 混合菌丝球与生物固定化陶粒净化效能对比
• 4.4 进水苯胺浓度对混合菌丝球净化效能的影响
• 4.5 碎片繁殖再生混合菌丝球的苯胺净化效能
• 4.6 电气石对混合菌丝球净化效能的影响
• 4.7 混合菌丝球与菌株JH-9 静态实验效果对比
• 4.8 混合菌丝球SBR小试
• 4.8.1 混合菌丝球苯胺去除效果
• 4.8.2 混合菌丝球氨氮去除效果
• 4.8.3 混合菌丝球COD去除效果
• 4.9 本章小结
• 第5章 混合菌丝球形成机制初探
• 5.1 同时培养法形成混合菌丝球的过程
• 5.2 混合菌丝球培养过程中zeta电位的变化
• 5.2.1 黑曲霉Y3 形成单纯菌丝球过程中zeta电位的变化
• 5.2.2 菌株JH-9 培养过程中zeta电位的变化
• 5.2.3 混合菌丝球形成过程中zeta电位的变化
• 5.3 菌丝球及菌株JH-9 表面粘附力的测定
• 5.3.1 针尖与细胞表面的粘附力
• 5.3.2 针尖与菌株JH-9 和霉菌Y3 之间的粘附力
• 5.4 菌丝球表面胞外聚合物的验证与测定
• 5.5 混合菌丝球形成过程及形成机制探讨
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢