BAC增强工艺中优势菌群特性及最优固定化条件的研究

论文摘要

生物活性炭作为深度处理工艺的一种有效形式对去除水中天然有机物有着重要的作用。天然有机物的去除一直是水处理中比较重要的一部分,同时也是传统给水工艺作用的主要部分。然而依靠活性炭自然形成的普通生物活性炭,其生物相较为复杂,生物降解的速率不高。所以通过人工强化技术投加优势菌群,采用人工固定化技术形成的生物增强活性炭,则具有高效、长效、运行稳定和出水无病原微生物等优点。以对原水的UV254和TOC降解率为筛选原则,从原水中筛选出9、10、14、30、37五株菌种,对其进行培养驯化得到试验所需的优势菌。对优势菌进行了形态学和生理生化初步鉴定,利用SHERLOCK?全自动微生物鉴定系统最终确定了9和10号菌株为醋酸钙不动细菌、30号菌株恶臭假单胞、14和37号菌株为短杆菌。研究了优势菌群的生物学特性包括:营养源研究;最优生长条件;优势菌群的比生长速率和世代时间;脱氢酶活性等。经过比较分析,采用吸附固定法将优势菌群固定在颗粒活性炭上。为了获得较好的固定化效果,寻求利用正交试验获得最优方案。通过研究微生物固定的一般过程和影响微生物固定的重要因素,确定出固定化正交试验的4个因素,利用摇床试验和文献分析最终确定各因素的各个水平。分别以固定在活性炭上的生物量和生物活性为评价指标获得了不同的优方案。以生物量为评价指标的优方案是:固定方式为循环4h,间歇2h、EBCT=15min、pH=3、菌液浓度为纯菌液。以细胞生物活性为固定化评价指标所得出的优方案是固定方式为循环4h,间歇2h、EBCT=60min、pH=7、菌液浓度为1%菌液。综合考虑两个指标,当固定方式为循环4h,间歇2h、空床接触时间60min、pH=3、菌液浓度为1%菌液时,生物量和生物活性两个指标都有较好的结果。对运行三个月BAC增强活性炭的上、中、下层表面进行扫描电镜观察,发现BAC增强活性炭表面不连续的分布着大量的优势菌。利用紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）、TOC、GC-MS方法对进出水进行水质分析,BAC增强工艺对原水的处理效果比较理想。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 我国水资源及水源水污染现状
• 1.1.2 我国饮用水水质指标标准及发展
• 1.1.3 常规水处理工艺存在的问题
• 1.2 生物活性炭增强工艺的发展
• 1.2.1 活性炭在水处理中的应用
• 1.2.2 生物活性炭技术在水处理中的应用
• 1.2.3 生物增强机理的研究现状
• 1.2.4 生物活性炭增强工艺的提出
• 1.3 课题的来源
• 1.4 课题研究的内容与目的
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 第2章 试验材料及分析方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 试验装置
• 2.1.2 试验所需培养基
• 2.1.3 优势菌种形态鉴定所需染液
• 2.1.4 试验仪器与设备
• 2.2 试验分析方法
• 2.2.1 水质指标分析方法
• 2.2.2 微生物指标分析方法
• 2.2.3 优势菌种形态及生理生化鉴定方法
• 2.2.4 SHERLOCK 全自动微生物鉴定系统使用方法
• 2.2.5 电子显微镜观察方法
• 第3章 优势菌群微生物特性研究
• 3.1 优势菌种的筛选及驯化
• 3.1.1 优势菌种的筛选方法
• 3.1.2 优势菌种的驯化
• 3.2 优势菌种的鉴定
• 3.2.1 优势菌种的原子力照片
• 3.2.2 优势菌种的生理生化鉴定
• 3.2.3 利用SHERLOCK 全自动微生物鉴定系统鉴定
• 3.3 优势菌群的营养源研究
• 3.3.1 微生物的营养需求及类型
• 3.3.2 生物好氧处理基本原理及主要菌群
• 3.3.3 优势菌群的营养类型
• 3.4 优势菌群的生长特性研究
• 3.4.1 影响菌群生长的因素
• 3.4.2 优势菌群的最优生长条件研究
• 3.4.3 优势菌群生长速率的研究
• 3.5 优势菌群脱氢酶活性的研究
• 3.5.1 影响优势菌群脱氢酶活性的因素
• 3.5.2 优势菌群脱氢酶活性最高的培养条件
• 3.6 本章小结
• 第4章 优势菌群最优固定化条件及小试效果研究
• 4.1 微生物固定化技术
• 4.2 固定化方法的确定
• 4.3 生物增强活性炭滤池的快速启动
• 4.4 优化固定化方法
• 4.4.1 微生物固定的一般过程
• 4.4.2 固定化细胞的性能评价
• 4.4.3 影响微生物固定的重要因素
• 4.4.4 利用正交试验确定最优固定化条件
• 4.5 优势菌群固定化的相关分析
• 4.5.1 菌液浓度随时间的变化
• 4.5.2 炭上生物量随时间的变化
• 4.5.3 各炭柱的处理效果
• 4.6 BAC 增强工艺的运行效果
• 4.6.1 活性炭表面微生物分布状态
• 4.6.2 处理效果的UV-Vis 分析
• 4.6.3 对TOC 的处理效果
• 4.6.4 进出水的GC-MS 分析
• 4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢