微生物絮凝剂产生菌培养条件优化及替代培养基研究

论文摘要

微生物絮凝剂是一类由微生物产生的具有絮凝活性的高分子絮凝剂，具有易生物降解、对环境和人类无害等特点，因此微生物絮凝剂已成为絮凝剂研究的一个热点。目前我国对微生物絮凝剂的研究尚处于实验室水平而未达到工业化应用，其主要原因是由于微生物絮凝剂产率过低、生产成本过高。本研究从中药厂的活性污泥中筛选得到一株絮凝剂产生菌ZY3，絮凝率可达到71．2％，经染色观察为革兰氏阳性菌。对该菌株的培养基组成和培养条件进行了优化，得到发酵培养基的最佳碳源为蔗糖，最佳氮源为（NH4）2SO4；培养基最佳配方为：蔗糖6．5 g，（NH4）2SO4 1．25 g，KH2P04 2．45 g，K2HP040．9 g，MgSOv4·7H20 0．135 g，NaCI0．25 g，H2O500ml，絮凝率可达到最高；最佳培养条件为初始pH值6．0，培养温度30℃，种子液加入量5ml，菌株生长在24h时絮凝率达到最大值，絮凝物质主要存在于发酵液中。通过实验得到利用柚子皮粉部分替代碳源和全部替代氮源是可行的，絮凝率可达到61．54％。该替代培养基配方为：蔗糖3．9g,柚子皮粉2．6g，KH2P042．45g，K2HP040．9g,MgSO4·7H20 0．135g,NaCI0．25g,H2O500ml。利用配制的替代培养基培养絮凝剂产生菌，改变絮凝的外界条件，得到当絮凝剂投加量为1．5ml，CaCl2投加量为3ml，絮凝反应体系pH值为8，颠倒次数20次时，絮凝效果最好。该絮凝剂在高温下的絮凝率变化不明显，具有一定的耐热性能。用乙醇沉淀法提取纯化絮凝剂，得到较纯的白色粉状物质。通过紫外光谱和红外光谱分析，初步说明该絮凝物质主要为多糖，絮凝机理主要为“吸附架桥作用”。应用效果测试表明，细菌ZY3所产絮凝剂对模拟靛蓝染料废水具有一定的脱色能力，对土壤悬浮液的浊度去除率较好，对活性污泥的沉降性能改善较大，对模拟有机废水COD具有一定的去除能力。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 文献综述
• 1.1 絮凝技术和絮凝剂
• 1.2 微生物絮凝剂的概念和分类
• 1.3 微生物絮凝剂产生菌
• 1.4 微生物絮凝剂的产生及其影响因素
• 1.5 微生物絮凝剂的国内外研究现状
• 1.5.1 国外研究现状
• 1.5.2 国内研究现状
• 1.6 利用废弃物作为替代培养基
• 1.6.1 秸秆、稻草等农业废弃物
• 1.6.2 鱼粉废水
• 1.6.3 甘蔗渣和鸡毛
• 1.6.4 豆饼、水产废水和牛血
• 1.6.5 国外关于替代培养基的研究
• 1.7 本课题的研究意义和主要内容
• 第二章 微生物絮凝剂产生菌的富集培养、分离和筛选
• 2.1 实验仪器和材料
• 2.1.1 主要实验仪器
• 2.1.2 主要实验材料
• 2.1.3 培养基
• 2.2 絮凝菌的富集培养和分离纯化
• 2.2.1 样品的采集
• 2.2.2 菌种的富集培养
• 2.2.3 菌种的分离纯化
• 2.2.4 菌种的筛选
• 2.3 本章小结
• 第三章 微生物絮凝剂产生菌最佳培养条件的研究
• 3.1 培养基成分的影响
• 3.1.1 不同碳源对絮凝菌产絮凝剂的影响
• 3.1.2 不同氮源对絮凝菌产絮凝剂的影响
• 3.2 最佳碳源和氮源浓度及无机盐浓度的影响
• 3.3 培养温度、发酵液初始pH值、种子液加入量的影响
• 3.3.1 培养温度的影响
• 3.3.2 发酵液初始pH值的影响
• 3.3.3 种子液加入量的影响
• 3.4 正交设计实验
• 3.5 生长曲线
• 3.6 絮凝活性的分布
• 3.7 本章小结
• 第四章 替代培养基的实验研究
• 4.1 柚子皮和橘子皮作替代碳源的研究
• 4.1.1 预处理
• 4.1.2 培养基的配制
• 4.1.3 絮凝率的测定和结果讨论
• 4.2 柚子皮粉替代碳源和氮源的研究
• 4.2.1 柚子皮粉可溶性糖含量的测定
• 4.2.2 柚子皮粉可溶性氮含量的测定
• 4.2.3 以柚子皮粉做部分替代碳源的研究
• 4.2.4 以柚子皮粉做部分替代碳源和全部替代氮源的研究
• 4.3 絮凝性能实验
• 4.3.1 絮凝剂投加量对絮凝活性的影响
• 2投加量对絮凝活性的影响'>4.3.2 CaCl₂投加量对絮凝活性的影响
• 4.3.3 絮凝反应体系pH值对絮凝活性的影响
• 4.3.4 颠倒次数对絮凝活性的影响
• 4.3.5 高温对絮凝活性的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 微生物絮凝剂的制备及性质测定
• 5.1 微生物絮凝剂的提取纯化
• 5.1.1 实验材料和设备
• 5.1.2 实验方法
• 5.2 性质测定
• 5.2.1 实验材料和设备
• 5.2.2 絮凝剂中糖含量的测定
• 5.2.3 紫外光谱测定
• 5.2.4 红外光谱测定
• 5.3 絮凝机理初步分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 微生物絮凝剂应用效果测试
• 6.1 对模拟靛蓝染料废水处理效果的测定
• 6.2 对土壤悬浮液处理效果的测定
• 6.3 对活性污泥沉降性能效果的测定
• 6.4 对模拟有机废水处理效果的测定
• 6.5 本章小结
• 第七章 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 附录
• 致谢