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微生物絮凝剂产生菌的筛选及培养优化研究

作　者: 柯芝兰
导　师: 李科林
学　校: 中南林业科技大学
专　业: 环境科学
关键词: 微生物絮凝剂筛选营养组成培养条件絮凝特性
分类号: X703.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

传统的絮凝剂具有价格低,絮凝效果好等优点,但也有缺点：饮用水中残留的铝易导致老年痴呆症；聚丙烯酰胺类絮凝剂单体对人体有毒害作用,易引发癌症。为此,人们迫切地希望找到一些絮凝效果好且又环保的新型絮凝剂。微生物絮凝剂是一类由微生物产生的有絮凝活性的高分子絮凝剂,其具有易生物降解、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新热点。目前我国对微生物絮凝剂的研究尚处于实验室水平的研究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。本文重点研究絮凝剂菌株的筛选、培养基成分优化、培养条件优化、絮凝性能、絮凝剂的性状以及实际应用等。本课题采用常规的分离、纯化方法,从株洲市污水处理厂活性污泥、株洲冶炼厂周围稻田土样、湘江畔污泥中分离筛选出9株产絮凝剂的菌株,复筛出2株絮凝活性较高的微生物絮凝剂产生菌,分别命名为B212,B233。对菌B212和B233进行接种源、絮凝剂投加量、絮凝体系pH对絮凝效果影响和絮凝活性峰值产生时间进行了研究。发现当接种源不同时,菌产生絮凝剂的时间也不同,以液体培养基为接种源时的时间要比以斜面培养基为接种源时的时间少一天左右,其原因为从斜面接种时菌种大概需要一天的调整时间；菌B212和B233产絮凝剂的最佳投加量分别为1mL/100mL高岭土悬液、2mL/100mL高岭土悬液；菌B212和B233产絮凝剂达最佳絮凝效果时的絮凝体系pH值分别为7、8；菌B212和B233所产絮凝剂在絮凝体系为最佳pH值情况下,达到最好絮凝效果的时间分别为29h、35h。采取单因子实验确定了菌B212和菌B233的最佳C源、N源和无机盐成分。菌B212的最佳C源是蔗糖、N源是尿素和无机盐为NaCl;菌B233的最佳C源是葡萄糖、N源是(NH4)2SO4和无机盐为CaCl2；对菌B212进行正交实验优化研究,确定了菌B212产絮凝剂的最佳成分配比最佳培养基成分配比(ρ/gL-1)方案为：蔗糖25、尿素0.5、NaCl 0.2、FeSO4 0.01。得出菌B212产絮凝剂的最优条件组合方案为：初始pH值为5、培养温度为25℃,转速为160r/min,接种源为菌B212的淀粉基培养液,最佳接种量为3.3%(v/v),培养时间为36h。对在最佳培养条件下得到的影响絮凝作用的各种因素进行了系统地研究。菌B212所产絮凝剂对高岭土悬液的最佳絮凝条件是：投加量为1.2mL/100mL,阳离子促凝剂(1%的CaCl2溶液)加入量为5mL/100mL,絮凝体系温度为20℃,搅拌方式为二次搅拌。从菌B212的生长曲线可以看出,菌B212产絮凝剂的活性与菌的生长呈正相关性；对菌B212所产絮凝剂的絮凝活性分布进行了测定,菌产絮凝剂的活性成分主要存在于上清液中,说明絮凝活性物质是微生物在发酵过程中分泌的胞外代谢产物,菌B212产生的絮凝剂具有较好的热稳定性。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章文献综述  11-28
  1.1 我国水资源及污染状况和污水处理现状  11-13
    1.1.1 我国水资源和水污染概况  11-12
    1.1.2 污水处理技术的现状和趋势  12-13
  1.2 污水处理中絮凝剂的应用  13-17
    1.2.1 无机絮凝剂的絮凝机理及优缺点  13-16
    1.2.2 有机絮凝剂的絮凝机理及优缺点  16-17
  1.3 微生物絮凝剂  17-28
    1.3.1 微生物絮凝剂的研究历史及发展概况  17-19
    1.3.2 微生物絮凝剂的物质结构和组成  19-20
    1.3.3 微生物絮凝剂的制作过程  20
    1.3.4 微生物絮凝剂的特点  20-21
    1.3.5 影响絮凝剂产生的因素  21-22
    1.3.6 微生物絮凝剂的絮凝机理  22-23
    1.3.7 影响絮凝活性的因素  23-25
    1.3.8 微生物絮凝剂在废水处理中的应用状况  25-27
    1.3.9 微生物絮凝剂的发展前景及展望  27-28
第二章微生物絮凝剂菌的分离、筛选  28-43
  2.1 实验材料  28-32
    2.1.1 主要实验设备  28
    2.1.2 主要实验药品  28-29
    2.1.3 菌种来源  29
    2.1.4 所用培养基  29-31
    2.1.5 高岭土的晶体结构及表面电性  31-32
  2.2 菌种分离、筛选的实验及方法  32-34
    2.2.1 筛选程序  32
    2.2.2 菌种分离纯化实验  32-33
    2.2.3 絮凝活性测试方法  33-34
  2.3 实验结果和讨论  34-42
    2.3.1 初步筛选实验  34-35
    2.3.2 菌种的传代连续培养实验  35-36
    2.3.3 不同接种源比较实验  36-37
    2.3.4 在不同培养基中的比较实验  37-38
    2.3.5 最佳絮凝剂投加量实验  38-39
    2.3.6 B212和B233的培养液pH值变化趋势  39-40
    2.3.7 絮凝率随絮凝体系的pH值变化  40-41
    2.3.8 B212和B233在特定絮凝体系pH值时絮凝率变化情况  41-42
  2.4 结论  42-43
第三章培养基成分的优化研究  43-54
  3.1 实验方法  44-45
    3.1.1 实验方案的设定原理  44-45
    3.1.2 培养基成分单因子实验方案  45
    3.1.3 正交实验优化  45
  3.2 培养基成分对B212和B233产絮凝剂效果的影响  45-50
    3.2.1 培养基C源对絮凝效果的影响  46-47
    3.2.2 培养基N源对絮凝效果的影响  47-48
    3.2.3 培养基无机盐对絮凝效果的影响  48-50
  3.3 培养基成分的正交优化  50-52
  3.4 结论  52-54
第四章培养条件的优化研究  54-62
  4.1 实验方法  54-56
    4.1.1 培养条件正交实验方案设计  54-55
    4.1.2 接种源对所产絮凝剂絮凝效果的影响实验设计  55
    4.1.3 培养基装液量对所产絮凝剂絮凝效果的影响实验设计  55
    4.1.4 接种量对所产絮凝剂絮凝效果的影响实验设计  55-56
  4.2 培养条件正交实验结果分析  56-58
  4.3 接种源对所产絮凝剂絮凝效果的影响  58-59
  4.4 培养基装液量对所产絮凝剂絮凝效果的影响  59-60
  4.5 接种量对所产絮凝剂絮凝效果的影响  60
  4.6 结论  60-62
第五章菌B212产絮凝剂的絮凝影响因素研究  62-69
  5.1 菌B212在最优培养所得絮凝剂的投加量实验  62-64
  5.2 Ca~(2+)对絮凝效果的影响  64-66
  5.3 絮凝体系温度对絮凝效果的影响  66-67
  5.4 动力搅拌情况的影响  67-68
  5.5 结论  68-69
第六章絮凝剂的性状分析  69-76
  6.1 菌B212产絮凝剂的特性曲线  69-70
  6.2 絮凝活性的分布  70-71
  6.3 热稳定性实验  71-72
  6.4 与PAC、PAM的比较实验  72-74
  6.5 结论  74-76
第七章结论与建议  76-79
  7.1 结论  76-78
  7.2 建议  78-79
参考文献  79-87
致谢  87

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