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微生物絮凝剂的研制、性能、作用机理及其应用研究

作　者: 甘亮
导　师: 刘慧霞
学　校: 广西大学
专　业: 制糖工程
关键词: 微生物絮凝剂 疣孢青霉(Penicillium verruculosum) 絮凝率 絮凝机理 沉降动力学 淀粉酒精废液
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


随着经济的高速发展和人口的增长，我国每年的用水量和污水排放量持续增加，污水处理问题受到越来越广泛的关注。在众多水处理方法中，絮凝沉降法是目前国内外普遍采用的一种既经济又简便的水处理方法。传统絮凝剂中广泛使用的铁系、铝系及聚丙烯酰胺类絮凝剂会造成一定的污染，且对人体健康存在潜在危害，易引发老年痴呆症、癌症等疾病。微生物絮凝剂是天然生物高分子絮凝剂，其絮凝效果好，对人体无害，易被生物降解，不会污染酒糟饲料，对生态环境无不利影响。因而目前微生物絮凝剂的研究已成为环境工程领域的研究热点。本课题主要针对微生物絮凝剂在淀粉酒精废水处理过程中应用的必要性和优越性，从土壤和活性污泥中筛选能产生絮凝剂的菌种，并在此基础上对微生物絮凝剂的絮凝特性、应用和作用机理等进行初步研究。具体研究内容及结果如下：1．从土壤和活性污泥中共分离纯化46株纯菌株，经初筛、复筛研究。从活性污泥中筛选出菌株MBF-GL，其絮凝活性最高，絮凝率达到84.2％。经鉴定，菌株MBF-GL为疣孢青霉（Penicillium verruculosum）。将该菌株作为本课题试验菌株。2．研究了絮凝剂产生菌MBF-GLD不同菌龄、接种量、碳源、氮源、培养温度、初始pH值、渗透压等培养条件对产絮凝剂的影响。并在单因素实验基础上设计正交试验，确定菌株MBF-GLD合成絮凝剂的优化培养条件为：NaCl浓度3％、碳源为蔗糖、氮源为硫酸铵、培养液初始pH值7。3．研究了絮凝剂投加量、絮凝体系温度、絮凝体系pH值、搅拌速度、金属离子等因素对微生物絮凝剂絮凝效果的影响。并在单因素实验基础上设计正交试验，确定该微生物絮凝剂在高岭土悬液中的最佳絮凝条件为：絮凝剂投加量0.5mL／100mL、絮凝体系温度50℃、絮凝体系pH值10、搅拌速度450r·min-1。4．将由菌株MBF-GLD合成的微生物絮凝剂（MBF）与聚丙烯酰胺（PAM）应用于高岭土悬液、淀粉酒精废液及糖汁清净，对比两者絮凝效果：①在对高岭土悬液絮凝实验中，MBF和PAM的絮凝率分别为93.1％、86.6％。②对淀粉酒精废液的絮凝实验发现，MBF对淀粉酒精废液COD的去除效果没有PAM效果好，但在脱色及悬浮物的去除方面则优于PAM，两种絮凝剂的絮凝作用效果基本相当。③糖汁清净絮凝实验发现，MBF与PAM在沉降速度、脱色及除浊方面的作用效果基本相当。5．测定微生物絮凝剂活性成分分布，发现其絮凝活性成分主要存在于发酵液离心后的上清液中，经测定有效成分主要为多糖类物质。6．研究了菌株MBF-GLD所产絮凝剂的絮凝机理：在搅拌作用、布朗运动及范德华力作用下克服静电排斥力使絮凝剂和颗粒相互靠近，并且絮凝剂大分子借助离子键同时吸附多个无机或胶体颗粒，在絮体间产生桥联现象，从而形成大颗粒迅速沉降下来。7．通过紫外-可见光光度计中的动力学扫描程序扫描出絮凝剂不同使用量下吸光度随时间变化曲线图，推导出沉降过程中吸光度与沉降时间、絮凝剂投加量的动力学方程：A′=-0.015c0.568×(1-e-0.011t)+0.507。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章 绪论  11-22
  1.1 微生物絮凝剂的国内外研究现状  11-12
  1.2 微生物絮凝剂的种类及产絮凝剂微生物的种类  12-14
  1.3 微生物絮凝剂的微观结构及化学本质  14-15
  1.4 微生物絮凝剂絮凝性能及絮凝作用机理  15-17
  1.5 微生物絮凝剂的应用  17-19
  1.6 课题的研究意义及内容  19-22
第二章 微生物絮凝剂产生菌的分离、筛选及鉴定  22-30
  2.1 实验材料与设备  22-23
  2.2 实验方法  23-27
  2.3 结果与分析  27-29
    2.3.1 菌种分离  27
    2.3.2 初筛结果  27
    2.3.3 复筛结果及高效微生物絮凝剂产生菌的选定  27-28
    2.3.4 形态观察结果  28
    2.3.5 送检鉴定结果  28
    2.3.6 紫外诱变育种  28-29
  2.4 本章小结  29-30
第三章 微生物絮凝剂产生菌培养条件的优化  30-39
  3.1 实验材料与设备  30
  3.2 实验方法  30-32
  3.3 结果与分析  32-37
    3.3.1 菌龄与接种量对絮凝剂形成的影响  32
    3.3.2 碳源对絮凝剂形成的影响  32-33
    3.3.3 氮源对絮凝剂形成的影响  33-34
    3.3.4 培养温度对絮凝剂形成的影响  34
    3.3.5 培养液初始pH值对絮凝剂形成的影响  34-35
    3.3.6 培养液初始渗透压对絮凝剂形成的影响  35-36
    3.3.7 正交试验优化生物絮凝剂产生菌 MBF-GLD培养条件  36-37
  3.4 本章小结  37-39
第四章 微生物絮凝剂的絮凝性能及应用研究  39-53
  4.1 实验材料与设备  39
  4.2 实验方法  39-44
  4.3 结果与分析  44-51
    4.3.1 絮凝剂投加量对絮凝效果的影响  44
    4.3.2 絮凝体系温度对絮凝效果的影响  44-45
    4.3.3 高岭土悬液体系pH值对絮凝效果的影响  45-46
    4.3.4 搅拌速度对絮凝效果的影响  46
    4.3.5 CaCl_2对絮凝效果的影响  46-47
    4.3.6 正交试验  47-50
    4.3.7 微生物絮凝剂的实际应用  50-51
  4.4 本章小结  51-53
第五章 微生物絮凝活性组分的确定  53-59
  5.1 实验材料与设备  53
  5.2 实验方法  53-56
  5.3 结果与分析  56-58
    5.3.1 絮凝活性分布  56-57
    5.3.2 灭菌失活后絮凝活性测定  57-58
    5.3.3 发酵液成分测定结果  58
  5.4 本章小结  58-59
第六章 微生物絮凝剂作用机理及沉降动力学研究  59-66
  6.1 实验材料与设备  59
  6.2 实验方法  59-60
  6.3 结果与分析  60-65
    6.3.1 絮凝作用机理研究  60-64
    6.3.2 沉降动力学方程  64-65
  6.4 本章小结  65-66
第七章 结论、创新点与展望  66-69
  7.1 结论  66-67
  7.2 创新点  67-68
  7.3 展望  68-69
参考文献  69-76
致谢  76-77
攻读学位期间发表的学术论文目录  77-78
附录  78-89

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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