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絮凝剂产生菌GA1发酵动力学及絮凝性能的研究

作 者: 周长胜
导 师: 杨朝晖
学 校: 湖南大学
专 业: 环境工程
关键词: 微生物絮凝剂 絮凝剂产生菌 多粘类芽孢杆菌GA1 培养基 碳源 氮源 动力学 发酵
分类号: X703.5
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
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内容摘要


生物絮凝剂是一类在微生物生长过程中分泌的、具有絮凝活性的天然高分子物质,其主要成分为多糖、糖蛋白、蛋白质、纤维素、核酸等。与无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂相比,其具有高效、无毒、无二次污染及可生物降解等特点而倍受关注[1~6]。目前生产成本过高是生物絮凝剂走向市场的主要障碍,所以优化培养基、提高生物絮凝剂产量、降低生产成本是其能否进行工业化生产的关键。多粘类芽孢杆菌Paenibacillus polymyxa GA1[7~8]为本实验室从土壤中筛选出来的一株高效产絮菌株,所产絮凝剂MBFGA1具有广泛的絮凝、脱色作用。本论文针对GA1培养特性以及所产絮凝剂MBFGA1产生情况、絮凝性能等方面展开了广泛深入的研究,主要工作有:(1)应用Monad方程考察了初始底物浓度对本实验室筛选出的一株絮凝剂产生菌GA1的生长及絮凝剂产出的影响;(2)探究碳源氮源对GA1的最大特征生长速率的影响;(3)对GA1的发酵动力学进行了初步研究。应用动力学方程考察了初始底物浓度对絮凝剂产生菌GA1的生长及絮凝剂产出的影响.结果表明,GA1对碳源、氮源的最大特征生长速率分别为0.099, 0.095 h-1 ,半饱和常数KSC =1.503,KSN = 0.315,说明GA1对氮源比碳源更具亲和性.当碳源或氮源为单一限制性底物时,GA1特征生长速率和最大生长量随底物浓度增加而增大,其碳源和氮源浓度分别为:1.0~48.0g/L与0.1~4.0g/L.蔗糖浓度为40.0g/L时,絮凝剂的产率达到0.306g/g蔗糖。理论上GA1的最大细胞对蔗糖得率Y *X/S= 0.381g /g ,菌体生长维持系数m=0.0311g/(g.h) ,说明絮凝剂产生菌GA1具备工业化生产的潜力。生物絮凝剂(MBFGA1)预处理乳制品加工废水,试验结果表明,其最佳水力条件为150 r/min搅拌30s,然后30r/min搅拌20min,最佳投加量为15mg/L,当废pH等于4.0时,MBFGA1絮凝效果最好,温度变化对MBFGA1去除乳制品加工废水的浊度、COD有一定影响,废水浊度的去除率始终保持在85%以上,COD去除率在30oC达到最大值65.0%。

全文目录


摘要  8-9
Abstract  9-11
插图索引  11-12
附表索引  12-13
第1章 绪论  13-34
  1.1 我国水资源概况和水环境污染现状  13-14
  1.2 水处理及絮凝法  14-15
    1.2.1 水处理方法简介  14
    1.2.2 絮凝法  14-15
  1.3 絮凝剂简介  15-21
    1.3.1 无机絮凝剂  17
    1.3.2 有机絮凝剂  17-20
    1.3.3 絮凝剂的应用概况  20
    1.3.4 絮凝剂的研究趋势  20-21
  1.4 微生物絮凝剂的概况  21-34
    1.4.1 微生物絮凝剂的种类  22-23
    1.4.2 微生物絮凝剂的特点  23-24
    1.4.3 微生物絮凝剂的物质结构和组成  24-27
    1.4.4 微生物絮凝剂的絮凝机理  27-29
    1.4.5 微生物絮凝剂的研究概况和进展  29-34
第2章 实验方案  34-37
  2.1 引言  34
  2.2 材料与方法  34-36
    2.2.1 实验菌种  34
    2.2.2 实验器材  34-35
    2.2.3 发酵培养方法  35
    2.2.4 种子培养方法  35
    2.2.5 菌体浓度的测定  35
    2.2.6 MBFGA1 提取和纯化方法  35
    2.2.7 培养基中残糖浓度的测定  35-36
  2.3 实验方案  36-37
    2.3.1 絮凝剂产生菌GA1 发酵动力学研究  36
    2.3.2 生物絮凝剂MBFGA1 絮凝性能的研究  36-37
第3章 絮凝剂产生菌GA1 发酵动力学的研究  37-50
  3.1 引言  37-39
  3.2 材料和方法  39-41
    3.2.1 实验菌种  39
    3.2.2 材料  39-40
    3.2.3 试验方法  40
    3.2.4 分析测定方法  40
    3.2.5 特征生长速率  40
    3.2.6 动力学方程  40-41
  3.3 实验结果  41-47
    3.3.1 GA1 在不同浓度初始底物中的生长动力学参数  41-45
    3.3.2 不同碳源/氮源的比例及浓度下 GA1 产絮凝剂的产量和产率  45-46
    3.3.3 菌株GA1 的发酵动力学  46-47
  3.4 讨论  47-49
    3.4.1 GA1 生长与底物半饱和常数之间的关系  47-48
    3.4.2 GA1 的生长与碳源、氮源的关系  48
    3.4.3 GA1 的发酵动力学行为分析  48-49
  3.5 结论  49-50
第4章 对MBFGA1 性能的研究  50-61
  4.1 引言  50-54
  4.2 材料和方法  54
    4.2.1 实验菌种  54
    4.2.2 实验水样  54
    4.2.3 试验材料与仪器  54
    4.2.4 试验方法  54
  4.3 结果与讨论  54-60
    4.3.1 水力条件  54-56
    4.3.2 MBFGA1 的投加量  56
    4.3.3 pH 值的影响  56-59
    4.3.4 温度的影响  59-60
  4.4 结论  60-61
研究展望和建议  61-63
参考文献  63-72
致谢  72-73
附录 A 攻读学位期间发表论文目录  73

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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 > 助剂
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