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微生物絮凝剂(MBF)是由微生物产生的可使液体中不易沉降的固体悬浮颗粒、菌体细胞及胶体颗粒等凝聚沉淀的特殊高分子物质,具有高效、无毒、可生物降解等特点,近年来受到了广泛的关注。
本研究采用稀释平板法和平板划线法从上海市多个污水处理厂的混合活性污泥中富集分离纯化出112株菌,考察了它们的发酵离心上清液对高岭土悬液的絮凝活性,进行了MBF产生菌的初筛和复筛试验,筛选出一株能产生高效MBF的菌株TJ-1,所产MBF命名为TJ-F1;研究了培养时间、培养基初始pH、碳源、氮源、碳氮比、金属盐组成等因素对TJ-1产生MBF的影响,优化了培养条件;通过16S rDNA分析,对TJ-1进行了菌种鉴定;用多种先进手段对TJ-F1成分进行了表征分析;最后对TJ-F1在污泥脱水和染料废水处理方面的实际应用性能进行了研究。
菌种鉴定表明,该TJ-1菌株为奇异变形杆菌 (Proteus mirabilis),这是首次发现产微生物絮凝剂性能良好的奇异变形杆菌;优化TJ-1产絮凝剂的最佳培养条件为:葡萄糖10 g/L,蛋白胨1 g/L,MgSO<,4> 0.3g/L,KH<,2>PO<,4> 2g/L,K<,2>HPO<,4> 5 g/L,pH值为7,TJ-1在最佳培养条件下所产MBF对高岭土悬液的絮凝率达到93%。菌株产絮凝剂过程分析表明,TJ-1产絮凝剂主要发生在微生物生长的静止期。
红外扫描分析表明,TJ-1在优化条件下所产的絮凝剂分子中含有O-H,N-H,C-H,C=C和-COOH等功能基团;紫外扫描分析表明,TJ-1所产絮凝剂成分主要为多糖类物质,这与有机元素分析仪测定的MBF中主要元素为碳和氢的结果相一致。试验表明,TJ-1所产的MBF对高岭土悬浊液的絮凝主要机理可能为吸附中和架桥作用。
用TJ-1在最佳培养条件下所产MBF进行了污泥的沉降性能和过滤性能试验。沉降性能试验表明,沉降时间相同时,在研究的MBF投加量范围内,污泥的沉降速度随着MBF用量的增大而加快;过滤性能试验表明,其最佳脱水条件为pH=6.5,1%(w/w)的CaCl<,2>投加量为4%(v/v),MBF投加量为6%(v/v),在最佳脱水条件下,MBF污泥脱水动力学方程为:C<,t>=C<,o>(1-t/0.8736t+2.366)。MBF与PAM、PAC应用对比研究表明,MBF和PAM、PAC混合使用比单独用PAM、PAC的脱水效果好;MBF与PAM、PAC联合使用试验表明,MBF可以和PAM、PAC复合,减少PAM、PAC投加量,从而减少环境污染,这具有重大的现实意义和应用价值。
TJ-F1在染料废水处理中的实际应用性能表明,当pH值为12.0时,TJ-F1对阳离子艳蓝染料废水具有良好的脱色效果;不同初始温度和不同初始染料浓度条件下TJ-F1对阳离子艳蓝RL的吸附动力学符合伪二级动力学方程;絮凝吸附主要作用可能是吸附架桥和电性中和。红外扫描分析表明,-OH、-NH、-C=C和-COOH是TJ-F1吸附阳离子艳蓝染料RL的主要作用功能团。