4株产微生物絮凝剂菌株的影响因子研究

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wenzl1999
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  摘要:本文从望塘污水处理厂和合肥钢铁厂活性污泥中筛选分离到产絮凝性菌株51株,经絮凝试验初步筛选出15株,复筛得到四株絮凝活性最高的菌株,命名为J1、J3、W1、W2。对微生物絮凝剂影响因子的研究,试验中选取了不同的 C/N、不同的培养时间、不同的pH、不同的温度、不同金属阳离子、充氧量等因素。得到了一系列数据。
  关键词:微生物絮凝剂,絮凝,活性污泥,
  中图分类号: S141.6 文献标识码: A
  
  微生物絮凝剂的絮凝活性不同程度地受到多种因素的影响,包括絮凝剂分子本身的性质和絮凝时的外界条件。絮凝剂的分子大小、结构、形状和所带基团都极大地影响着絮凝剂的絮凝活性。体系的pH直接影响絮凝剂大分子和胶体颗粒表面电荷,从而影响它们之间的靠近和吸附行为。不同的絮凝剂对pH的变化敏感程度不同,同一种絮凝剂对不同的被絮凝物存在不同的最适pH。离子种类与离子强度对絮凝剂活性影响很大。一般来讲,大多数阳离子如Ca2+ ,Mn2+, Mg2+,A13+等能提高絮凝活性[1~5]。温度对部分絮凝剂活性表达也有影响。高温可使某些高分了物质空间结构改变,导致变性,因而表现出絮凝活性的下降。
  1 材料与方法
  1.1 菌种的采集
  望塘污水处理厂活性污泥、合肥钢铁厂活性污泥
  1.2 所需仪器
  QHZ-98A全温度振荡培养箱、TDL-5离心机、高温灭菌锅、DHP-9082恒温培养箱、721分光光度计、760Crt紫外分光光度计、JJ-4A六联电动搅拌器、XSP-16A倒置显微镜、GDS-3B光电式浊度仪、PHS-25pH计
  1.3 所需的药剂、材料
  4‰高岭土悬浊液
  1# 牛肉膏3g、蛋白胨10g、氯化钠5g、蒸馏水1000mL、pH=7.5;
  2# 可溶性淀粉20g、硝酸钠1g、磷酸二氢钾0.5g、七水硫酸镁0.5g、蒸馏水1000mL、pH=7.0;
  3# 蔗糖40g 、硝酸钠0.5g、磷酸二氢钾0.5g、七水硫酸镁0. 25g、酵母汁2g、蒸馏水1000mL、pH=7.5
  1.4 絮凝活性的测定[ 6]
  取经72h发酵的1.0mL培养液,加入20mL的4g/L悬浊液中,六联电动搅拌器100r/min搅拌10min后,721型分光光度计550nm处测定上层清液B,以不加发酵液的上层清液A为对照,通过浊度的减少来确定絮凝程度,以絮凝率定量表示絮凝活性。
  絮凝率(%)=(A-B)/A×100
  A—对照上清液550nm处的光密度值;
  B—样品上清液550nm处的光密度值。
  1.5. 影响絮凝活性影响因子
  1.5.1不同比例的碳氮源对絮凝菌生长及絮凝活性的影响
  以优化后的培养基为基础,改变培养基的碳氮源以及碳氮源比例((1:1、1:2、1:4、2:1、4:1);测定絮凝率,分析碳氮源对絮凝菌的生长及絮凝剂分泌的影响,确定适宜的碳氮源及其比例。
  1.5.2 培养时间对絮凝菌生长及絮凝活性的影响
  在500mL三角烧瓶中内装200mL培养基,于30℃, 150r/min的恒温振荡器中培养,每隔12h取样2份,进行絮凝活性测定确定菌体分泌絮凝剂与菌体生长曲线的关系,共培养72h。
  1.5.3 pH值对絮凝菌生长及絮凝活性的影响
  调节培养基的初始pH值分别为3.5、 5.5、7.0、 8.5、 8.0、10.5。在30℃,150r/min的恒温振荡器中培养72h,观察其生长状况,并测定絮凝率。
  1.5.4温度对絮凝菌生长及絮凝活性的影响
  将菌接种于培养基,分别在15℃、25℃、30℃、35℃、40℃的150r/min的恒温振荡器中培养,每隔12h取样一次,进行絮凝活性的测定,共培养72h。
  1.5.5充氧量对絮凝菌生长及絮凝活性的影响
  摇床的转速选50r/min 、100r/min、125r/min、150r/min、175r/min、200r/min,测定培养72h后的絮凝率。
  1.5.6不同菌量对絮凝菌絮凝效果的影响
  其它条件一定,改变菌量。在30℃,150r/min条件下好氧培养72h,测其絮凝率,菌悬液OD值分别为0.4、0.6、0.8、1.0。
  1.5.7不同的培养基装瓶量对絮凝菌絮凝效果的影响
  其它条件一定,改变培养基的装瓶量,在30℃,150r/min条件下好氧培养72h,测其絮凝率,本实验采用的是250 mL的三角瓶,培养基的装瓶量分别为40mL、60 mL、80 mL、100 mL、120 mL。
  1.5.8不同金属阳离子对絮凝活性的影响
  将各种无机盐配置成浓度为10mg/L溶液,取0.lmL加入到100mL高岭土悬浊液与微生物絮凝剂的反应体系中,以确定金属阳离子对絮凝活性的影响。
  2 结果与分析
  2.1 不同比例的碳氮源对絮凝菌生长及絮凝活性的影响(见图1)
  J1菌在C/N=1/2时,絮凝率达到最大75%以上,J3菌在C/N=1/1时,絮凝率就达到最大85%,其他比例的C/N效果也相差不大,W1菌在C/N=1/3时,絮凝率达到最大,W2菌在C/N=1/4时,絮凝率达到最大。碳氮源比例对J1、J3菌的絮凝效果影响不大,可能这类菌对碳源的需求较大。而W1、W2菌对氮源需求量大,在蔗糖-尿素中生長良好,分泌旺盛,培养液的絮凝效果较好,只要氮源充足,菌体就能生长并分泌絮凝剂。
  2.2 培养时间对絮凝菌生长及絮凝活性的影响(见图2)
  
  
  
  图1不同的碳氮比对絮凝活性的影响图2不同的培养时间对絮凝效果的影响
  2.2 培养时间对絮凝菌生长及絮凝活性的影响(见图2)
  2.3pH对絮凝菌生长及絮凝活性的影响(见图3)
  J1、J3、W2在pH为5.0以下时,菌体的生长量基本无,絮凝率接近为0。初始pH为5.0~10.0时,菌体生长良好,絮凝剂分泌量大。尤其是在初始pH值为7.5~10.0时,菌J1、J3、W2生长旺盛,培养液很粘,絮凝率都高于80%。
  W1在酸性条件下絮凝效果较碱性时好,当pH>7时,W1的絮凝效果明显下降,pH=10时,絮凝率接近与0。
  2.4 温度对絮凝菌生长及絮凝活性的影响(见图4、5、6、7)
  
  图3絮凝菌的不同pH的絮凝效果图4J1菌的不同时间、温度的生长曲线
  
   图5J3菌的不同时间、温度的生长曲线 图6W1菌的不同时间、温度的生长曲线
  
  图7 W2菌的不同时间、温度的生长曲线 图8 不同转速对絮凝活性的影响
  
  2.5 充氧量对絮凝菌生长及絮凝活性的影响(见图8)
  2.6 不同菌量、培养基装瓶对絮凝菌絮凝效果的影响(见图9、10)
  
  
  
  图9不同菌量对絮凝菌絮凝效果的影响图10 不同的培养基装瓶量对絮凝菌絮凝效果的影响
  
  2.8不同金属阳离子对絮凝活性的影响
  表1 不同金属离子对絮凝活性的影响
  
  
  
  高价离子如Ca2+,A13+对絮凝有较为明显的促进作用,聚合物PAC对絮凝活性比单金属离子的效果好。
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