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吸附法一直受到大众青睐的主要原因是其去除金属离子的效果佳,且没有二次污染。细菌因其种属多、分布广,是微生物中的最大群体,已被广泛的用作吸附金属离子的材料。针对明胶废水由于高钙离子、高化学需氧量等特点而难于处理且剩余污泥量大的问题。本试验以明胶加工废水为材料进行了耐钙细菌的筛选、鉴定,并通过响应面法优化了其生长和钙吸附量条件,并采用扫描电镜-X射线能谱(SEM-EDS)和红外光谱(FT-IR)结构表征法进行了吸附机理研究。主要研究结果如下:(1)各样品的细菌群落多样性和菌群演绎规律的分析结果表明,初沉水的优势细菌为噬氢菌属(Hydrogenophaga),好氧水和二沉泥的优势菌为uncultured-bacterium-p-WS6,排放水的优势菌为uncultured-bacterium-p-Saccharibacteria。不同废水处理单元的微生物菌群结构差异明显,其中好氧水和二沉泥的微生物菌群组成相似度最高。另外,莱茵海默氏菌(Rheinheimera)与Ca2+、氨氮(NH4+-N)和pH值呈显著正相关。Uncultured-bacterium-c-Candidatus-Moranbacteria与废水中总氮呈显著负相关。uncultured-bacterium-p-Saccharibacteria与废水中化学需氧量呈显著负相关。嗜碱菌属(Alkalibacterium)与废水中总氮呈极显著正相关,与化学需氧量呈显著正相关。(2)耐钙微生物筛选和鉴定结果表明,当钙离子浓度为50 mg/mL时,从四个样品中筛选出3株耐钙细菌,分别编号为N1-4、N3-1和N3-4。经鉴定依次为枝芽孢杆菌属(Virgibacillus sp.)、尼阿布芽孢杆菌(Bacillus niabensis)和泛酸枝芽孢杆菌(Virgibacillus pantothenticus)。(3)明胶废水中耐钙微生物生长条件的优化结果表明,菌株N1-4培养的最佳条件为:初始钙离子浓度为2.97 mg/L,温度35.61℃,pH 7.98。菌株N3-1培养的最佳条件为:初始钙离子浓度为1.41 mg/L,温度37.2℃,pH 8.31。菌株N3-4生长的最优条件为:初始钙离子浓度为0.99 mg/L,温度35.35℃,pH 4.15。(4)各菌株对钙离子吸附的单因素试验结果表明,N1-4、N3-1和N3-4吸附的适宜温度依次为30℃、28℃、28℃,pH依次为5、6、6。在各菌株适宜的温度和pH条件下,菌株N1-4的最佳钙离子吸附条件为:吸附时间77.01 min、初始钙离子浓度148.02mg/L、菌体添加量0.83 g/L。菌株N3-1的最佳钙离子吸附条件为:吸附时间70.72 min、初始钙离子浓度130.19 mg/L、菌体添加量1.52 g/L。菌株N3-4的最佳钙离子吸附条件为:吸附时间72.70 min、初始钙离子浓度141.98 mg/L、菌体添加量1.30 g/L。(5)SEM-EDS分析结果表明,菌株N1-4、N3-1和N3-4均发生了严重变形,表面粗糙,且有突起和沉积物。与吸附前的菌体相比较,吸附后的各菌体除了碳、氮峰外,还有钙峰出现,说明吸附钙离子后的各菌体含有钙。FT-IR分析结果表明,-OH、-NH、-PO4、C-N、C-C、-CH3、-CH2、-C=O、C≡C、S=O和P=O等官能团有可能参与了钙的吸附。