以生物制氢废液筛选产絮菌及产絮条件研究

生物絮凝剂因具有安全无毒、对环境无二次污染等优良特性而日益受到人们的重视,但生产成本过高限制了它的工业化应用。为此,开展了利用生物制氢废液筛选高效产絮菌的研究。经分离筛选得到有较强产絮能力的菌6株:BF-1、BF-2、BF-4、BF-6、BF-7、BF-9,这6株菌利用生物制氢废液为底物所产的生物絮凝剂均对高岭土悬浊液的絮凝率>65%。以各株产絮菌的个体和菌落形态特征及生理、生化指标为依据,结合16S rRNA分析确定了这些产絮菌的菌属;通过静态试验,确定了产絮菌的最佳生长和产絮条件。这一技术的开发,使生物制氢工艺可实现全程清洁生产,也为废水的资源化利用提供了新的思路。

Y5复合产絮菌及其产絮物絮凝特性试验研究

从含大量微生物菌群的土壤中筛选出了具有产絮效果的Y5菌液。比较不同培养条件下Y5菌液的絮凝率得出 :菌液絮凝性能是其中 3种复合菌株共同作用的结果 ;培养基初始pH值在 5 .0～ 9.0的范围内时 ,Y5菌液的生长量及其上清液的絮凝率都较高。

提高复合型产絮菌F_2F_6产絮能力的驯化方法

为了提高复合型产絮菌F2 F6的产絮能力 ,采用贫富营养交替的方法 ,利用发酵法生物制氢反应器排放的废液连续驯化复合型产絮菌F2 F6。试验结果表明 ,此驯化方法可以有效地促进复合型产絮菌F2 F6利用生物制氢废液产絮 ,絮凝率由 11 4 %提高到 92 4 %。调节高岭土悬浊液pH值的顺序对絮凝率有较大影响 ,后调节pH值比先调可以获得更高的絮凝率。生物絮凝剂与无机絮凝剂AlCl3 结合有更好的絮凝效果。

几株产絮菌利用生物制氢废液产絮的能力研究

利用制氢废液生产微生物絮凝剂不仅可以降低絮凝剂的生产成本,而且还能实现生物制氢的全程清洁生产。然而制氢废液的成分复杂,COD浓度及pH值变化幅度较大,会对产絮菌的产絮能力产生较大影响。基于此,研究了前期分离得到的6株产絮菌的形态、生理生化特性以及它们对不同废液成分利用能力的差异。以实际废液为底物的发酵试验结果表明,在乙醇型发酵的废液中,BF-2、BF-4、BF-6的产絮能力相对较强;BF-2、BF-4、BF-7在丙酸型和丁酸型发酵的废液中具有较强的产絮能力;混合型发酵的废液最适合BF-6和BF-9产絮。处理高岭土悬浊液的正交试验结果显示,乙醇含量是影响絮凝率的关键性因子,最佳乙醇含量是1 100 mg/L,最适合的产絮菌是BF-6;乙醇、乙酸、丙酸、丁酸含量分别为1 100、900、200、300 mg/L,是适合BF-6产絮的最佳组合成分。

微生物絮凝剂产絮菌的分离与筛选

根据北方气温的变化特点,用活性污泥生物膜分离、筛选出DG1、DN1、H8、H13菌株,在低温条件下培养絮凝率分别达到87.35%、81.33%、83.79%、78.44%,为今后开展低温污水处理及絮凝机理的研究打下了基础。

菌株H8产絮凝剂的成分分析

通过对菌株H8絮凝剂进行了定性定量分析,确定此絮凝剂主要含有糖和蛋白质,其中糖占总物质的51%,蛋白质占2.64%,另外还含有氨基糖0.38%,葡萄糖醛酸1.3%。

产絮菌H8絮凝条件的优化

在实验室条件下对产絮菌H8絮凝条件进行优化,得出所需最佳碳源为葡萄糖;最佳复合氮源为酵母菌+蛋白质;最佳生长环境PH为8;培养温度为10℃,培养时间为20h。最佳絮凝条件:高岭土PH为9.0;助凝剂为Ca2+,加入Ca Cl2的最佳浓度为0.04%,菌液投加量为2%,静沉时间5min。

微生物絮凝剂产絮菌H8的鉴定

高絮凝活性的微生物絮凝剂产生菌,对高絮凝活性的微生物絮凝剂产生菌进行生理生化鉴定及16Sr DNA序列分析鉴定,初步鉴别出该菌株为假单胞菌,再结合16S r DNA序列相似性分析鉴定进一步确定该菌株的分类,鉴定结果为假单胞菌,与Pseudomonas mandelii亲缘关系最近。

新会柑肉汁产絮培养基的研制及应用

为了解决微生物絮凝剂大量投产使用所面临的生产成本问题,本研究拟研制新型的廉价产絮培养基。利用新会柑加工废弃果肉的肉汁作为替代碳源(添加量为1%、10%和100%),制备产絮培养基,经产絮芽孢杆菌发酵后,以高岭土模拟废水评价其絮凝效果,并以奶牛场尾水脱色效果进行验证,以葡萄糖产絮培养基作为对照。结果表明,在新会柑肉汁添加量1%水平下,絮凝效果最好,絮凝率为95.3% (含菌体)和94.7% (不含菌体),接近对照培养基的絮凝率。对于奶牛场尾水,脱色率达到26.2% (含菌体)和25.9% (不含菌体),较对照培养基的脱色率提高了一倍以上。可见,新会柑肉汁可用于制备廉价产絮培养基,所产絮凝剂的絮凝效果好,值得推广应用。

源自生物絮团产絮凝剂的异养硝化-好氧反硝化菌xt1的鉴定及其脱氮特性

为了高效进行水体脱氮,本实验从形成于凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)养殖水体的生物絮团中分离到一株具产絮能力的脱氮菌xt1,经16S r RNA基因测序与生理生化分析确定菌株xt1为短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)。在此基础上,本文研究了该菌的脱氮特性。结果表明:菌株xt1最佳碳源为葡萄糖,以其为底物对氨氮、硝态氮去除率分别达95.56%和57.40%。以蔗糖为碳源亦具较高脱氮率,对氨氮、硝态氮去除率分别达69.95%和49.50%;该菌能利用有机氮加速生长,添加0.25%、0.5%、1%和2%的蛋白胨能促进OD600,分别达到0.925、1.034、1.103和1.314,均高于未加蛋白胨下的生长,且氨氮去除率均超过90%,硝态氮去除率均超过88%;该菌能适应20—200mg/L无机氮浓度;该菌能以NH4+-N、NO2–-N或NO3–-N为唯一氮源进行异养硝化-好氧反硝化,反应84h去除率分别达到94.16%、47.60%和91.17%。其中,该菌的硝化形式是将氨氮转化为气态氮脱除,其硝态氮反硝化形式是先将硝态氮转化为亚硝氮,再以气态氮脱除。在进行异养硝化-好氧反硝化同时,菌株xt1体现絮凝特性,絮凝率最高分别达到82.28%、73.15%和75.60%;此外,添加该菌于养殖水体中能加速生物絮团形成,同时提高脱氮率。各项结果表明,菌株xt1可作为水产养殖水体脱氮的备选菌株。

环糊精废水产絮培养基的研制及应用

为了解决微生物絮凝剂大量投产使用所面临的生产成本问题,本研究拟研制新型的廉价产絮培养基。利用环糊精生产废水作为替代碳源(添加量为1%、10%和100%),制备产絮培养基,经产絮芽孢杆菌发酵后,以高岭土模拟废水评价其絮凝效果,并以奶牛场尾水脱色效果进行验证,以葡萄糖产絮培养基作为对照。结果表明,在环糊精废水添加量1%水平下,絮凝效果好(含菌体和不含菌体的絮凝率均达98.8%),略大于对照培养基的絮凝率,且碳源成本低。对于奶牛场尾水,脱色率达到26.5% (含菌体)和28.1%(不含菌体),较对照培养基的脱色率提高了一倍以上。可见,环糊精废水可用于制备廉价产絮培养基,所产絮凝剂的絮凝效果好,值得推广应用。

利用沼液制备微生物絮凝剂及产絮条件优化

为降低微生物絮凝剂发酵成本,采用以牛粪和秸秆为底物的大型沼气发酵工程厌氧消化的沼液作为制取微生物絮凝剂的替代培养基,并优化了产絮菌F2-F6的发酵条件。结果表明,经预处理并添加5 g/L的K2HPO4、2 g/L的KH2PO4和2 g/L葡萄糖且灭菌后,絮凝菌可以利用其进行正常产絮。利用响应曲面法对发酵条件进行优化,得到絮凝菌利用沼液作为替代培养基进行发酵的最佳条件是:发酵温度为29.5℃、培养基初始pH值为7.5、接种量为8.5%、发酵时间为23 h,在最优发酵条件下絮凝率为87.13%。

混合菌利用制酒废水产生微生物絮凝剂的研究

从成都某污水处理厂活性污泥中分离、筛选了2株絮凝剂产生菌,初步鉴定为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)和膜璞毕赤酵母(Pichia membranifaciens)。利用制酒废水替代成本较高的传统培养基对这两株菌的混合菌(HXJ-1)的最佳产絮条件和絮凝剂的最佳絮凝条件进行了研究,得出了HXJ-1的最佳产絮条件:废水COD为12000mg/L,C/N值为20∶1,相对接种量为10%(体积分数,菌体浓度为1×108个/L),初始pH值为3.6(制酒废水自然pH),摇床转速为120r/min,培养温度为30℃。在此条件下,发酵24h所产生的絮凝剂(XJBF-1)对高岭土悬浊液的絮凝率平均为89.50%。以浓度为1g/L的高岭土悬浊液(93mL)为试验对象,得出了XJBF-1的最佳絮凝条件,即:絮凝体系的pH值为7;絮凝剂用量为2mL;以1%的CaCl2为助凝剂,其投量为5mL。

复合型生物絮凝剂产生菌的发酵性能研究

对复合型生物絮凝剂产生菌F2和F6的发酵性能进行了研究。经鉴定，F2和F6分别为放射根瘤菌和球形芽孢杆菌，二者均具有良好的高效产絮遗传稳定性。在相同的发酵条件下，砣与F6的混合培养较二者单独发酵更利于生物絮凝剂的生产，发酵24h即进入对数生长的后期，时间缩短为纯培养的1／2，同时最佳絮凝率提高至95．2％。F2与F6混合培养的最佳发酵时间为24h，混培比例为2：1。发酵时间为24、48、72、96、120h时，投加量在5mL／L左右出现一个絮凝高效区。当发酵时间为24h、投加量为5～12mL／L时絮凝率〉91．4％，平均值达到93．0％，复合型生物絮凝剂的这一特性可以有效避免发生返混现象，并提高了抗负荷冲击能力。

一株高效产絮菌的筛选、絮凝条件优化及对重金属废水处理性能研究

从活性污泥、水体底泥、植物根系土壤和草莓种植土壤中筛选、分离、纯化,获得了高絮凝活性的菌株,并考察发酵液用量、助凝剂用量以及碳、氮源种类对絮凝活性的影响及菌株对实际重金属废水的絮凝作用。结果表明:以葡萄糖为碳源,酵母膏为氮源,菌体发酵液用量0.2 m L,助凝剂用量0.8 m L时,菌株QB1的絮凝性最高,可达到93%。其对多种重金属废水均具有较好的处理性能,对含铅废水的去除率最高可达99%以上。

一株产絮酵母菌废菌体对Cd^(2+)的吸附特性

将一株产絮酵母菌(编号B-02号)发酵后的废菌体制成生物吸附剂,研究该生物吸附剂对废水中Cd2+的生物吸附特性。结果表明:(1)pH值对Cd2+会产生较大的影响,偏酸性(pH=4～6)条件利于吸附;该吸附剂对Cd2+吸附速率较快,8～10 min就可达到吸附平衡;(2)吸附剂的吸附动力学符合二级动力学模型,吸附Cd2+的实验数据对Langmuir等温式的拟合情况良好,吸附剂吸附Cd2+的最大吸附量为70.752 mg/g。用0.5 mol/L HNO3对吸附Cd2+的酵母菌进行解吸,解吸率可达89.7%。

一种微生物絮凝剂产生菌的培养及絮凝条件的优化

为了从活性污泥和土壤中分离筛选具有较高絮凝活性的微生物絮凝剂产生菌,并优化其培养及絮凝条件,通过采用常规菌种的培养分离方法来获得目标菌株,运用单因素法考察培养温度、培养基pH、絮凝剂用量及助凝剂的用量对絮凝活性的影响。结果表明,通过对絮凝条件的优化,得到絮凝活性较高的菌株,在最佳絮凝温度为30℃,pH为7.0,絮凝剂与助凝剂用量分别为0.15、1.2 mL时,絮凝率最高,絮凝活性最好。

1株微生物絮凝剂产生菌的分离、鉴定与絮凝剂的成分分析

从活性污泥中筛选分离得到产微生物絮凝剂的菌株G1-3。经形态观察、生理生化特性分析以及基于16SrDNA系统进化分析,该菌株鉴定为交替单胞菌属(Alteromonas)。该菌株能在特定培养基中产生一种白色絮状沉淀,其产率为2.4g/L,且该絮状胞外产物对高岭土悬液的絮凝率可达93.06%。经呈色反应分析,该产物主要成分为多糖和蛋白质,其中多糖含量为31.38%,蛋白质含量为16.52%。通过高效液相色谱分析,该胞外产物主要由天冬氨酸、亮氨酸、谷氨酸等17种氨基酸,以及葡萄糖、核糖、半乳糖等10种单糖组成。

微生物絮凝剂产生菌J-1的生长发酵动力学模型

为提高微生物絮凝剂的产量,选取自主筛选的优势菌种克雷伯氏菌J-1,研究其生长发酵过程,探索菌体生长与产物生成之间的内在规律,得到产絮菌J-1的生长动力学模型及其产物生成动力学模型。结果表明:产絮菌J-1代谢产物的生成与其菌体总量相关,保证充足的营养和生物量,微生物絮凝剂的合成速率得到有效提高。当产絮菌J-1发酵至15 h时,絮凝率最高为94.97%。

利用生物制氢废液制取絮凝剂及除污效能

以发酵法生物制氢反应器排放的废液为培养基,考察了复合型高效产絮菌F2-F6制取生物絮凝剂(BF)的最佳发酵条件。试验结果表明,在初始pH值为7.0、发酵周期为21 h、摇床转速为140 r/m in、发酵温度为30℃、制氢废液不灭菌的条件下,制取的BF对高岭土的最大絮凝率>93.0%。同时,考察了制取的BF对生活污水、墨汁废水和高浓度中药废水的净化效果,结果表明对浊度、色度和有机物的去除率分别达到98.7%、96.9%和62.6%。