染料废水的微生物净化技术研究

摘要

染料工业排放废水中主要的有害成分为大量未反应的原料中间体、副产物和残余染料，其中一些苯胺、偶氮类的染料还具有强致癌性。染料工业废水色度高、有机物浓度高、成分较复杂、含有致病性物质，严重危害水环境和人类身体健康。染料废水净化处理技术有物理、化学、生物方法，其中通过絮凝沉降去除固形物和化学染料物质的降解脱色是重要的技术环节。微生物絮凝剂是一种安全、高效、且能自然生物降解的新型水处理剂。微生物漆酶是一种含铜的多酚氧化酶，它能利用分子氧作为电子受体氧化多种类型的酚类化合物及非酚类的化合物，将分子氧还原为水。为了提高染料废水生物净化处理效率，本文拟分离筛选絮凝剂和漆酶共合成菌株，实现染料废水絮凝和脱色过程同步完成。
　　本文从来自某废水污泥处理厂的污泥中分离筛选出絮凝剂和漆酶共合成菌株，并对该菌株进行形态观察、16S rDNA分析鉴定、Blast比对以及生理生化鉴定，确定其为短小芽孢杆菌，将其命名为Bacillus pumilus C2;利用液相色谱图分析法与红外光谱特征峰分析的方法鉴定絮凝活性成分结构，确定其为γ-PGA。利用单因素实验考察了γ-PGA合成的主要影响因素，并通过响应面法寻求最优的培养基成分组合，最优培养基:蔗糖20 g/L，谷氨酸钠51 g/L，柠檬酸三钠18 g/L，(NH4)2SO428 g/L，NaCl1g/L，初始pH7，优化条件下γ-PGA最大合成量为75.75 g/L。对B.pumilus C2γ-PGA絮凝性质研究表明，最佳絮凝时间为3min，γ-PGA最优添加量为3％、最适盐浓度为30％，最优条件下的絮凝率为94.7％。B.pumilus C2漆酶为细胞表面酶，测定酶活最适用条件:pH为3，温度为30℃，ABTS浓度为5mM，并且Cu2+有利于漆酶活性的测定。Bacillus sp.C2漆酶的酶促反应方程符合米氏方程，并求得漆酶的最大反应速率Vmax为76.923 mM，米氏常数Km值为9.992 mM，B.pumilusC2漆酶对染料酸性绿的脱色率为83.1％。实验探究了B.pumilus C2对染料废液的净化处理，脱色率为64.5％，悬浮物降低了96.1％，化学需氧量COD去除41.2％。分离筛选鉴定的短小芽孢杆菌，能够同时合成γ-PGA和漆酶，实现了染料废水絮凝和脱色过程的同步完成，对于提高染料废水生物净化处理效率具有一定意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 染料废水的成分、危害及净化处理技术

1．1．1 染料及染料工业废水

1．1．2 染料废水的成分及危害

1．1．3 染料废水的净化处理方法

1．2 染料废水的微生物絮凝净化处理

1．2．1 微生物絮凝剂的特点和种类

1．2．2 微生物絮凝剂的絮凝机理

1．2．3 微生物絮凝剂净化染料废水的应用及研究进展

1．3 微生物絮凝剂γ-PGA

1．3．1 γ-PGA的结构、性质

1．3．2 γ-PGA的制备

1．3．3 γ-PGA絮凝机理

1．3．4 γ-PGA合成菌

1．3．5 γ-PGA的微生物合成途径

1．3．6 γ-PGA合成相关基因与相关酶

1．3．7 影响γ-PGA发酵条件因素

1．3．8 γ-PGA在污水絮凝处理上的应用研究

1．4 染料废水的生物脱色净化处理

1．4．1 漆酶

1．4．2 漆酶的种类

1．4．3 漆酶的结构、催化机理及理化性质

1．4．4 漆酶活性测定方法

1．4．5 漆酶对染料的降解脱色的应用研究

1．4．6 染料废水的处理面临的问题

1．5 研究的主要目的及内容

第2章 实验材料与方法

2．1 实验材料

2．1．1 菌株

2．1．2 培养基

2．1．3 主要试剂

2．2 实验仪器

2．3 实验方法

2．3．1 菌株分离筛选方法

2．3．2 革兰氏染色

2．3．3 扫描电镜观察

2．3．4 16S rDNA鉴定

2．3．5 γ-PGA发酵方法

2．3．6 菌体生长量测定

2．3．7 多糖的测定方法

2．3．8 絮凝活性成分的鉴定方法

2．3．9 γ-PGA产量的测定方法

2．3．10 絮凝率的测定方法

2．3．11 漆酶活性的测定方法

2．3．12 米氏常数(Km)值的测定方法

2．3．13 脱色率的测定方法

2．3．14 悬浮物测定方法

2．3．15 化学需氧量的测定方法

第3章 γ-PGA和漆酶共合成菌株的筛选鉴定

3．1 实验材料与方法

3．1．1 实验材料

3．1．2 实验方法

3．2 实验结果与讨论

3．2．1 γ-PGA／LAC共合成菌株的筛选

3．2．2 γ-PGA／LAC共合成菌株的鉴定

3．3 小结

第4章 B．pumilus C2絮凝活性成分鉴定、发酵条件优化和絮凝性质研究

4．1 材料方法

4．1．1 实验材料

4．1．2 实验方法

4．2 实验结果与讨论

4．2．1 B．pumilus C2絮凝活性成分鉴定

4．2．2 响应面法对B．pumilus C2产γ-PGA发酵条件的优化

4．2．3 染料废水的絮凝性质研究

4．3 小结

第5章 B．pumilus C2漆酶性质与染料废水脱色研究

5．1 材料与方法

5．1．1 实验材料

5．1．2 实验方法

5．2 实验结果与讨论

5．2．1 B．pumilus C2漆酶活性分布

5．2．2 B．pumilus C2漆酶活性性质研究

5．2．3 B．pumilus C2漆酶脱色酸性绿染料的研究

5．3 小结

第6章 B．pumilus C2对染料废液的絮凝和脱色净化处理

6．1 材料与方法

6．1．1 实验材料

6．1．2 实验方法

6．2 实验结果与分析

6．3 小结

结论

攻读学位期间公开发表论文

参考文献

致谢

作者简介