原生质体融合技术改善微生物絮凝剂性能研究

摘要

微生物絮凝剂是微生物在生长过程中分泌的一类高分子聚合物，它们可使水中的微小颗粒凝聚、沉降。与无机絮凝剂和有机絮凝剂相比，微生物絮凝剂最大的优点是无毒、无害，易生物降解，不产生二次污染。 本文应用原生质体融合技术将絮凝剂产生菌SHD-L与石油降解菌SJ-L进行原生质体融合，以改善所产微生物絮凝剂的性能；对融合菌株的发酵条件及所产微生物絮凝剂的絮凝条件进行优化；对该微生物絮凝剂絮凝速率的影响因素进行研究；最后对微生物絮凝剂应用于污泥减量化的可行性作了初步探索。 通过试验研究，确定两亲本菌株原生质体制备及再生的条件，絮凝剂产生菌SHD-L为：菌龄16h，溶菌酶浓度0.1mg/mL，酶解时间120min，酶解温度37℃，加入5mg/mL甘氨酸进行预处理；石油降解菌SJ-L为：菌龄12h，溶菌酶浓度0.1m/mL，酶解时间140min，酶解温度37℃，加入5mg/mL甘氨酸进行预处理。 两亲本原生质体融合时，对絮凝剂产生菌SHD-L采用60℃水浴灭活70min，对石油降解菌SJ-L采用15W紫外灯下10cm处灭活20min；原生质体融合时间为15min；使用质量分数40％的PEG6000作为促融剂，Ca2+浓度为0.02mmol/L，融合温度30℃。融合后经筛选得到融合子菌株SF-L，测定其所产絮凝剂对含油废水的COD和石油类的去除率，与融合前菌株相比分别提高了3.17％和5.58％。 通过对融合菌株SF-L的发酵条件及所产絮凝剂的絮凝条件优化，确定该菌株最优发酵条件为：250mL锥形瓶中发酵培养基装液量为30mL，接种量为0.4％，培养基初始pH值为8，28℃发酵培养32h。所产絮凝剂最优絮凝条件为：300mL废水中投加60μL微生物絮凝剂，6mmol/LCa2+，调节废水pH值为10，废水絮凝温度38℃。 对该微生物絮凝剂的结构、成分进行分析，发现其结构中含有-OH、-COOH等活性基团，其成分是由鼠李糖和葡萄糖组成，二者含量约为9:1。 对微生物絮凝剂应用于污泥减量化的初步研究发现，在活性污泥中加入适量该微生物絮凝剂，可有效促进污泥脱水，说明该微生物絮凝剂能有效改善污泥沉降性能，污泥减量化效果良好。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1微生物絮凝剂概述

1.1.1微生物絮凝剂的发展

1.1.2微生物絮凝剂产生菌及影响絮凝剂产生的因素

1.1.3影响絮凝活性的因素

1.1.4微生物絮凝剂应用前景展望

1.2原生质体融合技术

1.2.1概述

1.2.2原生质体制备及其影响因素

1.2.3原生质体再生及其影响因素

1.2.4亲本遗传标记的选择

1.2.5原生质体融合的影响因素

1.2.6融合体再生

1.2.7融合重组体的检出与分离

1.3絮凝动力学及絮凝机理研究

1.3.1水处理絮凝动力学机理

1.3.2絮凝动力学基础模型

1.3.3对絮凝机理的深入研究

1.4污泥减量化处理现状概述

1.4.1污泥处理处置方法

1.4.2污泥减量化技术

1.4.3絮凝剂在改善污泥性能中的应用

1.5研究意义、目标及内容

1.5.1研究意义

1.5.2研究目标

1.5.3研究内容

第二章双亲原生质体的制备与再生

2.1实验材料

2.1.1仪器设备

2.1.2药品试剂

2.1.3菌种来源

2.1.4实验所用培养基

2.2实验方法

2.2.1双亲菌株生长曲线的测定

2.2.2原生质体的制备和再生方法

2.2.3原生质体制备和再生的影响因素

2.2.4原生质体的保存

2.3实验结果

2.3.1絮凝剂产生菌SHD-L的生长曲线

2.3.2石油降解菌SJ-L的生长曲线

2.3.3絮凝剂产生菌SHD-L原生质体制备和再生的条件

2.3.4石油降解菌SJ-L原生质体制备和再生的影响因素

2.4本章小结

第三章SHD-L与SJ-L的原生质体融合试验

3.1实验材料

3.2实验方法

3.2.1原生质体灭活

3.2.2絮凝剂产生菌SHD-L与石油降解菌SJ-L的原生质体融合

3.2.3融合子筛选

3.2.4融合菌株传代稳定性实验

3.3实验结果

3.3.1原生质体灭活时间的确定

3.3.2原生质体融合条件实验结果

3.3.3融合子的筛选结果

3.3.4融合菌株SF-L传代稳定性实验结果

3.4本章小结

第四章融合菌株SF-L发酵条件优化

4.1实验材料

4.1.1仪器设备

4.1.2药品试剂

4.1.3菌种来源

4.2实验方法

4.2.1接种量对SF-L产微生物絮凝剂效率的影响

4.2.2培养基初始pH值对SF-L产微生物絮凝剂效率的影响

4.2.3装液量对SF-L产微生物絮凝剂效率的影响

4.2.4发酵培养温度对SF-L产微生物絮凝剂效率的影响

4.2.5发酵培养时间对SF-L产微生物絮凝剂效率的影响

4.3实验结果

4.3.1接种量对SF-L产微生物絮凝剂效率的影响

4.3.2培养基初始pH值对SF-L产微生物絮凝剂效率的影响

4.3.3装液量对SF-L产微生物絮凝剂效率的影响

4.3.4培养温度对SF-L产微生物絮凝剂效率的影响

4.3.5发酵培养时间对SF-L产微生物絮凝剂效率的影响

4.4本章小结

第五章融合菌株SF-L所产微生物絮凝剂絮凝条件优化

5.1实验材料

5.2实验方法

5.2.1絮凝剂投加量对絮凝性能的影响

5.2.2 Ca2+投加量对絮凝性能的影响

5.2.3废水pH值对絮凝性能的影响

5.2.4温度对絮凝性能的影响

5.3实验结果

5.3.1絮凝剂投加量对絮凝性能的影响

5.3.2 Ca2+浓度对絮凝性能的影响

5.3.3废水pH值对絮凝性能的影响

5.3.4温度对絮凝性能的影响

5.4本章小结

第六章絮凝速率的影响因素及絮凝动力学研究

6.1实验材料

6.2实验方法

6.2.1微生物絮凝剂絮凝沉降速率的影响因素

6.2.2絮凝动力学方程的拟合

6.3实验结果

6.3.1影响絮凝沉降速率的因素实验结果

6.3.2絮凝动力学方程拟合

6.4本章小结

第七章融合菌株SF-L所产微生物絮凝剂成分初步分析

7.1实验材料

7.1.1仪器设备

7.1.2药品试剂

7.2实验方法

7.2.1微生物絮凝剂的提纯

7.2.2微生物絮凝剂的呈色反应

7.2.3对微生物絮凝剂的成分、结构及所带基团的分析

7.3实验结果

7.3.1絮凝剂的提纯结果

7.3.2微生物絮凝剂的呈色反应结果

7.3.3微生物絮凝剂的紫外光谱分析

7.3.4微生物絮凝剂的红外光谱分析

7.3.5 GC-MS分析结果

7.3.6絮凝剂机理分析

7.4本章小结

第八章微生物絮凝剂应用于污泥减量化的初步研究

8.1实验材料

8.2实验方法

8.2.1絮凝剂投加量对污泥沉降性能的影响

8.2.2 pH值对污泥沉降性能的影响

8.2.3温度对污泥沉降性能的影响

8.3实验结果

8.3.1絮凝剂投加量对污泥沉降性能的影响

8.3.2 pH值对污泥沉降性能的影响

8.3.3温度对污泥沉降性能的影响

8.4本章小结

结论与建议

1实验结论

2建议

参考文献

致谢