新型高氨氮污水处理菌剂固定及其缓释材料的开发与利用

摘要

高氨氮废水严重污染水体环境，损害水生生物生长繁殖，威胁水生态的平衡和稳定。活性污泥法处理高氨氮废水，容易发生污泥膨胀，易受重金属等污染物质的毒害，不耐受水力冲击，因此采用微生物固定技术，以及填料辅助活性污泥处理高氢氮废水，具有较高的学术价值和应用价值。本论文从环境中筛选高产细菌纤维素(BC)的新型菌株，研究BC产物的理化特性，以BC分别作为高效脱氮菌固定化载体材料和污泥池填料处理高氨氮废水，探讨其处理效果，为开发新型微生物固定载体和污泥池填料提供新思路与实践依据。主要内容如下:
　　(1)以多种腐坏水果或果皮残核为筛菌来源，筛选和分离产BC菌株，对优势菌种进行形态学和分子生物学鉴定，命名为Komagataeibacter rhaeticus TJPU003（K菌）。
　　(2)通过响应面法，对培养基组分、温度、初始pH、接种量等影响BC产量的实验条件进行优化，确定BC最优生产工艺条件为:每100mL发酵液中葡萄糖1.50g、酵母粉0.40g、蛋白胨0.55g、柠檬酸0.11g、磷酸氢二钠0.45;温度26.0℃、pH=6.00、菌接种量8.50％。在此最优条件下BC产量为643.6g/L（湿重）。
　　(3)采用扫描电子显微镜(SEM)、衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)、X射线衍射(XRD)、热重、压汞仪测试等方法，对BC理化特性进行研究，探究BC作为固定化载体的应用价值。Komagataeibacter rhaeticus TJPU003所生产BC(K-BC)具有三维空间网络结构和纤维素的化学组成、结晶结构，较高的孔隙率和较强的力学性能，这些实验结果表明K-BC适用于作为固定化载体材料。
　　(4)以K-BC为微生物固定化载体材料，分别固定产酸粉红菌FP-3、高效异养硝化好氧反硝化假单胞菌AD05菌株，研究固定化菌剂对微生物的缓释性能，并考察固定化AD05菌剂对模拟高氨氮废水的处理效果。结果表明，目标菌株与BC载体结合牢固，不会随着振荡清洗而脱落，且在传代过程中目标菌株始终维持较高的活性，具备良好的菌株缓释能力;AD05固定化菌剂处理模拟高氨氮废水，具有较高的COD去除率和氨氮去除率，分别达到了81％和59％;湿态BC块做悬浮填料，氨氮去除率为42.5％，COD去除率为96.8％。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 细菌纤维素

1．1．1 细菌纤维素生产菌

1．1．2 细菌纤维素生产机理

1．1．3 细菌纤维素性质结构

1．1．4 细菌纤维素生产研究

1．2 微生物的固定化研究

1．2．3 固定化载体的选择

1．2．4 细菌纤维素做固定化载体

1．3 缓释的研究

1．3．1 缓释技术

1．3．4 微生物菌剂缓释

1．4 高氨氮废水的研究

1．4．1 高氨氮废水的危害

1．4．2 高氨氮废水的处理方法

1．4．3 微生物固定化技术在高氨氮废水处理中的应用

1．5 生化池填料研究

1．5．1 投加填料的活性污泥生化池

1．5．2 生化池中的填料分类

1．6 本论文的研究意义和内容

1．6．1 本论文的研究意义

１．6．2 研究内容

2．1 引言

2．2．1 实验药品

2．2．2 实验仪器

2．2．3 材料来源

2．2．4 标准菌来源

2．3 实验内容

2．3．1 水果发酵泡水制备

2．3．2 菌悬液的制备

2．3．3 产酸菌的筛选

2．3．4 产凝胶状BC菌的筛选

2．3．5 产凝胶状BC菌的分子生物学和形态学鉴定

2．3．6 产量对比实验

2．3．7 产物的纯化

2．3．9 K菌生产规律研究

2．4 结果与讨论

2．4．1 菌株的筛选

2．4．2 染色显微观察

2．4．3 ITS序列分析及系统发育树的构建

2．4．4 产量对比试验

2．4．5 K菌生产规律研究

2．5 本章小结

3．1 引言

3．2 实验材料

3．2．1 实验药品

3．2．2 实验仪器

3．2．3 培养基的配制

3．3．2 果汁增产实验

3．3．3 响应面优化实验

3．4 结果与讨论

3．4．1 碳源优化实验

3．4．2 Box-Bahnker试验设计方案及结果

3．4．3 诊断检查模型和曲面的显著性

3．4．4 模型交互项的解析

3．4．5 最佳生产条件的预测与验证

3．5 本章小结

第四章 细菌纤维素理化特性研究

4．2．2 实验仪器

4．2．3 碱洗液的配制

4．3．2 BC产物性能表征

4．4 结果与讨论

4．4．1 BC产物的宏观、微观形貌

4．4．2 衰减全反射(ATR-FTIR)红外光谱分析

4．4．3 压汞仪法测量子L隙率

4．4．4 热重分析

4．4．5 含水率

4．4．6 XRD射线衍射测量结晶度

4．4．7 机械强度

4．5 本章小结

第五章 细菌纤维素菌剂处理高氨氮污水

5．1 引言

5．2 实验材料

5．2．1 实验药品

5．2．2 实验仪器

5．2．3 模拟高氨氮废水

5．2．4 污泥及菌种来源

5．2．5 培养基的配制

5．2．6 实验装置

5．3 实验内容

5．3．2 BC固定AD05菌株处理模拟高氨氮废水的研究

5．3．3 外加填料辅助高氨氮污水处理的研究

5．4 结果与讨论

5．4．1 BC膜固定化性能研究

5．4．2 固定化材料缓释菌株性能研究

5．4．3 固定化异养硝化好氧反硝化脱氮菌处理高氨氮废水

5．5 本章小结

第六革章全文总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文和参加科研情况

致谢