微生物絮凝剂是从微生物体或其分泌物提取、纯化而获得的新型水处理剂,具有无机絮凝剂和高分子合成絮凝剂无法比拟的优势。笔者以制酒废水作为替代培养基,既充分利用了废水中的营养物质产生絮凝剂,又能降低废水中的污染物,达到“以废制废”,废水资源化利用的双重目的,从而为降低絮凝剂的合成成本,解决制约微生物絮凝剂发展瓶颈提供新途径。
1 材料与方法
1.1 供试菌株 试验所用菌株取自于成都某污水处理厂沉淀中的活性污泥,经本实验室分离并保存。
1.2 实验用水 试验中所使用的废水为成都市某酒厂生产过程中所产生的制酒废水,其水质参数为:还原糖20.80g/L,COD浓度为90000mg/L,pH3.6。
1.3废水发酵培养基及斜面培养基 将制酒废水进行适当稀释,按一定的C/N比加入氮源,121℃灭菌30min后制成废水发酵培养基,用于絮凝剂的合成;将废水稀释10倍,按C/N比20:1的发酵培养基成分加入琼脂20g/L,121℃灭菌30min后制成废水斜面培养基,用于菌种保存。
1.4实验方法 1.4.1絮凝剂产生菌培养条件优化 将筛选出的细菌菌株按10%的相对接种量(V/V,菌体浓度:108个/L)分别接种于不同氮源种类、C/N比废水发酵培养基中,在摇床转速为120r/min,培养温度为30℃的条件下培养后取10mL发酵液经离心后测定其上清液的絮凝率。 1.4.2絮凝率测定方法 按照《水的混凝及絮凝杯罐试验方法GB/T 16881—1997》,并根据实际情况作修改。具体为:200mL烧杯中依次加入高岭土悬浊液(1g/L)93mL,1%CaCl2溶液5mL,,絮凝剂2mL,将pH值调至7.0左右,然后将烧杯置于电动搅拌器下,吸取其上清液于分光光度计波长为550nm处测定其吸光度OD550,以等体积的蒸馏水作为对照,以絮凝率(FR)表示絮凝活性。 FR计算公式如下:FR=(A—B)/A×100% 式中,A为对照样上清液550nm处的吸光度;B为絮凝后上清液550nm处的吸光度。 1.4.3 菌株鉴定 在碱性条件下,用表面活性剂SDS将细菌细胞壁破裂,然后用高浓度的NaCl沉淀蛋白质等杂质,经过氯仿抽取进一步去掉蛋白质等杂质,经乙醇沉淀,得到较纯的总DNA,测序结果进行Blastn同源性检索和相似性分析。
2 结果与讨论
2.1 细菌类絮凝剂产生菌培养条件优化
2.1.1 不同氮源对细菌合成絮凝剂的影响 一般有机氮的成本较高,为降低微生物絮凝剂的生产成本,以尿素和硫酸铵作为培养基添加氮源,考察氮源对絮凝活性的影响。 从结果可以看出,无机氮源作为细菌生长和絮凝剂合成的外加氮源,能够促进细菌的生长和絮凝剂的合成。
2.1.2 C/N对细菌合成絮凝剂的影响 C/N对比会直接影响微生物的生长繁殖和代谢产物的积累。将5株细菌类絮凝剂产生菌在碳氮比为5:1—30:1的制酒废水发酵培养基中培养40h后,取样测定其絮凝活性。 5株细菌都在C/N15:1—25:1时有较大的絮凝活性,且能在此范围内基本保持稳定。
2.1.3 发酵时间对细菌合成絮凝剂的影响 微生物成长分适应期、加速期、对数期、减速期、静止期和衰亡期6个时期。这5株细菌类絮凝剂产生菌的较大,絮凝活性分别出现在发酵为32h或40h。
2.1.4单株细菌最佳絮凝剂合成条件的确定 由于X15相对于其他4株细菌来说,具有更好的絮凝活性,而且在各次实验中的稳定性较好,故对其进行正交实验。 各因素对X15菌株合成絮凝剂影响程度的顺序为:培养基初始pH>碳氮比>废水COD浓度>氮源种类。从该絮凝剂产生菌的最佳合成条件为:尿素为氮源,培养基初始pH值为8.0,碳氮比为15:1,COD浓度为9000mg/L。
2.2 X15的生理生化特性
X15菌株生理生化指标鉴定结果可以看出,X15革兰氏染色为阳性,能够在厌氧条件下生长,对乳糖反应表现为阴性,其余反应都表现为阳性。
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