絮凝剂产生菌培养条件的研究及在废水处理中的应用

絮凝剂产生菌培养条件的研究及在废水处理中的应用（共7篇）

篇1：絮凝剂产生菌培养条件的研究及在废水处理中的应用

絮凝剂产生菌培养条件的研究及在废水处理中的应用

摘要：通过菌种富集、分离、纯化,从含有大量微生物菌群的土壤和活性污泥中筛选到一株对高岭土悬浊液具有较高絮凝活性的絮凝剂产生菌,将其命名为B23.通过研究该菌株在不同培养时间的生长情况和发酵液的絮凝活性,从而得出发酵液絮凝活性与菌体生长量呈正相关.通过对该菌株培养条件的研究表明,在培养时间为24h、培养温度为30℃、培养基初始pH值为8.0,以葡萄糖为碳源、(NH4)2SO4为氮源时,发酵液絮凝活性最强.用B23菌株所产絮凝剂处理废水后,废水中CODCr的去除率为62.48%,SS的.去除率为84.47%,表明该菌株有良好的实际应用前景.作 者：鲍立宁 洪桂云 宋礼华 BAO Li-ning HONG Gui-yun SONG Li-hua 作者单位：鲍立宁,BAO Li-ning(安徽建筑工业学院环境工程学院,合肥,230601;安徽农业大学生命科学学院,合肥,230036)

洪桂云,HONG Gui-yun(安徽建筑工业学院环境工程学院,合肥,230601)

宋礼华,SONG Li-hua(安徽安科生物工程集团(股份)有限公司,合肥,230088)

期 刊：生物学杂志 ISTIC Journal：JOURNAL OF BIOLOGY年，卷(期)：,25(3)分类号：X172关键词：微生物絮凝剂 絮凝活性 培养条件 废水处理

篇2：絮凝剂产生菌培养条件的研究及在废水处理中的应用

洗煤废水微生物絮凝剂产生菌的筛选及其培养条件初探

摘要：通过常规划线分离法从土壤中筛选出一株对洗煤废水有较好絮凝效果的絮凝剂产生菌B4;运用单因素法考察不同葡萄糖浓度培养基、NaCL、AlCl3等无机盐、温度、pH值对B4产生的絮凝剂絮凝效率的影响.结果表明,B4产生最佳絮凝效果的`培养条件是:葡萄糖浓度1 g/L、T=36 ℃、pH=7.5,并且Mg2+可显著促进絮凝剂的产生.作 者：王艳梅 王雅珍 马宇亮 Wang Yanmei Wang Yazhen Ma Yuliang 作者单位：鸡西大学安全系,黑龙江・鸡西,158100期 刊：鸡西大学学报 Journal：JOURNAL OF JIXI UNIVERSITY年，卷(期)：,10(4)分类号：X751关键词：微生物絮凝剂 絮凝率 筛选 培养条件

篇3：絮凝剂产生菌培养条件的研究及在废水处理中的应用

微生物絮凝剂属天然高分子絮凝剂, 其化学成分主要为多糖、蛋白质、糖蛋白、纤维素和DNA等[7,8], 具有高效的絮凝沉淀性能、安全无毒和易于生物降解、对环境无二次污染等优点[9,10], 因此在污水处理、食品、酿造、化工等领域具有巨大的应用前景。近年来微生物絮凝剂已引起国内外学者的关注并进行了广泛的研究[11,12,13,14]。

由于土壤中具有微生物所需要的一切营养和微生物生长繁殖与生命活动的各种条件, 使微生物广泛分布。据报道, 1000m3土壤中微生物含量高达500—700kg, 因此土壤可谓是人类最丰富的“菌种资源库"。鉴于此, 本研究从甘肃省天水麦积山植物园采集了5份土样进行试验, 并获得产高活性絮凝剂的芽孢杆菌TS-1, 拟通过正交设计试验从碳源、氮源、温度、培养基pH值、通气量及培养时间等来考察该微生物产絮凝剂的适宜条件, 为利用微生物生产环保型微生物絮凝剂提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 实验材料

供试土样采自甘肃天水麦积山植物园, 菌种分离培养基为牛肉膏蛋白胨培养基和高氏I号培养基[15]。筛选浅层发酵培养基为:①葡萄糖20g、牛肉膏4g、蛋白胨10g、NaCl 5g、pH7.2—7.4;②可溶性淀粉30g、K2HPO4 5g、KH2PO4 2g、酵母膏4g、KNO3 1g、NaCl 0.5g、MgSO4·7H2O 0.5g、FeSO4 0.01g、pH 7.5—8.5。正交实验培养基为碳源20g、氮源10g (尿素5g、大豆 100g) , KH2PO4 2g、K2HPO4 2g、NaCl 0.5g、 (NH4) 2SO4 0.5g、MgSO4·7H2O 0.5g、水1000 mL、pH 5.0—9.0, 将发酵液于4000r/min离心15min, 取上清液作为絮凝剂样品, 试验水样用高岭土制成4‰的悬浊液。

1.2 主要仪器和设备

724微机型可见分光光度计 (上海光学仪器厂) 、HVE-50全自动高压蒸汽灭菌锅 (日本Hiragama) 、恒温生化培养箱 (上海医疗器械一厂) 、超净工作台 (苏净集团安泰公司) 、LDHZ-600冷冻恒温振荡器 (江苏太仓市实验设备厂) 、GL-20G-II冷冻离心机 (上海安亭科学仪器厂) 。

1.3 菌种的分离与筛选

采用常规的稀释涂布和划线法, 经多次划线分离直至获得纯菌株, 并对其编号。筛选分初筛和复筛两个步骤进行。初筛用250mL的三角瓶盛60mL培养基, 将已编号的纯菌株接入其中, 160r/min, 30℃培养68h, 对所得培养液进行絮凝活性的初步检测[16];在100mL量筒中加入4‰的高岭土悬浊液, 再加入1mL培养液, 轻摇, 经目测能使高岭土悬浊液絮凝成大颗粒的有絮凝活性的菌株。复筛是将初筛获得的有絮凝活性的菌株接种到盛有100mL培养基的250mL三角瓶中, 180r/min, 30℃, 培养68h, 然后测定培养液的絮凝活性;在150mL的烧杯中加入93mL 4‰的高岭土悬浊液, 5mL 1% (wt%) CaCl2溶液和2mL絮凝剂样品, 用磁力搅拌器快搅2min, 慢搅3min, 静置5min, 用分光光度计在550nm处测其上清液的吸光度;以未接种的培养基作空白参照, 絮凝效果以絮凝效率为测试标准。絮凝率E的计算公式为[17]:E= (A-B) /A×100%。式中, A为空白上清液在550nm处的吸光度;B为处理后水样上清液在550nm处的吸光度。

1.4 优化培养条件

正交实验设计:碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水是构成微生物营养的六大要素。此外, 微生物的生命活动要求有适宜的外界条件, 如温度、pH值等因素。对好氧微生物而论, 通气量也是一个重要的影响因素。各种微生物在生长代谢过程中对六大要素的成分和量的需求是不一致的, 因此每种菌在不同的培养基条件下产生的絮凝剂也是不一样的[18]。而正交实验设计对从错综复杂的各因素间找出主要因素, 分析各因素对指标影响的规律, 寻求新规律的探索性试验和力求缩短试验周期等是一种行之有效的科学试验方法[19]。本文为了获得利用所选菌株生产较为优质的微生物絮凝剂所需的最优化条件, 设计了六因素五水平正交实验 (表1) , 取复筛经多次传代培养后仍具很高絮凝活性的菌株进行培养条件优化实验, 考察碳源、氮源、温度、培养基pH值、通气量及培养时间对该菌产絮凝剂能力的影响。

优化培养条件下的重复验证性实验:在最优化培养条件下做重复验证性实验, 同时还通过将发酵液于4000r/min离心15min, 取上清液, 用10倍体积的冷无水乙醇沉淀, 洗涤、干燥后称重, 讨论该条件下的絮凝剂粗产量。

2 结果和讨论

2.1 菌种的分离和筛选

从土样中共分离到14株具有絮凝性能的细菌, 经复筛后得到5株絮凝活性较高的絮凝剂产生菌, 但其中1株经多次传代培养后絮凝性状仍很稳定, 初步鉴定为芽孢杆菌, 标记为TS-1, 作为产絮凝剂菌株进行后续工作。

2.2 正交实验结果

通过对表2数据的分析可知, 影响该菌生物合成絮凝剂的主次因素顺序为C>B>E>A>F>D, 即温度、氮源、培养基初始pH值为影响该菌生物合成絮凝剂的重要因素, 碳源为稳健因素, 培养时间为调节因素, 通气量为次要因素;絮凝剂产生的最优组合为A2B1C4D4E2F2, 即乳糖2%、蛋白胨1%、KH2PO4 0.2%、K2HPO4 0.2%、NaCl 0.05%、 (NH4) 2SO4 0.05%、MgSO4·7H2O 0.05%、pH 6.0、34℃、180r/min、培养40h为菌株TS-1生物合成高活性絮凝剂的最优化条件。该培养条件与已报道的诸多芽孢杆菌的培养条件均不相同[1,20,21,22,23], 因此可初步断定TS-1为芽孢杆菌属产絮凝剂菌株的新种。在最优化培养条件下做重复验证性实验, 实验结果见表 3。重复验证性实验结果表明, 在由计算得出的最优化条件下, 该菌生物合成絮凝剂的粗产量为0.937g/L、絮凝率为91.3%, 絮凝效果与16号试验基本相同。

在正交试验中, 4、6、12、16、21号实验分别用不同碳源对该菌进行培养, 菌体生长良好, 培养液浑浊且有不同程度的粘性, 说明这5种物质均可作为该菌生长的营养碳源, 同时也支持了碳源为菌株TS-1生物合成高活性絮凝剂的稳健因素这一计算结论。

实验还发现, 当以可溶性淀粉为碳源时, 培养液粘性最大, 用此培养液中的絮凝剂样品对高岭土悬浊液进行絮凝时形成的絮体比其他样品的大, 而且沉降时间最短。与此相比, 用其他几种碳源所生产的絮凝剂虽然也具有很好的絮凝作用, 但形成的絮体较小, 沉降时间比较长;以可溶性淀粉为碳源时, 絮凝剂粗产量为1.5g/L。又因为通气量为影响菌株TS-1生物合成絮凝剂的次要因素, 所以可考虑生产成本与产量, 在大量絮凝剂生产过程中可将正交试验中的16号进行改良 (相关工作将另文报道) 。

3 结论

篇4：絮凝剂产生菌培养条件的研究及在废水处理中的应用

摘 要：为研究生物絮凝剂在农村生活污水处理中的应用技术，采用2株高效絮凝菌，复配发酵制成生物絮凝剂，获得絮凝菌株发酵优化条件：最佳碳源和氮源为蔗糖和尿素，碳氮比为5：1，初始pH值为6.0，28 ℃培养48 h后的絮凝率可达87.4%。将生物絮凝剂应用于农村污水处理沉淀池工段，对CODcr和BOD5去除率分别为26.9%和17.6%，对SS去除率为79.4%，出水达到国家二级排放标准。

关键词：农村污水；微生物絮凝剂；复配；絮凝率

中图分类号：X502 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.09.008

Fermentation Condition Optimization and Application of Composite Flocculating Bacterium for Rural Sewage Treatment

LIANG Hai-tian1， GUO Rui2，HE Zong-jun1， WU Di 1

（1.Tianjin Institute of Agricultural Resource and Environmental Science， Tianjin 300192，China；2. Tianjin Innovation Base of Modern Agricultural Science and Technology Management Center ， Tianjin 301700， China）

Abstract：In order to study the application of biological flocculating bacterium in rural sewage treatment， two strains of high efficient flocculating bacterium were used to make biologic flocculating agent after fermentation. Optimized fermentation condition was acquiesced after experiment， that is， preferred carbon source and nitrogen source saccharine and carbamide， carbon to nitrogen ration 5：1， initial pH value 6.0， under which the flocculating ration may reach 87.4% after 48h cultivation. With application of such biological flocculating agent into the drain tap， removal rates of CODcr and BOD5 reached 26.9% and 17.6% respectively， and SS 79.4%， enabling the sewage qualifying for National Level II discharge standard.

Key words：rural sewage；microbial flocculant；complex formulation；flocculanting rate

随着农村城镇化速度的加快，农村水环境的安全问题也日益得到重视[1-3]。农村污水处理后通常直接排放至自然水体或农田灌溉利用，对处理水的安全性提出较高要求，但目前水处理工艺中广泛使用的以铁盐和铝盐为代表的无机絮凝剂，在给水净化中的安全性问题一直受到质疑[4-6]。人工合成的有机高分子絮凝剂，絮凝效果好，但具有单体残留物的致突变问题，其使用范围也存在一定限制[7-8]。

目前农村污水一级处理工艺中，生物絮凝强化技术具有安全性高、无毒无害、易降解和固液分离的特点，由于生物絮凝剂主要由一些微生物次生代谢产物构成，具有较好的可生化性 [12-13] ，因此絮凝强化处理工艺能有效去除污水的污染物[9-11]。然而由于生物絮凝剂的使用量较传统絮凝剂高，因此筛选出高效絮凝物质产生菌株，并优化培养条件以提高其絮凝剂的产量，对生物絮凝剂的实际应用具有非常重要的意义[14-17]。本试验从污水处理厂样品中筛选出2株具有高效絮凝特性的菌株，对其培养的最佳条件及絮凝特性进行研究，并复配制成污水处理用生物絮凝剂，以期为生物絮凝剂在农村污水中的应用提供依据。

1 材料和方法

1.1 材 料

1.1.1 菌 种 本试验所用菌种为实验室保藏菌种，分离于污水处理厂样品，采用细菌常规分离方法结合高岭土悬浊液法获得2株高效絮凝菌株，初步鉴定均为芽孢杆菌属，菌种纯化后低温保藏备用。

1.1.2 培养基 菌种保藏培养基：采用营养琼脂培养基。发酵基础培养液（g·L-1）：K2HPO4 2，KH2PO4 2，MgSO4·7H2O 0.5，NaCl 0.5，吐温80 2，pH值 7.0。

以上培养基121 ℃灭菌20 min，冷却后待用。 所用试剂为国产分析纯，市售。

1.2 方 法

1.2.1 保藏絮凝菌株的活化 将2株低温保藏的絮凝菌株进行活化，各接1环生长良好的絮凝菌株斜面培养物至装有150 mL培养基的三角瓶中，28～30 ℃摇床160 r·min-1培养24 h，取发酵液以空白培养基作为对照，在波长550 nm处测定其吸光度OD值，并对其絮凝率进行检验。

1.2.2 絮凝率测定方法 采用高岭土悬浊液法测定菌株的絮凝率。在100 mL的具塞比色管中加入95 mL浓度4 g·L-1高岭土悬浊液，振荡混合均匀后，用移液器分别加入生物絮凝剂2 mL，10 g·L-1的CaCl2溶液1 mL，加蒸馏水定容至100 mL。上下翻转15次后静置5 min，在721型分光光度计550 nm处测定上清液的吸光度，以未加生物絮凝剂的处理作为空白对照，通过吸光度的变化计算絮凝率（μ）。絮凝率的计算公式如下：

μ=[（A-B）/A]×100%

式中，A表示空白对照在550 nm处的吸光度OD550，B表示各处理在550 nm处的吸光度OD550，μ表示加入生物絮凝剂后悬浮物的去除率。

1.2.3 絮凝菌株培养基碳源和氮源种类的优化 试验以基础培养液为基础，分别采用葡萄糖、蔗糖、乳糖、甘露醇、可溶性淀粉作为唯一碳源进行试验，并在其基础上以大豆蛋白胨、牛肉膏、酵母膏、尿素、（NH4）SO4作为唯一氮源进行试验，考察不同碳氮源对发酵液絮凝率的影响，采用1.2.2的方法测定絮凝率。

1.2.4 发酵培养基不同碳氮比和初始pH值对絮凝活性的影响 培养基碳源和氮源的比例和初始pH值是微生物生长的重要影响因子，适合的碳氮比有利于促进微生物的快速繁殖，适合的初始pH值有利于絮凝活性物质的形成。以基础培养液为基础，采用蔗糖和尿素作为发酵培养基的唯一碳源和氮源，用均匀实验设计对培养基的碳氮比进行研究，碳氮比例选择为2∶1至10∶1梯度范围，初始pH值选择为4～8范围。

1.2.5 絮凝菌株对农村污水中污染物指标的去除效果研究 为了研究复合生物絮凝剂对农村生活污水的处理效果，将2株复合絮凝菌采用优化培养基进行发酵，获得的发酵液在4 000 r·min-1下离心30 min，上清液作为生物絮凝剂粗品，低温避光保藏。将生物絮凝剂加入小型农村污水处理站沉淀池工艺段，检测进水出水水质指标变化。

1.3 数据处理

数据、图表采用Excel 2007、OriginPro8.0软件进行处理。

2 结果与分析

2.1 添加不同碳源、氮源的发酵培养基对絮凝菌絮凝活性的影响

如图1所示，选取大豆蛋白胨为唯一氮源，分别添加葡萄糖、蔗糖、乳糖、甘露醇、可溶性淀粉作为碳源的培养基，平均絮凝率分别为79.8%，67.8%，61.0%，53.8%，65.4%，本组试验结果表明，葡萄糖和大豆蛋白胨作为碳源和氮源添加对菌体絮凝有利，絮凝率为79.8%。

选取牛肉膏为唯一氮源，分别添加葡萄糖、蔗糖、乳糖、甘露醇、可溶性淀粉作为碳源的培养基，平均絮凝率分别为80.2%，77.6%，51.2%，63.6%，63.4%。本组试验结果表明，葡萄糖和牛肉膏作为碳源和氮源添加对菌体絮凝有利，絮凝率为80.2%。

选取酵母膏为唯一氮源，分别添加葡萄糖、蔗糖、乳糖、甘露醇、可溶性淀粉作为碳源的培养基，平均絮凝率分别为87.8%，76.0%，61%，49.8%，82.6%，本组试验结果表明，葡萄糖和酵母膏作为碳源和氮源添加对菌体絮凝有利，絮凝率为87.8%。

选取尿素为唯一氮源，分别添加葡萄糖、蔗糖、乳糖、甘露醇、可溶性淀粉作为碳源的培养基，平均絮凝率分别为82.0%，88.2%，73.6%，75.8%，84.8%，本组试验结果表明，蔗糖和尿素作为碳源和氮源添加对菌体絮凝有利，絮凝率为88.2%。

选取硫酸铵为唯一氮源，分别添加葡萄糖、蔗糖、乳糖、甘露醇、可溶性淀粉作为碳源的培养基，平均絮凝率分别为82.8%，80.2%，82.4%，78.4%，83.2%，本组试验结果表明，以硫酸铵作为唯一碳源，添加不同碳源，絮凝率整体表现较好。

试验结果表明，絮凝菌对不同碳源、氮源利用存在差异，葡萄糖和蔗糖作为碳源表现较好，牛肉膏、酵母膏、尿素和硫酸铵作为氮源的表现较好。其中葡萄糖和酵母膏组合、蔗糖和尿素组合作为唯一碳源和氮源添加，絮凝率分别为87.8%和88.2%，表现最佳，结合发酵成本考虑，采用蔗糖和尿素作为发酵培养基的碳源和氮源。

2.2 发酵培养基碳氮比变化对絮凝率的影响

如图2所示，采用蔗糖和尿素作为发酵培养基的碳源和氮源，比例设为2∶1至10∶1的范围，碳氮比例在2∶1至10∶1的比例下，絮凝率平均值分别为75.3%，80.2%，88.2%，89.1%，82.1%，75.7%，73.7%，69.1%，69.3%。结果表明，碳氮比例在3∶1至6∶1范围内，絮凝率均在80%以上，对絮凝菌的生长较为适宜。当碳氮比例低于3∶1或高于6∶1时，絮凝率均有所下降，碳氮比例在5∶1时，絮凝率表现为最佳，为89.1%。

2.3 发酵培养基初始pH值对对絮凝活性的影响

絮凝微生物在产出絮凝物质的过程中，存在最适pH值和一定范围的适宜pH值，发酵培养基的pH值过高或过低均可能不利于絮凝物质的产生，在培养过程中pH值是动态变化过程，并且最适合絮凝菌生长的pH值可能与其絮凝物质活性最高的pH值略有差异。本组试验将培养基初始pH值设为4，4.5，5，5.5，6，6.5，7，7.5，8，共9个处理，将复配絮凝菌株接种至不同处理的250 mL培养基中，28 ℃恒温振荡培养48 h，测定絮凝率，结果如图3所示，

本组试验结果表明，培养基初始pH值设为4，4.5，5，5.5，6，6.5，7，7.5，8处理，其絮凝率平均值分别为69.3%，71.7%，79.2%，83.7%，87.4%，85.9%，79.1%，78.9%，75.7%。当发酵液的初始pH值在5.5～6.5之间，絮凝率表现较佳，当初始pH值超过6.0时，随着pH值的增高絮凝率不再增加，甚至有下降的趋势，所以初始pH值的适宜值为6.0，pH值过高或过低均对絮凝不利。

2.4 复合生物絮凝剂对农村生活污水中CODcr、BOD5和SS的去除效果研究

农村生活污水与市政污水污染物有所区别，本研究对天津部分农村地区生活污水水质情况进行取样调查。采集天津农村地区小型污水处理站沉淀池工艺段污水，进水指标为CODcr为121.2 mg·L-1，BOD5为24.5 mg·L-1，SS为53.4 mg·L-1。生物絮凝剂的投加量为2%，助凝剂投加量为1%，经曝气处理后48 h测定出水指标，CODcr为88.6 mg·L-1，BOD5为20.2 mg·L-1，SS为11.0 mg·L-1，去除率分别为26.9%，17.6%，79.4%，出水达到国家二级排放标准（表1，表2）。

3 结论与讨论

3.1 生物絮凝剂培养条件优化

生物絮凝剂是污水处理生物絮凝技术的核心，本研究对实验室保藏的2株絮凝菌株进行培养条件优化，进一步研究并确定了优化培养条件，结果表明，发酵培养基分别以葡萄糖和酵母膏、蔗糖和尿素作为唯一碳源和氮源对絮凝率均有较好表现，但从发酵成本考虑，采用价格低廉的蔗糖和尿素作为优化培养基的碳源和氮源，其最佳碳氮比为5∶1，初始pH值为6.0，培养48 h后的絮凝率可达87.4%。

3.2 复合生物絮凝剂对农村生活污水处理效果

生物絮凝剂是一类由微生物产生的，可使污水中不易降解的固体悬浮颗粒凝聚、沉淀的特殊高分子代谢产物，如糖蛋白、黏多糖、蛋白质、纤维素和DNA等，这些物质都具有很好的可生化性。本研究利用复配发酵的生物絮凝剂处理农村生活污水，对沉淀池工段污染物具有良好的去除效果，对SS去除率为79.4%，出水达到国家二级排放标准。显示其作为一种安全环保的生物絮凝剂，在农村生物污水处理中具有良好的应用效果。

3.3 生物絮凝技术在农村生活污水处理中的应用前景

农村生活污水不同于市政生活污水，具有面广、分散、水质变化系数大等特点，污水组成是低碳、高氮磷型，为低碳氮比污水，通常采用分散式污水处理工艺，处理后的污水直接排放至自然水体或进行农田灌溉利用，因此对水处理剂的安全性具有更高要求。在各种污水处理工艺中，沉淀池工段污泥与水的干湿分离通常使用化学絮凝技术，如聚丙烯酰胺、聚合氯化铝，但化学絮凝剂对环境可能造成二次污染，这也是一个需要引起重视的问题。生物絮凝是环境友好型絮凝技术，适合低负荷的农村污水絮凝处理，对环境不产生二次污染。絮凝微生物在污泥与水的分离过程中起到一定的加速絮凝的作用，同时又具有安全无二次污染的特点，对低污染物浓度的农村生活污水具有较好的絮凝作用，应用前景较好，同时也有利于目前天津市开展的“美丽天津 一号工程”中的污水治理。

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篇5：絮凝剂产生菌培养条件的研究及在废水处理中的应用

摘要：以苍山土壤作为筛选对象,分离出高效絮凝剂产生菌CS-26.对培养基的组成及培养条件的`优化试验表明:菌CS-26在培养基为:淀粉2.0%,KH2PO42.0%,蛋白胨0.1%,CaCl20.05%,MgSO4・7H2O0.05%,pH7.0,30℃下180 r/min摇床培养72 h的条件下,能得到对高岭土悬浊液的絮凝率达到98.85%的高效微生物絮凝剂.作 者：朱丹    苏鸿雁    岳玉春    ZHU Dan    SU Hongyan    YUE Yuchun  作者单位：朱丹,苏鸿雁,ZHU Dan,SU Hongyan(大理学院生命科学与化学学院,云南大理,671000)

岳玉春,YUE Yuchun(曲靖市陆良五中,云南曲靖,655600)

期 刊：大理学院学报   Journal：JOURNAL OF DALI UNIVERSITY 年，卷(期)：, 09(4) 分类号：X703.5 关键词：微生物絮凝剂    筛选    絮凝活性    培养条件   

篇6：絮凝剂产生菌培养条件的研究及在废水处理中的应用

对絮凝剂产生菌DSF-1的最适碳源、氮源进行探讨,考察了培养过程中培养液的粘度、絮凝活性的`相互关系.提取、纯化所产絮凝剂,对其成分进行分析,并研究其在洗煤废水处理中的应用,同时初步探讨了该种絮凝剂的絮凝机理.结果表明,蔗糖与葡萄糖是DSF-1的理想碳源,而无机铵盐类则可作为其氮源;粘度和絮凝活性呈正相关性;DSF-1产生的絮凝剂活性成分可基本判定是阴离子型多糖,当用量为0.5 mL 500 mg/L时,DSF-1产生的絮凝剂对pH=12.0、50 mL 10g/L的模拟洗煤废水处理效果最好,低价(+1,+2)金属阳离子(Ca2+、Mg2+、K+和Na+)可以增强絮凝活性.

作 者：罗志敏 钱伟 陈盛 Luo Zhimin Qian Wei Chen Sheng 作者单位：罗志敏,钱伟,Luo Zhimin,Qian Wei(福建师范大学化学与材料学院,福州,350007)

陈盛,Chen Sheng(福建师范大学福清分校,福清,350300)

篇7：絮凝剂产生菌培养条件的研究及在废水处理中的应用

本文首先从采集的土壤、活性污泥、河泥中筛选出1株具有较高絮凝活性的微生物絮凝剂产生菌, 通过单因素法考察pH值、培养时间、温度、摇床转速对其絮凝活性的影响, 进一步优化其培养条件, 提高其絮凝活性, 降低其应用成本, 从而使生物絮凝剂能更广泛地应用于污水处理。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验材料

由以下来源的样品筛选分离:公园的土壤 (命名为BJ) (弃去浮土, 采集距地面7～10cm左右的湿土) ;污水处理厂二沉池的活性污泥 (命名为RF) 和排放生活污水的护城河的河泥 (命名为KY) 。

1.1.2 试剂

NaCl (AR) , 广东汕头市西陇化工厂;高岭土 (CP) 、牛肉膏 (BR) 、酵母粉 (BR) 、 K2HPO4 (AR) 、蛋白胨 (BR) 、糊精 (AR) 、MgSO4·7H2O (AR) , 国药集团化学试剂有限公司。

1.1.3 仪器

电热恒温箱, 上海阳光实验仪器有限公司;7200型分光光度计, 上海精密科学仪器有限公司;台式空气恒温摇床 , 北方同正生物技术发展公司;TDZ4B低速台式离心机, 上海安亭科学仪器厂。

1.1.4 培养基

1.1.4.1 富集液体培养基 (g·L-1) :

牛肉膏3, 蛋白胨10, NaCl 5, 水1L[6]。

1.1.4.2 分离及保存培养基 (g·L-1) :

牛肉膏3, 蛋白胨10, NaCl 5, 琼脂20, 水1L[6]。

1.1.4.3 发酵培养基 (g·L-1) :

糊精20, K2HPO4 5, MgSO4·7H2O 0.2, NaCl 0.1, 酵母粉2, 水1L[7]。

1.2 方法

1.2.1 菌种的分离纯化

1.2.1.1 富集

分别称取样品10g, 放入盛90mL无菌水并带有玻璃珠的三角瓶中, 振摇至样品与水混匀。用移液管吸取5mL稀释液至盛有25mL富集培养基的三角瓶中。置于30℃、150r/min的摇床中培养12h。

1.2.1.2 初筛

利用梯度稀释涂布平板法。将制成的10-2、10-3、10-4、10-5、10-6、10-7、10-8的稀释溶液依次编号, 置于恒温培养箱30℃、2d。待菌落长出后, 接种黏稠、饱满、有荚膜的菌株[8], pH 7.0左右, 30℃、150r/min摇床培养72h。将菌液在5 000r/min下离心10min, 取上清液测其对高岭土悬液的絮凝率。

1.2.1.3 复筛

将初筛絮凝率在50%以上的菌种用接种针按接种量10%点种于分离培养基中。待菌落长出后, 将菌株接种到装有30mL的发酵培养基的150mL摇瓶中, 在30℃、150r/min、pH 7.0条件下培养72h, 所得培养液在5 000r/min下离心10min, 取上清液进行絮凝实验。将菌落接入斜面, 培养3d, 4℃保藏备用。

1.2.2 MBF絮凝活性的检测与计算

考虑到检测的快速性及低成本性, 检测指标采用OD660值计算其絮凝活性[9]。在100mL烧杯中, 按顺序加入0.25g高岭土, 2.5mL 10g/L的CaCl2溶液, 1mL待测样品的上清液, 然后加蒸馏水至50mL, 摇匀后静置30min, 用7200型分光光度计, 测其上层清液在660nm处的光密度。同时以加入空白培养液的高岭土悬浮液作为对照。按照公式计算菌株絮凝率:絮凝率 (絮凝活性) = (A-B) /A×100%[10]。A=对照上层清液的光密度值;B=样品上层清液的光密度值。

1.2.3 生长曲线的测定

在150mL三角瓶中装30mL发酵液, 在30℃、150r/min、pH 7.0条件下摇床培养[11]。每12h取样, 测定菌种的絮凝率, 同时测定菌体量 (用7200分光光度计测定, 以660nmOD值表示) 。

1.2.4 絮凝剂产生菌培养条件测定

将复筛出的菌株进一步发酵培养, 对影响菌生长量及絮凝活性的培养条件加以测定。考察培养温度、初始pH值、摇床转速对其产絮能力的影响。

2 结果与分析

2.1 菌种的筛选

用梯度稀释法从湿地公园土壤、活性污泥、护城河的河泥筛选到絮凝剂产生菌, 挑选黏稠、光滑、饱满、细胞具有荚膜的菌落。

初筛得到96株菌, 逐一进行絮凝活性测定。图1可知, 28株菌絮凝率在50%以上。

将这28株菌进行实验测定, 分别得出不同来源筛选出的菌种的絮凝率, 见表1。

RF-32为活性污泥中筛选出的菌种;菌种BJ-11来源是湿地土壤;KY-01筛选自河泥。表1可知, 絮凝率最高的菌株为RF-32, 选其做进一步试验。

2.2 生长曲线的测定

在实验过程中, 为及时了解菌种在培养过程中的生长情况, 需定时测定菌体量 (以660nm处的光密度值OD表示) 及絮凝效果, 以便适时地控制培养条件, 获得最佳培养物。

图5可知, 该菌在培养过程中生长曲线与絮凝活性曲线基本呈平行关系。发酵液的絮凝率随菌生长量的增加同步升高, 在菌生长稳定期 (48h) 达到最高絮凝率。以后随着培养时间的增加, 菌体生长到达极限值后开始下降, 絮凝活性虽有下降, 但幅度较小, 并有逐渐趋于稳定的趋势。这表明RF-32可能具有稳定的产絮能力, 引起絮凝的活性物质可能是由微生物发酵过程中生物合成的[12]。通过生长曲线的测定, 判定RF-32产絮凝剂的最佳培养时间为48h。

2.3 培养条件的优化

2.3.1 培养温度对絮凝率的影响

在150r/min、pH7.0条件下研究培养温度在24℃～36℃时对菌的生长及产絮凝剂的影响情况, 结果如图6所示。

由图3可知, RF-32产絮凝剂的最佳温度范围为28℃～32℃。培养温度为30℃时, 絮凝率最高。高温培养时菌株生长快, 对菌生长有利, 但絮凝活性降低。由此可见, 温度过高不利于絮凝剂的积累。而温度过低则使菌株生长速度降低, 酶活性下降, 代谢产物积累时间延长, 不利于絮凝剂的产生。

2.3.2 培养初始pH对絮凝率的影响

发酵液起始pH分别设计为5.5、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5。将RF-32接入发酵培养基, 在150r/min、30℃振荡培养48h后取样测定其絮凝率, 选取最佳初始pH值, 结果见表2。

由图4可知, 当初始pH值为7.0时, RF-32生长旺盛且其絮凝活性达到最高值, 对高岭土悬浊液的絮凝率为78.3%。当pH值为5.5时, 菌种絮凝效果极差。pH值超过7.0, 絮凝率逐渐下降, 菌种生长较缓。综上可知, RF-32适合在中性环境中生长, 过酸过碱都会影响其生长和絮凝剂的生产。

2.3.3 摇床转速对絮凝率的影响

RF-32在30℃、初始pH 7.0的条件下, 分别以80r/min、100r/min、120r/min、130r/min、150r/min、170r/min摇瓶培养48h, 比较不同转速下的絮凝活性, 结果见表3。

由图5可知, 转速在80r/min～120r/min时, 絮凝效果逐渐上升, 转速在120r/min～170r/min时絮凝效果逐渐下降。其中摇床速度在80r/min时, 絮凝效果最差, 可能由于转速低导致培养液中的菌体聚集成团, 不利于菌体利用培养液的营养物质。摇床速度过高也不利于RF-32产絮凝剂, 表明过大的通气量不利于RF-32菌种产絮凝剂。因此, RF-32产絮凝剂的最佳摇床转速为120r/min。

2.4 最优培养条件下的絮凝活性

选用发酵培养基, 对RF-32按照初始pH7.0、温度30℃、摇床转速120r/min的条件进行培养48h, 平行测定3次 (标号1、2、3) , 测定方法按照1.2.2, 实验结果见表2。

由此可见, 在最优培养条件下, 菌株RF-32具有较强的絮凝能力。

3 讨论

从湿地公园土壤、活性污泥、护城河的河泥中筛选出1株对高岭土悬浊液有较高絮凝活性的菌株RF-32, 并对其培养条件进行了优化。生长曲线的测定结果显示, 菌株的絮凝活性与菌株生长量呈同步增长趋势, 并在一段时间后达到一稳定值, 最大细胞生长量与最高絮凝活性的时间均在48 h左右, 这与Kurane Ryuichiro等人[15]的研究结果相吻合, 他们的研究表明, 后期是生产絮凝剂的理想时间, 在这个时期, 细胞不断增殖, 同时产生絮凝物质, 继续延长培养时间, 细胞开始衰退, 不再产生新的絮凝物质, 此外, 还有不少学者持相同观点[3,5,16]。通过单因素法, 分别考察了培养时间、培养温度、发酵液初始pH值及摇床转速等因素对微生物絮凝活性的影响。研究发现, 低温不利于菌株生长, 而高温又不利于絮凝剂的累积, 因此最适培养温度为30℃;发酵液初始pH值过低, 絮凝效果较差, 而初始pH值过高, 菌株生长速率减缓, 因此发酵液的最适初始pH值为7.0;在较低的摇床转速条件下, 菌株容易聚集成团, 不利于吸收营养物质, 导致生长迟缓, 而过高的摇床转速则不利于絮凝剂的积累, 因此最适的摇床转速为120r/min。