關(guān)于絮凝劑產(chǎn)生菌對(duì)淀粉廢水的處理效果

1、.關(guān)于絮凝劑產(chǎn)生菌對(duì)淀粉廢水的處理效果 馬鈴薯淀粉廢水中含有高濃度的淀粉、蛋白質(zhì)、纖維、糖類等有機(jī)物。這些有機(jī)物大都是可以回收利用的寶貴資源。如果將這些資源綜合利用，不僅可以變廢為寶，還可以大大降低廢水中有機(jī)物濃度，減輕后續(xù)生物處理負(fù)擔(dān)，從而降低處理費(fèi)用。國(guó)內(nèi)外采用的馬鈴薯淀粉廢水處理路線有自然處理法、單純曝氣法、絮凝沉淀法及生物處理法。絮凝沉淀處理是一種比較簡(jiǎn)單而且有效的去除廢水中懸浮物和膠狀物的方法，已被廣泛地應(yīng)用于廢水和飲用水處理過(guò)程中。目前，水處理中常用的絮凝劑主要分為3 類：無(wú)機(jī)絮凝劑、有機(jī)絮凝劑和微生物絮凝劑。微生物絮凝劑是由微生物產(chǎn)生的有絮凝活性的代謝產(chǎn)物，主要有糖蛋白、多糖、蛋

2、白質(zhì)、纖維素和DNA 等，具有作用范圍廣、安全、高效、無(wú)二次污染等特性，在給水處理、發(fā)酵行業(yè)以及生物制藥領(lǐng)域可推廣應(yīng)用，具有良好的發(fā)展前景。所以，本文主要以絮凝劑產(chǎn)生菌為研究對(duì)象，在篩選生物絮凝劑高效菌株的基礎(chǔ)上，對(duì)淀粉廢水的絮凝條件進(jìn)行研究?？疾炝司晟锨逡和都恿?，廢水pH 值，溫度等因素對(duì)產(chǎn)絮菌絮凝活性的影響，以確定產(chǎn)絮菌菌株對(duì)淀粉廢水的最佳絮凝條件。1 材料方法1.1 實(shí)驗(yàn)材料某垃圾堆下土壤中分離出來(lái)的菌種。淀粉廢水配制參照馬鈴薯淀粉生產(chǎn)的一般過(guò)程，實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)易制取廢水。取一定量馬鈴薯洗凈、切絲、搗碎后擠壓出細(xì)胞液離心，每次加入1 倍體積水洗滌馬鈴薯渣、所得淀粉顆粒各2 次，將離心上清液和

3、洗滌廢水靜置1 h后的上清液混合均勻后備用。用pH 計(jì)(雷磁pHS-3C)及濁度儀(WGZ-200A)對(duì)廢水進(jìn)行pH 和濁度測(cè)定，該廢水的pH 為5.8，濁度為863.4 NTU。實(shí)驗(yàn)所用培養(yǎng)基主要有牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、丙二酸鹽培養(yǎng)基、營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基，以上培養(yǎng)基均在112 下滅菌30min，備用。1.2 實(shí)驗(yàn)方法1.2.1 實(shí)驗(yàn)初期菌種分離純化及篩選采集的土樣經(jīng)處理后，采用稀釋倍數(shù)法制成10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6、10-7、10-8 不同稀釋度的土壤懸浮液。然后進(jìn)行菌種多次培養(yǎng)、分離、純化。挑取純化后的菌絲在牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在28 140 r/min

4、搖床中培養(yǎng)48 h 后，用稀釋涂布法挑取優(yōu)勢(shì)菌落，于100 mL 4 g/L 高嶺土懸液中進(jìn)行初篩，選擇絮體較大，沉降速度較快的菌種，并進(jìn)行菌株絮凝活性分布對(duì)比試驗(yàn)。然后取適量菌體發(fā)酵液于50mL 淀粉廢水中，再進(jìn)行淀粉廢水的絮凝試驗(yàn)。選擇對(duì)淀粉廢水具有最佳絮凝作用的菌種，再進(jìn)行平板培養(yǎng)，觀察、記錄菌落的生長(zhǎng)狀況、菌落特征、菌體的形態(tài)結(jié)構(gòu)及活動(dòng)形式。通過(guò)革蘭氏染色、接觸酶實(shí)驗(yàn)、丙二酸鹽利用、甲基紅試驗(yàn)(M.R 試驗(yàn))和V-P 試驗(yàn)等對(duì)產(chǎn)絮菌的生理生化進(jìn)行測(cè)定;然后進(jìn)行絮凝活性分布實(shí)驗(yàn)。1.2.2 絮凝率測(cè)定土壤分離的菌株首先采用高嶺土絮凝實(shí)驗(yàn)進(jìn)行初篩，然后利用淀粉廢水絮凝實(shí)驗(yàn)進(jìn)行復(fù)篩，以獲得的

5、具有高絮凝效果的菌株。高嶺土絮凝實(shí)驗(yàn)：向4 g/L 的高嶺土懸浮液，加入適量的菌體培養(yǎng)液。先快速(2 000 r/min)攪拌1 min，再慢速(60 r/min)攪拌3 min。攪拌完成后，拔出葉輪，靜置3 min。攪拌完成后，取中間高度水樣，測(cè)定其在最大波長(zhǎng)處的吸光度。以不加絮凝劑的高嶺土懸液為對(duì)照。公式如下：絮凝率(%)=(A-B)/A×100% (1)式(1)中，A 為對(duì)照樣品上清液吸光度值;B 為絮凝處理后的樣品上清液吸光度值。淀粉廢水絮凝實(shí)驗(yàn)：取50 mL 淀粉廢水置于100mL 量筒中，加入已經(jīng)過(guò)高嶺土實(shí)驗(yàn)初篩的菌體發(fā)酵液，采用上述相同的絮凝處理方式后，測(cè)定其在最大波

6、長(zhǎng)處的吸光度。絮凝率計(jì)算公式同高嶺土絮凝實(shí)驗(yàn)。另外，可用濁度去除率作為絮凝效果的標(biāo)準(zhǔn)，公式如下：濁度去除率(%)=(C-D)/C×100% (2)式(2)中，C 為對(duì)照樣品的濁度;D 為絮凝處理后的樣品濁度。1.2.3 馬鈴薯淀粉廢水的絮凝條件優(yōu)化取50 mL 淀粉廢水置于100 mL 量筒中，在自然pH 值，無(wú)助劑，靜置10 min 的條件下，首先考察了樣品投加量因素對(duì)淀粉廢水絮凝效果的影響。在確定最佳絮凝劑投加量下，再依次考察pH 值、靜置時(shí)間、溫度、陽(yáng)離子種類和助凝劑投加量等對(duì)馬鈴薯淀粉廢水的絮凝效果。2 結(jié)果與討論2.1 菌株的篩選與鑒定首先，經(jīng)高嶺土絮凝實(shí)驗(yàn)，依據(jù)絮凝礬花

7、大小、沉降快慢和靜置5 min 后溶液澄清度為指標(biāo)，從垃圾堆土壤中分離出來(lái)的具有不同程度的絮凝活性的菌株有19 株，編號(hào)為119 號(hào)，其絮凝效果見(jiàn)圖1。這些菌株中絮凝率最低的為10%，最高可達(dá)73.7%。通過(guò)高嶺土絮凝實(shí)驗(yàn)，將初篩所得到的19 株菌株經(jīng)接種培養(yǎng)48 h 后，再進(jìn)行淀粉廢水絮凝實(shí)驗(yàn)，獲得絮凝活性較好的9 株菌株，絮凝效果及濁度去除率。有9 株絮凝效果較好，分別為3、6、7、8、10、12、16、17、18 號(hào)。選其中絮凝效果最好的2 株(16 和18 號(hào))經(jīng)絮凝活性分布分析，具有絮凝活性的物質(zhì)為菌體分泌物，并取這二者作為淀粉廢水絮凝的研究對(duì)象。將16 和18 號(hào)菌株各自涂布在營(yíng)養(yǎng)

8、瓊脂平板上，培養(yǎng)24 h 后，對(duì)其進(jìn)行表面形態(tài)觀察。16 號(hào)菌落呈圓形，乳黃色，半透明，光滑濕潤(rùn)且有凸起，質(zhì)地軟并帶有粘性，形態(tài)為短桿菌。18 號(hào)菌落也呈圓形，黃色，半透明，光滑濕潤(rùn)且有凸起，質(zhì)地軟并帶有粘性，形態(tài)亦為短桿狀。在革蘭氏染色和甲基紅試驗(yàn)中，這2 種菌株均為陰性;在接觸酶實(shí)驗(yàn)、丙二酸鹽利用、V-P 測(cè)定、淀粉水解試驗(yàn)結(jié)中測(cè)定結(jié)果均為陽(yáng)性。通過(guò)形態(tài)學(xué)觀察并結(jié)合生理生化鑒定，查閱伯杰氏細(xì)菌鑒定手冊(cè)，可初步確定16 和18 號(hào)菌為假單胞菌屬。2.2 淀粉廢水絮凝效果試驗(yàn)2.2.1 加樣量對(duì)絮凝效果的影響分別取16 號(hào)和18 號(hào)絮凝菌在其最佳生長(zhǎng)條件下的菌懸液離心后，在50 mL 淀粉廢水

9、中依次加入上清液0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mL，在廢水自然pH 值，無(wú)助劑，靜置10 min 后測(cè)定絮凝劑投加量對(duì)淀粉廢水絮凝效果的影響。隨著加樣量的增加，對(duì)16號(hào)絮凝菌而言，絮凝率和濁度去除率呈逐漸增加趨勢(shì)，當(dāng)其投加量為2 mL 時(shí)，其絮凝率和濁度去除率達(dá)到41.5%和70.7%，加樣量繼續(xù)增加，絮凝率和濁度去除率沒(méi)有明顯提高。對(duì)18 號(hào)絮凝菌而言，隨著投加量的增加，絮凝率和濁度去除率呈先增后下降的趨勢(shì)。當(dāng)其投加量為1 mL 時(shí)，其絮凝率和濁度去除率達(dá)到最大，分別為35.9 和74.6%。因此，選擇2 mL 和1 mL為16 號(hào)和18 號(hào)絮凝菌的最佳投加量。2.2.2 淀粉

10、廢水pH 對(duì)絮凝效果的影響淀粉廢水經(jīng)稀酸或稀堿調(diào)節(jié)pH 值后，分別加入16 號(hào)和18 號(hào)絮凝菌上清液2 mL 和1 mL 后，靜置10 min 后，測(cè)定的絮凝效果見(jiàn)圖4。隨著pH 值的增加，16 號(hào)和18 號(hào)絮凝菌對(duì)淀粉廢水的絮凝率和濁度去除率均呈增加趨勢(shì)并逐漸穩(wěn)定。但當(dāng)pH 值達(dá)到6以上，18 號(hào)絮凝菌對(duì)淀粉廢水的絮凝率略有下降。淀粉廢水自然pH 值為5.8，在此pH 值下，16 號(hào)具有更好的絮凝效果。2.2.3 靜置時(shí)間對(duì)絮凝效果的影響在50 mL 淀粉廢水中，分別加入16 號(hào)和18 號(hào)絮凝菌上清液2 mL 和1 mL 后，在廢水自然pH 值下，靜置時(shí)間分別為10、20、30、40、50、

11、60 min 時(shí)，16 號(hào)和18 號(hào)絮凝菌對(duì)淀粉廢水的絮凝效果見(jiàn)圖5。16 號(hào)絮凝菌對(duì)淀粉廢水的絮凝率和濁度去除率均呈快速增加趨勢(shì)。當(dāng)靜置時(shí)間為40 min，絮凝率和濁度去除率可達(dá)50.1%和79.1%;延長(zhǎng)時(shí)間絮凝率和和濁度去除率沒(méi)有明顯提高。當(dāng)靜置時(shí)間為20 min，18 號(hào)絮凝菌對(duì)淀粉廢水的絮凝率和濁度去除率達(dá)到最大，此后絮凝率和濁度去除率均呈下降趨勢(shì)。因此，選擇16 號(hào)和18號(hào)絮凝菌的最佳絮凝時(shí)間分別為40 min 和20 min。2.2.4 溫度對(duì)絮凝效果的影響在50 mL 淀粉廢水中，分別加入16 號(hào)和18 號(hào)絮凝菌上清液2 mL 和1 mL 后，pH 為5.8，靜置時(shí)間分別為40

12、、20 min 時(shí)，在不同的淀粉廢水溫度下，其對(duì)絮凝效果的影響見(jiàn)圖6。隨著溫度的增加，18 號(hào)菌對(duì)淀粉廢水的絮凝率則隨溫度的增加先上升后下降。16號(hào)絮凝菌的絮凝率和濁度去除率以及18 號(hào)絮凝菌的濁度去除率均呈先上升趨勢(shì)，在15 時(shí)達(dá)到最大，此后基本穩(wěn)定。2.2.5 無(wú)機(jī)鹽種類對(duì)絮凝效果的影響在50 mL 淀粉廢水中，在上述最佳投加量，廢水自然pH 值下，15 時(shí)，分別加入1 mol/L CaCl2 和MgSO4 溶液2 mL，靜置時(shí)間分別為40、20 min 時(shí)，16 號(hào)和18 號(hào)絮凝菌對(duì)淀粉廢水的絮凝效果見(jiàn)圖7。Mg2+對(duì)16 號(hào)和18 號(hào)絮凝菌的助凝效果比Ca2+好。在Mg2+的作用下，1

13、6 號(hào)絮凝菌對(duì)淀粉廢水的絮凝率和濁度去除率可達(dá)58.2%和82.2%。因此，選擇硫酸鎂作為最佳助凝劑。2.2.6 助凝劑投加量對(duì)絮凝效果的影響J在50 mL 淀粉廢水中，自然pH 值，15 下，在上述最佳投加量下，分別加入助凝劑1 mol/L MgSO4 溶液0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mL，靜置時(shí)間分別為40 和20min 時(shí)，16 號(hào)和18 號(hào)絮凝菌對(duì)淀粉廢水的絮凝效果見(jiàn)圖8。16 號(hào)絮凝菌對(duì)淀粉廢水的絮凝效果優(yōu)于18號(hào)。16 號(hào)絮凝菌對(duì)淀粉廢水的絮凝率和濁度去除率均呈逐漸增加趨勢(shì)，當(dāng)投加量在2.0 mL 以上時(shí)，絮凝效果基本穩(wěn)定。18 號(hào)絮凝菌隨Mg2+的投加量的增加，先上升后下降;在1.5 mL 處，絮凝效果最佳，對(duì)淀粉廢水的絮凝率和