复合菌群处理煤气化废水及粉末固定化高效菌的应用研究

发布时间：2020-08-10 06:35

【摘要】：煤炭是我国的主要能源之一,在我国能源生产结构中占据相当重要的地位。然而煤气化过程中会产生大量高浓度、高污染、有毒、难降解的工业有机废水,这些废水如果不经处理就排放,会对生态环境和人类健康造成巨大的危害。目前,我国对煤气化废水的处理采用三级处理工艺,即“物化预处理→生物处理→物化深度处理”的流程。本论文采用粉末材料固定化微生物,探讨固定化高效菌的生长特性以及降解煤气化废水的相关性能。本研究选用实验室保藏的三种降解污染物能力较好的菌株,分别为X1、X2和R1;对菌株进行驯化后研究其生长特性,发现X1和R1对废水的适应较快(小于4 h),而X2适应较慢(约12 h);R1的菌体浓度为同期最大,60 h时菌体浓度达到11.48 g/L;X1繁殖速度最快。在废水的降解实验中,X2对COD的降解率能达到64%,而X1和R1对氨氮的降解率能达到60%,其中R1在降解初期表现更佳。对三种菌株进行混合培养,确定了最佳混合比例为X1∶X2∶R1=2∶1∶2,最佳生长条件为:30℃、pH 7.0、接种率3%、摇床转速为140 r/min;研究混合菌群的生长特性,发现相同条件下混合菌群比单一菌株的生物量有明显提高,72h时其OD_(600)达到2.781,而单一菌株X1的OD_(600)为1.601、X2的OD_(600)为1.539、R1的OD_(600)为2.030;测定混合菌群对煤气化废水的降解效果显示,COD降解率为76%,氨氮的降解率为72%。本实验的固定化材料选用了两种无机材料(活性炭粒和人造沸石),两种有机材料(木屑和麦麸);对单一材料的性能研究发现,无机材料的优势在于短时间内吸附能力强,而有机材料的特点是能为微生物的生长提供一定的营养物质。将四种材料按不同比例混合,通过对吸菌量和降解能力综合评价后确定了其最佳混合比例为活性炭∶沸石∶木屑∶麦麸=37.50%∶37.50%∶12.50%∶12.50%,最佳培养条件为:30℃、接种率2%、摇床转速160 r/min。相同条件下,对比粉末固定化高效菌和游离态高效菌对废水的降解效果,结果显示粉末固定化高效菌有明显优势,COD的降解率达到88%,氨氮的降解率达到80%;且污泥产生量也大大减少,72 h污泥产生量仅为0.2797 g,而游离态高效菌产生的污泥量为0.5230 g。通过正交优化试验,确定了最佳降解条件为:30℃、pH 6.0、接种率3%、摇床转速160 r/min,此条件下粉末固定化高效菌对废水中COD的降解率达到94%,氨氮降解率达到88%。
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X784;X172
【图文】：

菌体浓度,吸光值,菌体

2.2.2 菌株湿重的测定将菌液富集培养 24 h 后，取 50 mL 加入到已称重的 0.1 L 离心中，于离心机中 10000 r/min 离心 10 min，取沉淀用去离子水清洗过滤，重复 3 次，再用滤纸充分吸收其水分后称重，即得菌体湿重用生理盐水溶液配制不同浓度的菌体溶液，测其在 600nm 处的光度（OD600），发现二者在一定范围内具有良好的线性关系（图 2.图 2.2、图 2.3），并经回归后得到直线方程（y 为光密度 OD600，为菌体浓度 g/L），由此方程可通过测发酵液在 600 nm 处的 OD 值计算发酵液中的菌体浓度。测定时，将 10 mL 的发酵液按上述方法离心、清洗、过滤，然用生理盐水将菌体沉淀溶解稀释至 10 mL，测 600 nm 处光密度，后菌体浓度通过直线方程公式求得。

标准曲线,菌体浓度,吸光值,标准曲线

23图 2.3 R1 菌体浓度对菌体吸光值（OD600）关系标准曲线Fig.2.3 The standard curve of the concentration and OD600of strain R12.2.3 菌株生长曲线的绘制绘制方法：将菌株活化后转接到摇瓶富集培养基中，放置于30

标准曲线,吸光值,菌体浓度,菌体

图 2.2 X2 菌体浓度对菌体吸光值（OD600）关系标准曲线Fig.2.2 The standard curve of the concentration and OD600of strain X2

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