低温生物膜及其微生物特性的研究

发布时间：2020-05-22 19:20

【摘要】： 低温是造成寒冷地区冬季生活污水生化处理效果差的主要原因。当温度降低至4℃左右时,活性污泥中大多数微生物的生长活性受到抑制,只有少数的耐冷微生物可以存活下来并保持一定的活性。本课题组以往的研究结果证明:在我国北方地区,完全可以分离到在低温下高效降解污水中有机物的耐冷细菌。通过投加耐冷菌可使污水的去除效率大大提高。但由于投加的耐冷菌的流失等原因,必须隔一定时间再次投菌,既费时费力,又增加投资。本研究从活性污泥中寻找到6株耐冷细菌,经鉴定,它们分别属于无色杆菌属( Achromobacter )、丛毛单胞菌属(Comamonas)、黄杆菌属(Flavobacterium)、微球菌属(Micrococcus)、芽孢杆菌属(Bacillus)和假单胞杆菌属(Pseudomonas)。这些耐冷细菌均能在2℃下生长,在4℃低温下,仍具有水解淀粉、蛋白质、纤维素和脂肪的能力,产生的淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶和脂肪酶的适合pH值在中性和偏碱性范围内。经过低温优化组合得到低温生活污水高效降解菌群。为了应用耐冷细菌固定化膜技术增加低温污水处理系统中的微生物数量,提高低温污水处理效率。本试验采用连续流固定化载体选择装置和配套的静态试验,在聚胺脂泡沫、破碎陶粒、柱状活性炭等载体上固定耐冷细菌,形成固定化生物载体。实验结果表明:固定化生物载体的效果取决于载体的孔径及载体表面的粗糙程度。载体固定化效果为:聚胺脂泡沫陶粒活性炭;最佳载体投加量为30%,适合投加菌量为湿重1g。为了达到工程应用的目的,设计了复合式低温污水生物处理反应器,在活性污泥处理基础上增加了生物接触氧化单元,并将固定化载体投入其中,在系统稳定运行时监测各项参数的影响。结果表明:投加固定化载体后,低温污水的处理效果明显得到改善,COD、BOD、TP均比未投菌时有较大幅度提高;COD去除率达到90%以上,出水水质达到一级B排放标准;BOD在系统稳定运行期间,去除率平均可达92%;TP平均去除率为87.95%。从耐冷菌群落生态学角度,探讨了生物接触氧化单元低温生物膜上的微生物特性。研究发现,组成低温生物膜的微生物种群多样,顶级群落复杂的营养结构为系统提供了强大的自我平衡调节能力,是低温复合式反应器具有稳定、高效处理能力的基础。低温生物膜主要由芽孢杆菌属、黄杆菌属、假单胞菌属、节杆菌属(Arthrobacter)、弧菌属(Vibrio)从毛单胞菌属、微
【图文】：

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认为整个过程可以被分为图 1-1 所示五个阶段。图1-1 生物膜形成动态过程Fig.1-1 The development of biofilm formation（1）游离细菌可逆的吸附到固相表面。这一过程是通过废水流过载体时的水流的力量或细菌的能动性克服了细菌细胞和固体表面之间的排斥力，从而使接近固相表面的细菌吸附在载体上。（2）细菌从可逆性吸附向不可逆性吸附转化。被吸附到固相表面的细菌分泌一种粘性物质，被称为胞外多聚物，在胞外多聚物的作用下，细菌由原来的可逆性吸附变为不可逆性的吸附在载体表面。有些细菌的细胞表面具有特殊的附属物，如菌毛、鞭毛等，这些结构也和载体表面相互作用，有利于细菌的固定。（3）形成早期的生物膜结构。游离细菌继续吸附过程，同时已经吸附到载体表面的细菌生长繁殖，，形成初期生物膜。（4）形成成熟的生物膜。在这个阶段，胞外聚合物起到两方面的作- 12 -

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哈尔滨工业大学工学博士学位论文固定化载体选择试验装置主要进行下列实验：（1）对固定化耐冷菌载体做初步选择，并进行耐冷菌培养及其固研究（2）在水温4～10℃，利用固定化耐冷菌处理污水，选取一种合理并初步探讨固定化耐冷菌对污水中污染物的去除情况；低温反应器设计及试验装置低温复合式生活污水处理装置图 2-2 所示。该装置具有灵活实用即可以采用普通活性污泥法进行污水处理，又可以采用固定化生物污水处理，也可以采用两种方法的连用；同时又具有投资费用低，好、能耗小、水力条件好等特点。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：X703

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