產表面活性劑菌Bbai-1包埋固定化及其在含油污水處理中的應用

【摘要】：近年來，國內石油工業(yè)發(fā)展迅速，但在石油的生產、貯運、加工及使用過程中，產生了大量的含油污水。目前含油污水的處理手段主要有物理法、化學法和生物法。其中，生物法經濟效益和環(huán)境效益俱佳，但存在菌體流失嚴重，微生物不易重復利用等缺點。因此，一種將微生物通過載體附著等手段使其限制在特定的空間區(qū)域內生長的技術，即固定化微生物技術應運而生，該技術能夠增大單位體積的菌濃、增強微生物對不良環(huán)境的耐受力、提高對含油污水的處理效率并可實現重復利用。目前，固定化微生物技術在各種難降解有機污水處理領域已得到廣泛應用，但在含油污水處理領域的應用研究尚處于初步階段。 本文以含油污水為研究對象，分別采用海藻酸鈉和聚乙烯醇包埋法對產表面活性劑菌Bbai-1進行包埋固定，通過對比實驗，確定最佳的包埋載體；并將Bbai-1與石油烴降解菌復配、包埋固定后，應用于含油污水處理。獲得的主要的研究結論如下： （1）對菌Bbai-1在原油培養(yǎng)基中的產表面活性劑和降解原油的條件進行了優(yōu)化：初始接種量為3%（v/v），原油濃度2g/L，溫度為25℃，鹽度為1.5%，pH為7，培養(yǎng)時間為7d。在最優(yōu)條件下，培養(yǎng)基的表面張力降至37mN/m，原油降解率為21%； （2）用單因素法優(yōu)化了海藻酸鈉固定化微球和海藻酸鈉-活性炭固定化微球的制備條件，通過對微球傳質性和掃描電鏡照片的比較，表明，海藻酸鈉-活性炭微球更適合固定化微生物的生長和繁殖； （3）分別采用單因素和正交實驗對海藻酸鈉-活性炭固定化微球和聚乙烯醇固定化微球的制備條件進行了優(yōu)化，優(yōu)化后的海藻酸鈉-活性炭微球的制備條件為：海藻酸鈉濃度為3.5%（w/v），活性炭濃度為0.5%（w/v），種子菌液濃度為4×10~7cell/mL，交聯時間為24h。此條件下，海藻酸鈉-活性炭固定化Bbai-1可將培養(yǎng)基的表面張力降至32mN/m，對原油的降解率為35%，效果明顯優(yōu)于游離菌；聚乙烯醇微球的最佳制備條件為：聚乙烯醇濃度為7%（w/v），海藻酸鈉濃度為1%（w/v），硼酸濃度為4%（w/v），硼酸pH為6~7，硼酸溶液中CaCl2含量為1%（w/v），種子菌液濃度為4×10~7cell/mL，交聯時間為18h，交聯溫度為4℃。此條件下，聚乙烯醇固定化Bbai-1可將培養(yǎng)基的表面張力降至35mN/m，對原油的降解率為30%；通過對海藻酸鈉-活性炭微球和聚乙烯醇微球的掃描電鏡和微球性能的比較，表明，海藻酸鈉-活性炭微球性能優(yōu)于聚乙烯醇微球； （4）對海藻酸鈉-活性炭固定化微生物進行了條件優(yōu)化：活化時間為24h，接種量為含油培養(yǎng)基體積的20%（v/v）、培養(yǎng)時間為5d，溫度為25~30℃，鹽度為1.0g/L~1.5g/L，pH為6~8。與游離菌的對比實驗，表明，Bbai-1經固定化后，產表面活性劑能力和原油降解能力均有較大提高； （5）將產表面活性劑菌Bbai-1與石油烴降解菌N系列復配處理含油污水，確定最佳配比為1：1，并對固定化復配菌的降解原油條件進行了優(yōu)化：原油濃度為3g/L（w/v），溫度為20℃~30℃，pH為7~8，鹽度為25g/L~35g/L，接種量為15%（v/v）；通過游離的和固定化的Bbai-1、N系列及復配菌的原油降解率的對比，表明，Bbai-1能夠促進N系列對原油的降解，即在含油污水生物降解體系中加入表面活性劑產生菌，進行原位合成生物表面活性劑來促進原油的降解是可行的； （6）本論文從降低固定化成本的角度，利用廉價的半焦炭代替活性炭作為海藻酸鈉微球的吸附劑，并對活性炭和半焦炭的吸附能力、對微球傳質性的影響和對原油的降解率作了比較，結果表明，活性炭和半焦炭對菌的最大吸附量分別為18.2×10~8cell/g和6.5×10~8cell/g；海藻酸鈉-活性炭和海藻酸鈉-半焦炭固定化菌的原油降解率分別為51.2%和43.4%；通過掃描電鏡對微球內部結構的觀察，表明，海藻酸鈉-半焦炭微球能夠有效地對菌包埋固定化。 【關鍵詞】：海藻酸鈉 聚乙烯醇 包埋固定化 含油污水 Bbai-1
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 0 引言13-14
• 1 文獻綜述14-27
• 1.1 含油污水污染現狀14-15
• 1.1.1 含油污水來源與危害14-15
• 1.1.2 含油污水的分類及處理方法15
• 1.2 傳統(tǒng)的生物技術處理含油污水15-18
• 1.2.1 生物法的原理及優(yōu)點15
• 1.2.2 生物法降解含油污水的影響因素15-18
• 1.3 生物表面活性劑對含油污水處理的促進作用18
• 1.3.1 生物表面活性劑簡介18
• 1.3.2 生物表面活性劑在降解原油方面的應用18
• 1.4 固定化微生物技術處理含油污水18-22
• 1.4.1 固定化微生物技術簡介18-19
• 1.4.2 固定化微生物的制備方法19-21
• 1.4.3 固定化微生物的載體21
• 1.4.4 固定化對微生物生理變化的影響21-22
• 1.5 固定化微生物技術在含油污水處理中的應用22-25
• 1.5.1 吸附法在含油污水處理中的應用22-23
• 1.5.2 包埋法在含油污水處理中的應用23-24
• 1.5.3 復合固定化法在含油污水中的應用24-25
• 1.6 本論文的研究目的、內容和擬解決的問題25-27
• 1.6.1 研究目的25
• 1.6.2 研究內容25-26
• 1.6.3 擬解決的關鍵問題26-27
• 2 Bbai-1 產表面活性劑條件優(yōu)化27-38
• 2.1 實驗儀器和藥品27-29
• 2.1.1 實驗儀器27-28
• 2.1.2 實驗試劑28
• 2.1.3 菌種來源28-29
• 2.2 實驗方法29-31
• 2.2.1 菌株 Bbai-1 的活化29
• 2.2.2 Bbai-1 生長特性測定29-30
• 2.2.3 原油降解率測定方法30
• 2.2.4 Bbai-1 在原油培養(yǎng)基中產表面活性劑條件的優(yōu)化30-31
• 2.3 實驗結果與討論31-36
• 2.3.1 Bbai-1 菌濃-吸光度標準曲線31
• 2.3.2 Bbai-1 生長曲線測定31-32
• 2.3.3 不同接種量對 Bbai-1 的表面活性劑產量和原油降解率的影響32-33
• 2.3.4 不同原油濃度對 Bbai-1 的表面活性劑產量和原油降解率的影響33-34
• 2.3.5 不同溫度對 Bbai-1 的表面活性劑產量和原油降解率的影響34
• 2.3.6 不同鹽度對 Bbai-1 的表面活性劑產量和原油降解率的影響34-35
• 2.3.7 不同 pH 對 Bbai-1 的表面活性劑產量和原油降解率的影響35-36
• 2.3.8 不同培養(yǎng)時間對 Bbai-1 的表面活性劑產量和原油降解率的影響36
• 2.4 本章小結36-38
• 3 不同包埋載體的固定化微生物的制備及條件優(yōu)化38-67
• 3.1 實驗儀器和藥品38-39
• 3.1.1 實驗儀器38-39
• 3.1.2 實驗試劑39
• 3.1.3 菌種來源39
• 3.2 實驗方法39-44
• 3.2.1 海藻酸鈉微球的制備39-40
• 3.2.2 海藻酸鈉-活性炭固定化微球條件優(yōu)化40-41
• 3.2.3 聚乙烯醇-硼酸包埋法41-42
• 3.2.4 海藻酸鈉-活性炭固定化 Bbai-1 產表面活性劑條件優(yōu)化42-43
• 3.2.5 微球性能測試方法43-44
• 3.3 實驗結果與討論44-66
• 3.3.1 海藻酸鈉固定化微球制備條件優(yōu)化44-46
• 3.3.2 活性炭對海藻酸鈉固定化微球性能的影響46-47
• 3.3.3 海藻酸鈉微球和海藻酸鈉-活性炭微球的比較47-49
• 3.3.4 海藻酸鈉-活性炭微球固定化因素優(yōu)化49-52
• 3.3.5 聚乙烯醇微球的固定化因素優(yōu)化52-58
• 3.3.6 聚乙烯醇微球和海藻酸鈉-活性炭固定化微球的比較58-61
• 3.3.7 海藻酸鈉-活性炭固定化微生物產表活劑和降解原油條件優(yōu)化61-65
• 3.3.8 條件優(yōu)化后的固定化菌與游離菌的對比實驗65-66
• 3.4 本章小結66-67
• 4 復合固定化復配菌處理含油污水67-79
• 4.1 實驗儀器、藥品和方法67-68
• 4.1.1 實驗儀器和藥品67
• 4.1.2 菌種來源67-68
• 4.2 實驗方法68-70
• 4.2.1 N 系列菌種活化和馴化68
• 4.2.2 Bbai-1 與 N 系列菌的復配68
• 4.2.3 固定化復合菌降解原油條件優(yōu)化68-69
• 4.2.4 活性炭和半焦炭對菌的吸附性能測定69-70
• 4.3 實驗結果與討論70-78
• 4.3.1 Bbai-1 和 N 系列菌的最佳復配比例測定70
• 4.3.2 固定化復配菌降解原油條件優(yōu)化70-75
• 4.3.3 海藻酸鈉-半焦炭固定化微生物處理含油污水75-78
• 4.4 本章小結78-79
• 5 結論79-81
• 5.1 主要結論79-80
• 5.2 存在的問題和建議80-81
• 參考文獻81-86
• 致謝86-87
• 個人簡歷87
• 發(fā)表學術論文87

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