微生物絮凝剂与聚合氯化铝复配的响应面优化

采用响应面分析法(RSM)对多粘类芽孢杆菌(GA1)所产絮凝剂(MBFGA1)与聚合氯化铝(PAC)配合处理高岭土悬浊液的过程进行了优化.设定的5 个影响因子分别为MBFGA1 投加量、PAC 投加量、pH 值、CaCl2 投加量、快搅速度.2 个响应值为絮凝率和絮体粒径.响应面实验分别拟合出了关于絮凝率和絮体粒径的二次模型,决定系数(R2)分别为0.7449 和0.8029,表明拟合情况良好.根据2 个响应值的分布情况,推算出最适粒径为0.7mm.同时,以絮凝率100%、絮体粒径0.7mm 为目标值,确定了最佳复配絮凝条件: MBFGA1 99.75mg/L, PAC121mg/L, pH 7.3, CaCl2 27mg/L, 快搅速度163r/min.通过分析比较, 发现PAC 在改变胶体表面电位使其脱稳聚沉方面有较强的能力,有利于MBFGA1 在絮凝后期吸附架桥作用的发挥.对提高絮凝效果、降低MBFGA1 运行成本具有很好的作用.     

多粘类芽孢杆菌GA1所产絮凝剂的絮凝性能研究及机理探讨

采用正交絮凝、粒度检测及电镜扫描考察了多粘类芽孢杆菌GA1所产絮凝剂（MBFGA1）对高岭土溶液、土壤悬浊液、洗煤废水及垃圾渗滤液4种废水的絮凝性能,并利用蒽酮试验和红外光谱对絮凝剂成分进行了初步鉴定.在正交絮凝实验获得的最佳絮凝条件下,絮凝剂对高岭土溶液、土壤悬浊液、洗煤废水和垃圾渗滤液的絮凝率分别高达99.53%、99.50%、98.2%和75.60%,絮体沉降速度分别为0.03 m/s、0.025 m/s、0.025 m/s和0.005 m/s;土壤悬浊液中颗粒絮凝后平均粒径增大且大于10　μm,其余３种废水中颗粒平均粒径减小且小于10　μm;电镜扫描结果显示,絮凝前后废水颗粒的形态均从棱角分明转变为包埋的无棱角;EDTA、HCl以及尿素检验发现4种颗粒与絮凝剂分子间靠离子键结合;蒽酮反应及红外光谱结果显示该絮凝剂为含有较多羟基及羧基等官能团的多糖大分子.实验结果表明絮凝剂对高颗粒物浓度废水有很好的处理效果,其絮凝机理主要是吸附架桥作用.     

微生物絮凝剂对高浓度重金属离子废水絮凝作用研究

文章研究了胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)产生的微生物絮凝剂(MBF)对高浓度重金属离子模拟废水的絮凝作用。采用的方法是将10mLMBF分别加入到100mL含Fe3+、Al3+、Pb2+、Zn2+、Ca2+和Mg2+的模拟废水中,分析MBF对不同重金属离子(浓度范围100~1000mg/L)模拟废水的絮凝作用。结果表明,不同重金属离子模拟废水经MBF处理后,出现明显不同的絮凝现象;随着废水重金属离子浓度增大,絮凝处理效率降低;废水经MBF处理后pH值比原水pH值下降。研究结果为进一步研究微生物絮凝剂处理含重金属离子废水提供参考资料。     

淀粉废水生产微生物絮凝剂及发酵动力学特征

以淀粉生产废水为原料制备微生物絮凝剂,考察了外加磷酸盐、氮源对微生物絮凝剂产量和絮凝活性的影响,分析了絮凝菌的生长与代谢特征,检测了发酵过程中pH值、COD、氨氮、及总磷的变化规律,分别利用Logistic和Luedeking-Piret模型对絮凝菌生长和代谢产物生成的动力学过程进行了拟合,并探索了微生物絮凝剂对淀粉废水的絮凝沉降性能.结果表明,外加6g/L的磷酸盐（K2HPO4：KH2PO4=2：1,w/w）和2g/L的尿素,所制备微生物絮凝剂的产量和絮凝活性分别显著提高至0.96g/L和92.8%.在对数生长期,菌体干重、细胞浓度OD₆₀₀和菌落数分别迅速增加至1.58g/L、0.86和5.3×10⁷cfu/mL,淀粉废水培养基的COD、氨氮、总磷分别由7836、975、712mg/L迅速降低至1736、188、146mg/L. 絮凝菌发酵结束后,发酵培养基的pH值由6.8略降至6.5.絮凝菌代谢获得的微生物絮凝剂中多糖含量为96.2%,基本不含蛋白质.Logistic和Luedeking-Piret模型的拟合结果能够较好地描述絮凝菌生长和代谢产物生成的动力学过程.此外,本实验制备的微生物絮凝剂在投加量为30mg/L时,能够去除淀粉废水中48.6%的COD和71.9%的浊度.     

微生物絮凝剂MBFGA1的结构鉴定及絮凝机理研究

以对高岭土的絮凝率为指标对GA1发酵液中各组分的絮凝活性进行预分析,确定MBFGA1精产品为该絮凝剂的核心有效成分.通过丙酮沉淀法提取MBFGA1粗产品,经Sevage试剂纯化后得到MBFGA1精产品,采用全波长扫描、苯酚-硫酸法及考马斯亮蓝法鉴定精产品为多糖类物质,并经2次凝胶过滤层析分离获得MBFGA1-1和MBFGA1-2两组分;分别使用电镜(ESEM)、红外光谱(FTIR)、高效液相色谱(HPLC)以及气相色谱(GC)对MBFGA1、MBFGA1-1和MBFGA1-2进行检测分析.结果显示MBFGA1为线性长链状分子结构,多糖主链上单糖间的连接主要为α-型糖苷键,含有羟基,羧基,甲氧基等有利于絮凝的基团;高效液相色谱和气相色谱测定MBFGA1-1分子量为1.18′106D,单糖组成为0.3木糖:1甘露糖:1.09葡萄糖,另含有少量鼠李糖;MBFGA1-2分子量为3.08′103D,单糖组成为0.68鼠李糖:0.28木糖:1.82甘露糖:1半乳糖:3.73葡萄糖.根据分析结果推测絮凝机理主要为吸附架桥,其中MBFGA1的大分子量以及所含的极性基团使得絮凝剂长链结构分子能够充分伸展,较好地发挥吸附架桥作用.     

复菌生物絮凝剂在纸箱废水处理中的实验研究

文章将微生物絮凝剂产生单菌M-3和M-2共同培养,获取生物絮凝剂,进行提取生物絮凝剂粗品,处理某纸箱厂废水。对生物絮凝剂投加量、Ca2＋离子浓度、pH值的影响条件进行较系统的研究,绘制出单一因素对生物絮凝剂处理效果影响的曲线,确定生物絮凝剂处理纸箱厂废水的最适条件,进行正交实验。实验表明复合型微生物絮凝剂对纸箱厂废水有较好的处理效果。单菌微生物絮凝剂絮凝率在92%以上,COD去除率接近55%,氨氮去除率也达到89%。复合型生物絮凝剂在更少的药剂下能获得比单菌絮凝剂更好的处理效果。絮凝率可达93%,COD去除率达到74%,氨氮去除率达到90%。     

一株海洋假单胞菌产生物絮凝剂去除赤潮生物的实验研究

利用一株假单胞菌(Pseudomonas sp.)的发酵液研究了该细菌产絮凝剂对东海原甲藻和裸甲藻的絮凝去除作用.结果表明,该生物絮凝剂可有效絮凝去除实验所选用两种赤潮生物,并且随絮凝剂用量的增加以及作用时间的延长,去除效果逐渐增加至最大然后基本保持恒定.有效絮凝去除赤潮生物的体积浓度为4.0%～10.0%.有效絮凝作用时间为1.5 h左右,絮凝效率与体系的pH值密切相关,pH在8.0左右絮凝效率较高.不同浓度的Ca2+、Mg2+对该絮凝剂絮凝除藻作用有一定的增效作用, Ca2+、Mg2+的最佳助凝离子浓度分别为2.0 mmol/L及4.0 mmol/L.     

一株芽孢杆菌所产絮凝剂的研究

从土壤中分离筛选得到一株能产生高效微生物絮凝剂(MBF)的芽孢杆菌A-9。A-9的培养实验表明,培养基的碳源、氮源、初始pH是影响MBFA9絮凝活性的主要因素。絮凝实验结果表明,用MBFA9处理高岭土悬浮液,效果明显优于其他种类MBF,且不需添加Ca2+及Al3+等助凝剂,用量也仅为一般MBF用量的1/10～1/100;处理含泥河水、硫化染料废水、淀粉厂黄浆废水,悬浮物及COD的去除率明显高于聚丙烯酰胺等传统的化学絮凝剂。      

絮凝天然碱碱泥的絮凝剂产生菌的筛选及最佳产絮条件研究

从生活污水中分离得到一株在强碱性条件下能絮凝天然碱碱泥的高效絮凝剂产生菌EWY1,并通过稳定性试验证明了其具有较好的稳定性,经鉴定为肠球菌属(Enterococcus)中的盲肠肠球菌(E.cecorum).通过单因素试验和正交试验确定了该菌产絮凝剂的最佳培养基为:麦芽糖15 g·L-1,KNO3 1.2 g·L-1,KH2PO4 0.5 g·L-1,MgSO4·7H2O 0.4 g·L-1,NaCl0.6 g·L-1,FeSO4·7H2O 0.008 g·L-1;该菌产絮凝剂的最佳培养条件为pH 7.0、温度30℃、摇床转速170 r·min-1.絮凝实验结果表明,用该菌产生的絮凝剂处理天然碱碱泥效果较好,絮凝率达到了89%.     

处理含细悬浮颗粒的废水

将含细悬浮颗粒的废水制成弱酸性,投入铁粉,搅拌,用碱试剂处理以调节pH值,以聚合物絮凝剂处理,分离悬浮固体。本方法适于分离半导体生产过程排放废水中的细二氧化硅。明矾絮凝剂不适于这种废水的处理。实例:将1升半导体生产过程排放的含1000mg/L SiO_2之废水,调节至pH3.0,投入铁粉10g/L,搅拌3分钟,用氢氧化钠调节至pH8.2,充气后加入10mg/L聚丙烯酰胺,进行沉淀。过滤水中的二氧化硅为2mg/L,而不加铁粉的二     

养猪废水培养微生物絮凝剂产生菌群B-737及发酵特性

用养猪废水作为产絮菌群B-737的廉价替代培养基,研究了养猪废水COD浓度、外加草酸铵、磷酸盐的量对B-737菌群生长和产絮效果的影响,并在最优培养基下进行发酵动力学模型拟合.结果表明,该养猪废水本身具有较合适的碳氮比(COD约为3 000 mg.L-1,TN约为170 mg.L-1),无需外加碳、氮源,只添加1.6 g.L-1K2HPO4,0.8 g.L-1KH2PO4时,菌群B-737在其中发酵18～24 h便能达到1.5 g.L-1产絮量,同时对废水本身COD、TN削减率分别为61.9%和53.6%.不仅将微生物絮凝剂的培养基成本降低90%左右,也为养猪废水提供了一条新的资源化途径.用Logistic和Luedeking-Piert方程分别研究产絮菌群B-737分批发酵的生长和产絮动力学,获得了相应的动力学模式.     

多粘类芽孢杆菌GA1产絮凝剂的培养基和分段培养工艺

对1株从土壤中筛选的产絮凝剂微生物GA1进行了研究.该菌株经形态学特征、生理生化反应及16S rDNA序列(GenBank序列登陆号为DQ166375)相似性分析鉴定为多粘类芽孢杆菌,并命名为Paenibacillus polymyxa GA1.对其进行了产絮凝剂培养条件和培养工艺的研究.结果表明:GA1产絮凝剂的最佳培养基成分(g/L)为蔗糖40.0、酵母浸膏4.0、K₂HPO₄5.0、KH₂PO₄、2.0、NaCl 0.1、MgSO₄ 0.2.研究了该菌株产絮凝剂的最佳培养条件,包括培养基的初始pH、培养温度、摇床速度和接种量.同时针对其产絮凝剂和菌体生长的关系,首次将分段培养工艺应用于GA1产絮凝剂中,即在培养的初期24h内采用菌体生长最佳培养条件,在培养后期采用菌体产絮凝剂的最佳培养条件.结果表明,采用分段培养的工艺,既可保证GA1絮凝剂的产量,又能缩短培养周期.     

碳酸盐与磷酸盐对Biohydrogenbacterium R3sp.nov.产氢发酵效能的影响

采用NH4HCO3、NaHCO3、Na2CO3、K2HPO4、KH2HPO4、NaH2PO4和Na2HPO4作为碳酸盐和磷酸盐缓冲溶液源,研究其对Biohydrogenbacterium R3 sp.nov.产氢发酵效能的影响.研究发现,碳酸盐对Biohydrogenbacterium R3 sp.nov.反应体系中的pH值都具有较好的缓冲作用,而磷酸盐的添加对其产氢效能的促进作用较明显.反应器内添加了Na2HPO4与K2HPO4的Biohydrogenbacterium R3 sp.nov.的氢气产量与氢气含量达到最高值,分别为1978.56 mL、44.1％与2160.9 mL、45.8％,此时反应器内的pH值分别为3.28和3.41,细胞浓度分别为1.03 g·L-1和1.21 g·L-1,添加了Na2HPO4的Biohydrogenbacterium R3 sp.nov.的乙醇和乙酸产量分别为4841.49 mg·L-1和2064.94 mg·L-1;而添加了Na2CO3的氢气产量、氢气含量、细胞浓度与反应器内pH值分别为1064.42 mL、35.96％、1.23 g·L-1与3.81,此时乙醇、乙酸的产量分别为3862.21 mg·L-1和1930.86 mg·L-1.     

莠去津降解菌HB-5的最佳产酶培养基及发酵条件

从农药厂废水中分离到一株降解莠去滓的节杆菌(Arthrobacter sp.)HB-5,以从该菌中提取到的降解酶对莠去津的降解率为指标,进行最佳产酶培养基及发酵条件的优化研究,对其产酶量进行了评价.通过正交试验和均匀试验,对细菌HB-5的发酵培养基进行了优化研究.运用SAS软件进行结果分析,所获优化培养基配方为:蔗糖3.0g·L-1,莠去津0.38g·L-1,K2HPO40.5g·L-1,KH2PO41.2 g·L-1,MgSO4·7H2O 1.2g·L-1,NaCl 0.1g·L-1,微量元素溶液3.8mL·L-1.得到菌株培养的最佳优化条件为:菌株发酵液培养时间为48h.接种量为2%,发酵液初始pH值为9,250mL三角瓶中装液量为80mL经优化后,降解酶对莠去津的降解率(91.64%)比原培养基(40.67%)提高了125%.     

砷污染土壤磷酸盐淋洗修复技术研究

淋洗修复技术是治理砷污染土壤的一种高效快速方法.本研究通过砷污染土壤批量振荡淋洗实验,筛选出环境友好且高效的淋洗剂磷酸钾,系统分析液固比、淋洗时间、淋洗液浓度、p H对土壤中砷的去除效果的影响,确定磷酸钾的最佳淋洗条件.进一步以磷酸钾为基本淋洗剂,采用不同试剂和磷酸钾进行组合二步淋洗,探究最佳复合淋洗组合.结果表明,磷酸钾在浓度为0.5 mol·L-1、液固比为4 m L·g-1、淋洗时间为8 h及p H为4.3的淋洗条件下,单独使用磷酸钾进行淋洗时,土壤砷的去除率达到74.03%.当采用0.5 mol·L-1Na OH+0.5 mol·L-1KH2PO4进行复合二步淋洗时,可使土壤中砷的去除率提高到82.60%.     

电吸附技术去除水中磷酸盐离子的研究

水体富营养化是世界各国面临的重大环境污染问题.水中的磷酸盐作为水体富营养化的关键因素,如何有效去除日益引起研究者的关注.本研究利用电吸附技术处理水中PO_4~(3-)、HPO_4~(2-)和H_2PO_4~- 3种常见磷酸盐离子,并分析电吸附和脱附的特性及机理.实验得到电吸附处理K_3PO_4时,离子去除率最大,但脱附率最差,这严重影响电吸附电极的再生性.K_3PO_4溶液中存在大量的OH~-,炭电极对KOH产生物理吸附,该吸附类型比电吸附的双电层吸附难脱附.添加少量HCl调节磷酸盐的pH,减少OH~-,将溶液中PO_4~(3-)转化为HPO_4~(2-)和H_2PO_4~-,可以提高电极的脱附率,增加电极的循环使用效率,同时可增加溶液中磷含量的去除率.炭电极电吸附K_3PO_4+HCl溶液时,电极的再生性良好,连续循环四次,离子去除率由28.7%降为26.6%.     

不同施磷量(KH2PO4)作用对Cu、Zn在红壤中的迁移转化

为了比较不同施磷量对土壤中重金属Cu、Zn迁移转化的影响,采用土壤柱进行室内淋溶实验,研究常见的磷肥磷酸二氢钾在少量5 mg·kg-1,适量15 mg·kg-1以及过量25 mg·kg-1条件下对Cu、Zn在红壤中的淋溶效应.结果表明土壤施用磷酸二氢钾降低了土壤渗滤液的pH,不同施磷量对土壤渗滤液pH影响不大,在整个淋滤过程,渗滤液pH呈现上升的趋势.磷酸盐作用下重金属Cu在土壤中的迁移主要集中表层土壤中,而Zn逐渐向深层土壤中迁移.土壤深层渗滤液中Cu、Zn浓度均比较低,对浅层地下水的危害性不大.淋滤结束后,重金属主要以残渣态存在土壤中,重金属Cu残渣态的比例为60%左右,重金属Zn残渣态比例为40%左右.高浓度磷酸二氢钾作用下有利于重金属Zn从残渣态及有机结合态向交换态转化.     

一种改性微生物吸附剂的制备及其对镉离子的吸附特性

改性生物吸附剂具有更好的重金属离子去除能力,成为近年来研究热点.本研究通过向菌株拉乌尔菌Raoultella sp. X13生长培养基中添加特定盐获得改性吸附剂,并研究了其镉离子（Cd²⁺）吸附特性.研究结果表明,相比原始菌体X13,经KCl、K₂SO₄、KH₂PO₄、（NH₄）₂SO₄和NH₄Cl改进的生长培养基制备的吸附剂提高了对Cd²⁺吸附效果.其中,NH₄Cl改性的拉乌尔菌Raoultella sp. X13（命名为R5-1）对Cd²⁺吸附能力显著增加,达66.40 mg·g^-1,增加了47.30%.这一显著变化主要依赖于生长代谢引起的细胞表面结构变化.Cd²⁺吸附特性研究结果表明生物吸附过程受溶液pH、初始金属浓度和接触时间的影响.Langmuir等温线模型和伪二级动力学模型更加符合吸附剂R5-l对Cd²⁺的吸附数据. FTIR分析表明R5-l表面存在多种功能位点并可能参与金属离子的结合,例如—OH,—CH₂,N—H, —COO,磷酸盐或硫酸盐等官能团.模拟实验结果表明吸附剂R5-l可以有效修复废水中多种金属离子.因此,本研究获得的改性吸附剂R5-l可以作为重金属Cd²⁺的潜在微生物修复剂,并为高效,简便,环保地制备改性吸附剂提供一定的参考.     

水库泄洪闸下溪流深潭氮磷营养盐滞留特征及动力学模拟

为解析水库泄洪闸下溪流深潭氮磷营养盐滞留特征,选择NaBr为保守示踪剂,分别以NH₄Cl和KH₂PO₄为添加营养盐,在合肥板桥河源头溪流开展野外示踪实验,据此估算氨氮（NH₄⁺）、磷酸盐（PO₄^3-）营养螺旋指标,识别主流区和暂态存储区NH₄⁺、PO₄^3-滞留贡献水平,模拟深潭地貌的氮磷吸收动力学特征.结果表明,深潭具有较好的氮磷滞留潜力,且对PO₄^3-的滞留潜力超过NH₄⁺;暂态存储区对NH₄⁺的滞留贡献率平均为91.49%,表明NH₄⁺滞留主要发生在暂态存储区;主流区对PO₄^3-的滞留贡献率平均为96.09%,意味着主流区是PO₄^3-滞留的主要场所;Michaelis-Menten（M-M）方程可以较好的模拟深潭氮磷滞留动力学效应,模拟得到的最大吸收速率U_max-NH₄、U_max-PO₄均值分别为0.48、0.08 mg·m^-2·s^-1,半饱和常数K_m-NH₄、K_m-PO₄均值分别为0.26、0.19 mg·L^-1.     

残留药剂对土壤As、Hg、Cd、Pb浸出测试干扰及消除方法

固化/稳定化是应用最广泛的重金属污染土壤修复技术,但残留药剂在浸出测试过程对土壤二次修复导致的验收假达标风险未引起充分重视.本研究分别采用Fe₂（SO₄）₃、Na₂S和KH₂PO₄修复As、Hg、Cd-Pb污染土壤,探究不同养护反应时间、药剂混合均匀度和投加量等工艺条件下土壤重金属浸出浓度差异,验证液相二次修复干扰效应的发生,并考察Cu²⁺和Al³⁺等竞争剂对土壤残留KH₂PO₄药剂干扰的消除效果,提出最佳的残留药剂消除方法.结果表明,分别投加6.7%的Fe₂（SO₄）₃、6.7%的Na₂S和3.3%的KH₂PO₄修复含As、Cd和Pb土壤时,土壤中各重金属浸出浓度从第0 d起分别持续小于0.05、0.5和1.6 mg·L^-1,稳定化效率分别保持在99%、83%~99%和97%~98%.投加0.0008%的Na₂S修复土壤Hg时,Hg浸出浓度自第0 d起随养护反应时间显著下降,稳定化效率维持在78%~88%.虽然修复后土壤中Hg浸出浓度随药剂混合均匀度增加而显著下降,As、Cd、Pb浸出浓度在混合均匀度为67%和33%时相较混合均匀度为100%时均无显著变化（1.7% Fe₂（SO₄）₃修复组除外）,但均小于无二次反应理论值.此外,Cu²⁺能与Pb²⁺竞争浸出液中的残留PO₄^3-减弱干扰效应,当Cu²⁺优化投加量为5.7%、11.3%、14.2%时,混合均匀度67%处理组Pb浸出浓度分别升至理论值的51%、72%、84%,混合均匀度33%处理组Pb浸出浓度则分别升至理论值的38%、71%、81%.而Al³⁺无法与Pb²⁺竞争PO₄^3-,甚至对土壤Pb具有显著活化效果.Cu²⁺对Pb也具有一定的活化效果,因此,需控制Cu²⁺投加量以寻求活化效果与优化作用的最佳平衡点.