好氧反硝化細(xì)菌包埋固定化微膠囊特性研究.pdf

1、水體富營養(yǎng)化是我國當(dāng)今水環(huán)境面臨的重大問題，氮素是主要的污染因子。由于傳統(tǒng)的生物脫氮工藝存在著自養(yǎng)硝化細(xì)菌得不到生長優(yōu)勢、難維持較高的生物濃度、投資和運行費用較高及容易造成二次污染等諸多弊端，因而開展新型生物脫氮理論和技術(shù)的研究已成為必然。其中好氧反硝化工藝由于具有處理效果好、處理流程得到簡化、占地面積小等優(yōu)點而受到廣泛關(guān)注。近年來發(fā)展出在有氧條件下進行的同步硝化/反硝化的污水處理脫氮系統(tǒng)，為生物脫氮技術(shù)提供了一條嶄新的思路。
　

2、　本文針對一批來自黑龍江省環(huán)境生物技術(shù)重點實驗室的具有較高好氧反硝化活性的菌株G1、G2、G3、G4和G5的硝氮去除活性進行對比性研究，從中選擇出硝氮去除活性最高、pH耐受范圍最強的G3菌株，對G3菌株的好氧反硝化特性進行研究，結(jié)果顯示，G3以丁二酸鈉為碳源，在完全好氧的條件下可高效地進行硝酸鹽呼吸，硝氮去除率最高可達(dá)到99.9％，并只產(chǎn)生少量的NO2－-N累積，反硝化過程發(fā)生在對數(shù)生長期，其培養(yǎng)特征為氧化還原電位降低和反硝化產(chǎn)堿。

3、r>　　在同步硝化/反硝化的污水處理脫氮系統(tǒng)運行過程中，所投加的高效脫氮菌體往往容易流失，導(dǎo)致處理效果降低，從而成為制約這一新型脫氮工藝的瓶頸。應(yīng)用固定化微生物技術(shù)將篩選所得的高效脫氮菌固定于特定的載體上，可使其在保持較高脫氮活性的基礎(chǔ)上，提高局部菌體密度，最大限度地降低菌體流失，使系統(tǒng)能夠高效、穩(wěn)定地運行。
　　本文采用海藻酸鈉/CaCl2包埋固定法對高效好氧反硝化菌株G3進行固定，并在不同環(huán)境溫度培養(yǎng)條件下對得到的G3海藻酸鈣

4、固定化微球(以下簡稱G3-1)的穩(wěn)定性及好氧反硝化效能進行考察，研究結(jié)果顯示：在溫度為25℃、pH7.0、轉(zhuǎn)速140rpm的培養(yǎng)條件下，G3-1在培養(yǎng)48h后雖然能夠穩(wěn)定存在，并且硝氮去除率達(dá)到了峰值75.4%，但此時G3-1開始出現(xiàn)破損跡象，因此需要對這種傳統(tǒng)的微生物固定化方法進行改良。
　　本文采用高分子材料左旋聚賴氨酸，引用層層自組裝技術(shù)對傳統(tǒng)的海藻酸鈉/CaCl2包埋固定法進行改良，確定了最佳組裝層數(shù)與組裝量，制備了菌株G

5、3的12層固定化微膠囊(以下簡稱G3-12)，并在上述不同環(huán)境溫度培養(yǎng)條件下對其穩(wěn)定性及好氧反硝化效能進行考察，結(jié)果顯示，在溫度為25℃、pH7.0、轉(zhuǎn)速140rpm的培養(yǎng)條件下，G3-12可以穩(wěn)定存在，耐溫性顯著提高，加固效果明顯，硝氮去除率可達(dá)到68.5%，與G3-1在此條件下達(dá)到的75.4%相當(dāng)，說明層層自組裝的加固并沒有對菌株的活性產(chǎn)生抑制作用。采用SEM對G3-12進行觀察，結(jié)果顯示，組裝所用的PLL與ALG在G3-1內(nèi)核表面

6、形成一層清晰可見的薄膜，G3-12的外表面光滑，而微膠囊內(nèi)部的海藻酸鈣部分形成束狀纖維，這種結(jié)構(gòu)能夠為包埋的菌體提供合適的吸附位點，利于營養(yǎng)物質(zhì)的傳輸；培養(yǎng)48h后，外表面的薄膜有脫落現(xiàn)象，微膠囊在水中可以實現(xiàn)緩釋作用，這可能是由于好氧菌的趨氧性生長，使菌體朝微膠囊外表面聚集而對微膠囊造成的脹性壓力所引起的，由此可見通過這種方法制得的微膠囊不僅可以根據(jù)實際需要，通過控制組裝參數(shù)來控制微膠囊的使用壽命，還可用于固定化微生物傳質(zhì)模型的研究。