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活性黑5脱色菌的固定化及其处理染料废水的应用研究

作　者: 丁丽娜
导　师: 陈亮
学　校: 东华大学
专　业: 环境工程
关键词: 活性黑5 Enterobactor sp.S8 固定化细胞丝瓜瓤脱色
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

论文以实验室前期筛选的活性黑5高效脱色菌-Enterobactorsp.S8为研究对象,分别采用海藻酸钠、聚乙烯醇、丝瓜瓤三种固定化载体对其进行固定化研究,得出各自最优的固定化条件。在此基础上比较了三种固定化细胞对模拟染料废水的处理效果,并比较其在处理活性黑5废水时微观形态的变化情况,得出丝瓜瓤为最优的固定化载体。最后将丝瓜瓤固定化Enterobactor sp.S8投加到厌氧序批式反应器中(即AnSBR系统),研究了强化投菌对系统去除活性黑5的影响,并比较了强化系统中投加的高效菌和原有菌在不同运行阶段对活性黑5的降解作用。首先利用海藻酸钠将Enterobactor sp.S8包埋制成固定化细胞,并对活性黑5进行脱色研究。对该菌种的最优固定化条件和在此条件下的脱色性能进行研究,研究了该固定化菌体的重复利用和动力学实验。结果表明,制备固定化颗粒的最优条件为海藻酸钠浓度3%,CaCl2浓度3%,包埋剂量与菌体量之比1：1,钙化时间16 h,且适宜的活性炭添加能使脱色率增加。脱色最适宜的pH值、温度分别为7.0和30℃。固定化菌体可多次重复利用,经7次重复利用后,脱色率仍达75.96%。该固定化菌体对不同初始浓度活性黑5的脱色符合二级反应动力学方程。其次利用聚乙烯醇对Enterobactor sp.S8进行包埋制成固定化细胞,并对活性黑5进行脱色研究。考察了Enterobactor sp.S8的固定化操作条件和固定化细胞使用条件,研究了该固定化菌体的重复利用实验。结果表明,制备固定化颗粒的最优条件为PVA浓度10%,添加剂SA浓度1%,液菌比为20,交联剂为4℃的含1%CaCl2的饱和硼酸,交联时间为24h。最优脱色条件为反应温度30℃,反应体系pH值为7,反应时间为30h。固定化菌体可重复使用3次,脱色率都在70%以上。然后利用植物载体丝瓜瓤对Enterobactor sp.S8进行固定,并对活性黑5进行脱色研究。探讨了固定化菌体的菌龄、菌量、pH值、温度对染料脱色的影响。研究了该固定化菌体的重复利用和动力学实验。结果表明,最佳脱色条件为：菌龄3 d、接菌量2%、温度30℃、pH 6.0。该固定化菌体对不同初始浓度活性黑5的脱色符合二级反应动力学方程。经9次重复利用后的该固定化菌体,其脱色率仍达76.8%。在优化实验条件下,根据降解3d前后的紫外-可见光谱图分析可知,活性黑5并非完全被降解为CO2和H2O,而是生成一些小分子有机中间体。在此基础上,分别用海藻酸钠,聚乙烯醇(PVA)和丝瓜瓤作为载体固定Enterobactor sp.S8,比较其在处理活性黑5废水时微观形态的变化情况。通过扫描电子显微镜(SEM)对固定化Enterobactor sp.S8的微观形态进行观察,发现海藻酸钠在处理含活性黑5废水时容易溶解,用PVA作为载体时,由于细胞被包埋在PVA内部,和底物的接触时扩散阻力较大,因而废水中COD的去除效率较低。而用丝瓜瓤固定化细胞,不仅简便易行,而且对废水COD的去除效果也较好。最后将丝瓜瓤固定化Enterobactor sp.S8投加到厌氧序批式反应器中(即AnSBR系统),研究了强化投菌对系统去除活性黑5的影响,并比较了强化系统中投加的高效菌和原有菌在不同运行阶段对活性黑5的降解作用。结果表明,投加高效菌种能够缩短AnSBR系统处理活性黑5的启动时间,增强其耐负荷冲击的能力,不加固定化菌的对照系统可耐受67 mg·L-1活性黑5负荷冲击,而以0.5%,1%,1.5%和2%投加固定化菌的强化AnSBR系统则可分别耐受180,280,280,280 mg·L-1的活性黑5负荷冲击。AnSBR强化系统运行初期对活性黑5的去除主要靠固定化高效菌的作用,运行一个月后,原有菌和投加菌对活性黑5都具有很强的降解作用。

全文目录

摘要  5-8
ABSTRACT  8-13
第一章绪论  13-29
  1.1 我国印染行业污染现状  13
  1.2 印染废水的特征及其危害  13-15
    1.2.1 印染废水的特征  13-14
    1.2.2 印染废水的危害  14-15
  1.3 印染废水的传统处理方法  15-17
    1.3.1 好氧生物处理技术  15-16
    1.3.2 厌氧生物处理技术  16
    1.3.3 厌氧-好氧生物处理技术  16-17
  1.4 生物强化技术及其在印染废水处理中的应用  17-19
  1.5 固定化技术的研究进展  19-26
    1.5.1 固定化技术概况  19-20
    1.5.2 固定化酶或细胞的载体  20-22
    1.5.3 固定化方法  22-24
    1.5.4 影响固定化的重要因素  24-25
    1.5.5 固定化细胞技术在印染废水处理中的应用  25-26
  1.6 课题的研究目的及其现实意义  26-27
  1.7 主要研究内容  27-29
第二章活性黑5 脱色菌的海藻酸钠固定化及其脱色性能研究  29-39
  2.1 材料与方法  29-32
    2.1.1 实验仪器和试剂  29-32
    2.1.2 固定化细胞的制备  32
    2.1.3 固定化细胞的重复脱色实验  32
    2.1.4 扫描电镜(SEM)分析  32
  2.2 结果与讨论  32-38
    2.2.1 脱色菌固定化条件的优化及其影响因素研究  32-35
    2.2.2 固定化菌株对染料脱色反应动力学分析  35-37
    2.2.3 固定化细胞的连续使用  37-38
  2.3 小结  38-39
第三章聚乙烯醇包埋脱色菌Enterobactor sp.S8的研究  39-46
  3.1 材料与方法  39
    3.1.1 菌株S8的培养及收集  39
    3.1.2 固定化细胞小球的制备  39
    3.1.3 固定化细胞脱色实验  39
  3.2 结果与讨论  39-45
    3.2.1 固定化条件的选择  39-42
    3.2.2 固定化细胞使用条件选择  42-45
  3.3 结论  45-46
第四章丝瓜瓤固定化脱色菌Enterobactor sp.S8对活性黑5的脱色研究  46-54
  4.1 材料和方法  46-47
    4.1.1 材料  46
    4.1.2 实验方法  46-47
  4.2 结果与分析  47-53
    4.2.1 染料脱色的影响因素研究  47-50
    4.2.2 固定化菌体重复脱色的测定  50-51
    4.2.3 丝瓜瓤固定化Enterobactor sp.S8对活性黑5脱色的动力学  51-52
    4.2.4 紫外-可见光谱图分析和降解机理初探  52-53
  4.3 结论  53-54
第五章固定化脱色菌Enterobactor sp.S8在降解废水时微观形态的观察和比较  54-60
  5.1 材料与方法  54-55
    5.1.1 菌种培养  54
    5.1.2 固定化Enterobactor sp.S8  54
    5.1.3 废水处理与分析  54-55
    5.1.4 固定化细胞微观形态观察  55
  5.2 实验结果与分析  55-59
    5.2.1 固定化细胞的微观形态  55-57
    5.2.2 固定化Enterobactor sp.S8处理废水的效果  57-59
  5.3 结论  59-60
第六章丝瓜瓤固定化Enterobactor sp.S8强化厌氧SBR系统治理染料废水  60-66
  6.1 材料与方法  60-61
    6.1.1 活性黑5降解高效菌种的来源  60
    6.1.2 固定化细胞的制备  60
    6.1.3 AnSBR反应器投菌方案  60
    6.1.4 分析方法  60-61
  6.2 结果与讨论  61-65
    6.2.1 AnSBR投菌强化系统及其对照系统对活性黑5去除效果  61-62
    6.2.2 不同投菌量对系统去除效果的影响  62-64
    6.2.3 AnSBR运行不同阶段固定化细胞与悬浮污泥降解活性黑5能力比较  64-65
  6.3 结论  65-66
第七章结论与建议  66-69
  7.1 结论  66-67
  7.2 建议  67-69
参考文献  69-73
攻读硕士学位期间的主要学术成果  73-74
致谢  74

活性黑5脱色菌的固定化及其处理染料废水的应用研究

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