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光合细菌菌体分离回收以及实现啤酒废水资源化的研究

作　者: 戴晓
导　师: 张光明
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 市政工程
关键词: 光合细菌Z08 菌体分离污水资源化啤酒废水
分类号: X703.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

自20世纪60年代以来,光合细菌因其在处理高浓度有机废水中存在效率高、能耗低、无需污泥处置以及同时回收能够产生高价值营养物质的菌体等优势,在污水处理及资源化领域逐步得到推广应用。在污水处理与菌体资源化之间,需要进行菌体分离,而关于菌体分离的研究并没有太多文献报道。本课题采用前期工作中分离出的一株球形红假单胞菌(Rhodobacter Sphaeroides)Z08做为实验材料,通过研究不同菌水分离方法并针对高效的分离方法进行操作工艺优化,以寻找一种高效、高纯度的菌水分离技术,以达到分离后的污水达标排放或进行后处理,同时实现回收菌体的资源化的目的。在此基础上还初步探讨了光合细菌对啤酒废水的处理情况和菌体分离效果。通过对Z08进行固定化、混凝和超滤三种不同分离方法的研究,结果表明固定化光合细菌固定效果差;混凝剂在用量为1000—5000 mg/L时,分离效果最好,可达51%—92%,但因混凝剂用量大,无法达到工程实际应用的水平,且大量的混凝剂用量会对环境造成二次污染等影响;而超滤膜分离既能够达到99%的高分离率,又能够减少菌体在分离过程中受到的污染。在840mg/L的干重条件下,超滤分离最优压力为0.02 MPa,分离时间24 h,分离入水量为55 L/h,平均通量为16 L/m2?h,反冲洗压力0.2 MPa,流量55 L/h,反冲洗时间5 min。24 h能够分离58.78 L菌液,分离高纯度光合细菌50000 mg。膜反冲洗过程采用分离后的出水,总用水量5 L。膜运行产水量远大于反冲洗用量,能够自给自足进行反冲洗,无需另外提供水源。在啤酒废水COD浓度为3000—5000 mg/L时,利用Z08处理该啤酒废水的最优条件为:白天厌氧,夜晚好氧,F/M为2,停留时间为72h;光合细菌Z08在啤酒废水处理中菌体增长39%,COD去除率91%。由于Z08沉降性较差,反应后期通过膜分离手段将菌体分离,新增菌体用于资源化回收,其余菌体重新进入反应器处理啤酒废水。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-17
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 光合细菌简介  11-12
    1.2.1 光合细菌的定义、形态及分类  11
    1.2.2 光合细菌的营养功能及资源化应用  11-12
  1.3 光合细菌的研究现状  12-15
    1.3.1 光合细菌处理废水  12-13
    1.3.2 光合细菌高价值产物的研究  13
    1.3.3 光合细菌资源化的研究  13-15
  1.4 课题研究目的和内容  15-16
    1.4.1 课题研究目的  15-16
    1.4.2 课题研究内容  16
  1.5 课题来源  16-17
第2章试验设备和分析方法  17-25
  2.1 实验器材  17-18
  2.2 实验试剂  18
    2.2.1 纯培养所需药剂  18
    2.2.2 混凝分离光合细菌所需药剂  18
  2.3 实验材料  18-19
    2.3.1 菌种  18-19
    2.3.2 载体  19
    2.3.3 超滤膜  19
  2.4 分析方法  19-20
  2.5 实验方法  20-25
    2.5.1 光合细菌的纯培养  20
    2.5.2 光合细菌Z08 固定化  20-21
    2.5.3 光合细菌Z08 混凝分离  21
    2.5.4 光合细菌Z08 超滤膜分离  21-23
    2.5.5 光合细菌Z08 处理啤酒废水  23-25
第3章光合细菌不同分离方法可行性研究  25-32
  3.1 固定化分离光合细菌  25-27
    3.1.1 光合细菌在固相和液相的生长情况  25-26
    3.1.2 光合细菌Z08 无法大量固定化的原因分析  26-27
  3.2 混凝分离光合细菌  27-30
    3.2.1 混凝分离光合细菌分离率  28-29
    3.2.2 液相Zeta 电位的变化  29-30
    3.2.3 大剂量混凝剂投量的原因分析  30
  3.3 膜分离光合细菌  30-31
  3.4 本章小结  31-32
第4章超滤膜分离光合细菌的操作优化  32-39
  4.1 膜操作条件设计与优化  32-35
    4.1.1 进水流量优化  32-34
    4.1.2 压力和反冲洗周期  34-35
  4.2 反冲洗设计  35-37
  4.3 产水量与分离菌量估算  37-38
  4.4 本章小结  38-39
第5章光合细菌啤酒废水资源化初探  39-48
  5.1 不同环境条件下光合细菌处理啤酒废水效果及菌体产量研究  39-43
    5.1.1 光照厌氧条件  39-40
    5.1.2 自然光照微好氧条件  40-41
    5.1.3 黑暗好氧条件  41-42
    5.1.4 三种环境条件的最优选择组合  42-43
  5.2 光合细菌在不同F/M 下处理啤酒废水  43-47
    5.2.1 F/M 值对啤酒废水COD 降解的影响  43-45
    5.2.2 F/M 值对啤酒废水降解过程中Z08 菌量增长的影响  45-46
    5.2.3 光合细菌啤酒废水处理后菌体分离回收  46-47
  5.3 本章小结  47-48
结论  48-49
参考文献  49-57
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果  57-59
致谢  59

光合细菌菌体分离回收以及实现啤酒废水资源化的研究

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