活性污泥中絮凝劑產(chǎn)生菌的篩選及培養(yǎng)條件優(yōu)化

耿振香 ， 宋丹丹

(太原工業(yè)學(xué)院環(huán)境與安全工程系，山西 太原 030008)

活性污泥中絮凝劑產(chǎn)生菌的篩選及培養(yǎng)條件優(yōu)化

耿振香 ， 宋丹丹

(太原工業(yè)學(xué)院環(huán)境與安全工程系，山西 太原 030008)

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中從36株菌中篩選出一株絮凝活性較高的菌，編號(hào)為M-4。隨后采用單因素實(shí)驗(yàn)，得到其最適的碳源為葡萄糖，最適氮源為尿素，最適碳氮比為25:1。利用正交實(shí)驗(yàn)進(jìn)行培養(yǎng)條件優(yōu)化，得到最適合這株霉菌培養(yǎng)的培養(yǎng)條件組合為溫度30℃，pH值8.01，搖床轉(zhuǎn)速100r/min，培養(yǎng)時(shí)間48h。將培養(yǎng)基的成分及培養(yǎng)條件優(yōu)化后所測(cè)得M-4菌株產(chǎn)生的絮凝活性為88.4%，對(duì)于高嶺土懸濁液的絮凝效果很好，并且絮凝速度也很快，對(duì)于污水處理等其他行業(yè)有很大的應(yīng)用前景。

活性污泥；凝劑；篩選；條件優(yōu)化

本文采用澆注平板法[1]與平板劃線法[2]對(duì)活性污泥中的微生物進(jìn)行純化，并經(jīng)過(guò)初篩復(fù)篩篩選出絮凝活性最高的菌株，并對(duì)該菌株的培養(yǎng)基成分與培養(yǎng)條件進(jìn)行優(yōu)化后得到最佳的培養(yǎng)基成分及培養(yǎng)條件。這樣就可以得到菌株最佳生產(chǎn)絮凝劑的條件，以便于得到對(duì)于污水及其他廢水處理效果好的微生物絮凝劑。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

生化培養(yǎng)箱：LRH-250-A，廣東醫(yī)療器械廠；

可見分光光度計(jì)：T6新悅，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；

pH計(jì)：雷磁PHS-3C型，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司。

菌種來(lái)源：太原市排水管理處污水凈化二廠二沉池污泥。

高嶺土懸濁液：稱取4.0g150目的高嶺土倒入250mL燒杯中，加入適量蒸餾水?dāng)嚢璨⑥D(zhuǎn)移至1000mL容量瓶中，加水至刻線。

CaCl2溶液：稱取無(wú)水CaCl21.0g于燒杯中，用量筒量取100mL蒸餾水倒入量筒中，并用玻璃棒攪拌至完全溶解即配制成濃度為1%的CaCl2溶液。

HCl溶液：1.0mol/L；

NaOH溶液：4.0 mol/L；

牛肉膏，蛋白胨，葡萄糖，高嶺土，NaCl，K2HPO4，KH2PO4，可溶性淀粉等。

實(shí)驗(yàn)所用廢水為模擬廢水樣品；

實(shí)驗(yàn)所用試劑均為分析純；

實(shí)驗(yàn)用水為二級(jí)水。

1.2 菌株篩選

1.2.1 篩選流程

從活性污泥中篩選絮凝劑產(chǎn)生菌的流程見圖1。

1.2.2 菌種初篩

將單菌落分別接種到滅過(guò)菌的液體培養(yǎng)基中，溫度設(shè)置在30℃，搖床轉(zhuǎn)速為120r/min，恒溫振蕩培養(yǎng)48h后，吸取菌液到配制好的4g/L的高嶺土懸濁液中，觀察其形成的礬花情況與絮凝速度，挑選出絮凝速度快并且形成大量礬花的菌株作為復(fù)篩菌株。

圖1 絮凝劑產(chǎn)生菌篩選流程圖

1.2.3 菌種復(fù)篩

將經(jīng)過(guò)初篩的菌株，依次接種到液體培養(yǎng)基中，在30℃下，搖床轉(zhuǎn)速設(shè)置為120r/min，培養(yǎng)48h后測(cè)定絮凝活性，篩選出絮凝活性最高的菌株[3]。將這株菌作為以后實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)菌株。

1.2.4 絮凝活性測(cè)定方法

測(cè)定方法為絮凝活性高嶺土測(cè)定方法。用天平稱取0.4g高嶺土倒入燒杯中，并加入60mL蒸餾水，再加入5mL 1%CaCl2溶液，吸取培養(yǎng)液2mL(空白加入2mL未接種的液體培養(yǎng)基)加入燒杯中并定容到100mL，用玻璃棒攪拌1min，靜置5min，吸取上清液并設(shè)置波長(zhǎng)為550nm測(cè)定其吸光度。

E/%=(A-B)/A×100%

式中:E——絮凝活性；

A——空白上清液的吸光度；

B——加入菌液絮凝處理后的上清液吸光度。

1.3 培養(yǎng)條件優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

1.3.1 培養(yǎng)基成分優(yōu)化

篩選出高效的菌株以后，利用通用液體培養(yǎng)基，分別改變培養(yǎng)基中的碳源，氮源以及碳氮比，進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，盡量控制其他條件保持不變，培養(yǎng)基以通用液體培養(yǎng)基為基礎(chǔ)，菌株采用復(fù)篩菌株M-4，分別等量改變液體培養(yǎng)基中的碳源，氮源，碳氮比，在30℃，搖床轉(zhuǎn)速為120r/min恒溫震蕩培養(yǎng)48h后測(cè)定絮凝活性。

(1)實(shí)驗(yàn)選用的碳源為：葡萄糖，淀粉，乙醇，苯酚，氨基酸。

(2)實(shí)驗(yàn)選用的氮源為：蛋白胨，NaNO3，尿素，NH4Cl，酵母膏。

(3)實(shí)驗(yàn)中選用的碳氮比為：15:1 ，20:1，25:1，30:1，35:1。

1.3.2 培養(yǎng)條件正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)中研究的四個(gè)影響因素為培養(yǎng)溫度，pH值，搖床轉(zhuǎn)速及培養(yǎng)時(shí)間。采用正交設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。影響因素及水平表見表1。

表1 影響因素及水平表

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 篩選結(jié)果

實(shí)驗(yàn)中經(jīng)過(guò)分離純化一共得到36株菌，將36株菌進(jìn)一步培養(yǎng)后進(jìn)行初步篩選后得到10株絮凝活性較好的菌。將這10株菌分別接種到液體培養(yǎng)基培養(yǎng)后測(cè)定各自的絮凝活性，從中篩選出一株絮凝活性較高的菌株，編號(hào)為M-4。

2.2 培養(yǎng)基成分優(yōu)化結(jié)果

對(duì)于菌株M-4，分別用不同的碳源，氮源，碳氮比代替液體培養(yǎng)基中的相應(yīng)成分進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)條件與初篩相同，測(cè)定培養(yǎng)后的絮凝活性，得到最佳碳源為葡萄糖，氮源為尿素，碳氮比為25:1。論文中著重討論經(jīng)過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)加入不同碳源，氮源以及不同碳氮比下對(duì)于菌株M-4絮凝活性的影響并選擇最佳的碳源，氮源及碳氮比。分別用不同的碳源，氮源，碳氮比代替液體培養(yǎng)基中的相應(yīng)成分進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)條件與初篩相同。分別測(cè)定培養(yǎng)后的絮凝活性，得到最佳碳源為葡萄糖，氮源為尿素，碳氮比為25:1。

2.3 正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在經(jīng)過(guò)培養(yǎng)基成分優(yōu)化后，采用優(yōu)化后的液體培養(yǎng)基進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中采用三因素四水平正交[4]設(shè)計(jì)表進(jìn)行培養(yǎng)條件優(yōu)化，正交設(shè)計(jì)表見表2。

表2 培養(yǎng)條件正交設(shè)計(jì)表

表2(續(xù))

經(jīng)過(guò)正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，采用三因素四水平得到適合M-4菌株的最佳培養(yǎng)條件為組合8：培養(yǎng)溫度30℃，pH值8.01，搖床轉(zhuǎn)速為100r/min，培養(yǎng)時(shí)間為48h。

通過(guò)計(jì)算各個(gè)因素的K值后，可以確定各個(gè)因素的最佳水平，再計(jì)算R值，根據(jù)R值的大小比較，得到四個(gè)因素的主次順序依次為pH，搖床轉(zhuǎn)速，培養(yǎng)時(shí)間，溫度。

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)從活性污泥中篩選出的微生物絮凝菌株M-4，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：最適宜的碳源為葡萄糖，氮源為尿素，碳氮比為25:1；培養(yǎng)條件的最佳組合為，即溫度為35℃，pH值為8.01，搖床轉(zhuǎn)速為100r/min，培養(yǎng)時(shí)間為72h。在選擇的最佳條件下，微生物絮凝對(duì)水樣中懸浮物的去除效率達(dá)到88%。微生物絮凝劑作為一種新型的處理污水方法，其成本低，無(wú)二次污染對(duì)于環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，在廢水處理行業(yè)中都有很大的應(yīng)用前景。

[1] 柯芝蘭. 微生物絮凝劑產(chǎn)生菌的篩選及培養(yǎng)條件優(yōu)化[D].長(zhǎng)沙: 中南林業(yè)科技大學(xué), 2007: 30-45.

[2] 王亞?wèn)|. 天然防腐劑對(duì)茶干致腐菌抑制作用及其機(jī)理的研究[D]. 合肥：合肥工業(yè)大學(xué), 2009: 15-30.

[3] 鮑立寧. 微生物絮凝劑產(chǎn)生菌的篩選[J]. 安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào), 2009, 17(1): 72-74.

(本文文獻(xiàn)格式：耿振香 ， 宋丹丹.活性污泥中絮凝劑產(chǎn)生菌的篩選及培養(yǎng)條件優(yōu)化[J].山東化工，2016，45(02)：127-128，133.)

The Screen and the Optimization of Cultivation Conditions of Bacteria Producing Flocculant in Activated Sludge

Geng Zhenxiang， Song Dandan

(Department of Environmental and safety engineering，Taiyuan Institute of Technology,Taiyuan,Shanxi 030008，China)

One with high flocculating activity strain out of 36 strains of microorganisms, numbered M-4. Experiment results show that the optimum carbon source was glucose, the optimum nitrogen source for urea, and the optimum carbon-nitrogen ratio was 25:1 by using single factor experiment. We used orthogonal experiment to optimize culture conditions and get the optimum cultural conditions which combination was the temperature of 30℃, pH8.01, table speed 100r/min, incubation time for 48h. Under the conditions of optimized culture medium and cultivation, the experiment measured the flocculating activity of M-4 strains was 88.4%, the flocculation effect on kaolin suspension is very good and the flocculation speed is very fast. It has great application prospect for sewage treatment and other industries.

activated sludge, flocculant, screen, optimization

2015-12-14

耿振香(1971—)女，山西太谷人，碩士，副教授，從事專業(yè)：環(huán)境工程，研究方向：廢水處理及監(jiān)測(cè)。

X172

A

1008-021X(2016)02-0127-02