（安全技术及工程专业论文）微生物絮凝剂MBFA9培养基优化研究.pdf

查! ! 垄兰堡主兰堡垒查垒里! 坐里 s t u d y o nc u l t u r em e d i u m o p t i m i z i n g o fb i o f l o c c u l a n tm b f a 9 a b s t r a c t m b f a 9 ，ak i n do fb i o f l o c c u l a n tb e l o n g i n gt oa m y l o s ew i t h - c 0 0 。g r o u p ， w h i c hc a ne x e r t h i g h e f f e c to n m a n ys u s p e n s i o n s ，i sp r o d u c e db y b a c i l l u s m u c i l g n o n s n v a ta 9u n d e rs p e c i a lc o n d i t i o n s t h o u g h i th a s m a n ye x c e l l e n t p r o p e r t i e sc o m p a r i n g w i t ht r a d i t i o n a lc h e m i c a lf l o c c u l a n t s ，t h eh i g hc o s to fc u l t u r e m e d i u ma l w a y sl i m i t si t sp r a c t i c a la p p l i c a t i o n s o ，i ti sv e r yn e c e s s a r yt oo p t i m i z e t h ec u l t u r em e d i u mo fa 9a n dt h e ng e tam e t h o dt or e d u c et h ec o s to fa 9c u l t u r e m e d i u m f i r s t l y ，s o m es u b s t i t u t en i t r o g e ns u b s t a n c e s ，s u c ha sb e a nd r e g ，c o wb l o o d ， f i s hb l o o d ，b u l k yf i s hm e a la n df i n ef i s hm e a la r es t u d i e dr e s p e c t i v e l y t h er e s u l t s i n d i c a t et h a tt h em o r ec o a r s ef i b r i na n do r g a n i cc o m p o u n dn i t r o g e ns u b s t a n c e s i n c l u d e ，t h ew o r s em b f a 9 a f f e c t so nk a o l i ns u s p e n s i o nb e c a u s et h o s em a s sa r en o t f i tf o ra 9b yc o m p a r i n gf l o c c u l a t i n ge f f e c t sa n da n a l y z i n gc o m p o n e n t so fe a c h s u b s t a n c e o nt h e c o n t r a r y ，t h e s u b s t i t u t e n i t r o g e n w i t hl o wf i b r i na n d h i g h a l b u m e nc o n t e n tc a np r o v i d e p l e n t yn i t r o g e n f o ra 9 f i s hb l o o di st h e p e r f e c t n i t r o g e nf o ra 9 t op r o d u c em b f a 9b e c a u s eo fm a n y a d v a n t a g e s ，s u c ha sb e i n gt h e w a s t eo ff i s hp r o c e s s ，h a v i n ga b u n d a n tn i t r o g e ne l e m e n t ，m a n yn o u r i s h m e n t sa n d o t h e rm i c r o e l e m e n t s ，w h i c ha r ei n d i s p e n s a b l et oa 9 s e c o n d l y ，t h ep a r t i c u l a ro p t i m i z i n ge x p e r i m e n to n f i s hb l o o di s d e s i g n e d e s t i m a t e db yf l o c c u l a t i n gr a t eo fk a o l i ns u s p e n s i o n t h eb e s td i r e c t i o n ( ) o fa 9 c u l t u r em e d i u mi sc o n f i r m e d ：c o r n s t a r c h1 5 ，f i s hb l o o do 7 6 ，n a c lo 0 1 ，t a pw a t e r 1 0 0 m 1 t h eb e s t c u l t u r i n gc o n d i t i o n s i sa l s o o b t a i n e d ：c u l t u r i n gt i m e 7 2h o u r s ， c u l t u r i n gt e m p e r a t u r e2 8 - 3 0 c ，r o t a t i n gs p e e d1 4 0 - 1 6 0 r p m ，p h7 - 8 ，c u l t u r e m e d i u mw i t h o u ts t e r i l i z a t i o n f l o c c u l a t i n gr a t eo fk a o l i n s u s p e n s i o n c a nr e a c h 9 5 9 w i t ho 0 5 m l lo fm b f a 9d o s a g eo n l y a s r e p l a c i n gy e a s ta n dd i s t i l l e d w a t e rb yf i s hb l o o da n dt a pw a t e r , a n dn ou s i n gk 2 h p 0 4a n dm g s 0 4 7 h 2 0 ，c u l t u r e m e d i u mw i t h o u tb e i n gs t e r i l i z e da n da d j u s t i n gp h ，m b f a 9 sc o s tc a nb er e d u c e d m a r k e d l y f o re x a m p l e ，t h ec o s to ft h eo p t i m i z e dc u l t u r em e d i u mi so n l yt h e1 1 4 a n d1 4o fy e a s ta n db e a nc u l t u r em e d i u mr e s p e c t i v e l yw i t h2 1 1r m b p e rt o n m b f a 9 m e r e l y l a s t l y ，t h ef l o c c u l a t i n ge x p e r i m e n t so nt h r e ek i n d so fw a s t ew a t e ra r es t u d i e d u s i n gm b f a 9 t h e r e s u l t si n d i c a t et h a tm b f a 9h a se x c e l l e n te f f e c to nt h ew a s t e i i i 东北大学硕士学位论文a b s t r a c t w a t e rw i t h h i g h s sc o n t e n ta n dc a na l s or e m o v ei n d i s c e r p t i b l ec o d t h eb e s t o p e r a t i n gt e m p e r a t u r es h o u l db e1 8 c _ 2 0 。c t h ef l o c c u l a t i n gr a t e so fs s c a nr e a c h 9 6 2 a n d8 1 7 f o rr a i nw a t e ra n dh o u s e h o l dw a s t ew a t e r a n dt h er e m o v i n gr a t e s o fc o dc ar le x c e e d6 0 a n d 4 3 r e s p e c t i v e l y k e y w o r d s ：b i o f l o c c u l a n tm b f a 9s u b s t i t u t e dn i t r o g e ns o u r s er a i nw a t e r h o u s e h o l dw a s t ew a t e r 一 声明户明 本文声明所呈交的学位论文是在导师指导下完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包括本人获得其他学位而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所作的任何贡献均己在论文中作了明确的说 明并表示谢意。 本人签名：稆夺毒 日期：西d 争f - 岁 东北大学硕士学位论文第一章绪论 1 绪论 水是极为宝贵而又有限的自然资源，地球上存在的总水量约为1 3 7 1 0 9 k m 3 ，其中海水约占9 7 3 ，淡水仅占2 7 ，是人类赖以生存和发展经济的 物质基础，也是人类生存、发展的制约条件。 随着工业的发展和人民生活水平的不断提高，各种污水量也相应增加，不 论生活污水还是工业废水都必须经过处理才能排放或重复使用，因此，不同的 场合都要求利用各种水处理技术对废水加以适宜处理。 环境工程意义上的水处理方法繁多，工艺特点各异，不论采取物理的、化 学的或生化的水处理技术，都应采用适当的工艺，依次去除污水中不同的污染 物。其中，絮凝沉淀是应用广泛、经济方便的实用水处理操作单元技术，广泛 应用于给水、工业废水、城市污水及污泥脱水等处理过程中，既可以作为一级 处理技术，又可以作为二级处理的辅助技术。 1 1 絮凝技术简述 1 1 1 絮凝技术基本原理 絮凝技术的基本原理是：由于某些大分子物质具有链状结构，且链上分布 着具备“特殊”捕获能力的多种官能团，该大分子物质的链状结构在水中充分 伸展时，可以通过复杂的物理、化学和物化的作用捕获污水中的悬浮物和胶体 物质，以空间“架桥”的形式形成大的絮团，然后通过沉淀、浮上或过滤的方 法从污水中去除。 絮凝技术在表观上降低污水浊度、恢复污水颜色的同时，极大地降低了污 水中s s 、颗粒或胶体状c o d 以及不溶性p 等多项污染指标，由于具有操作简 单、价格便宜、运行高效等特点，已广泛应用于水处理领域，尤其是各种污水 处理的预处理阶段。 絮凝效果好坏的关键不仅由诸多操作因素决定，更重要的是取决于絮凝剂 种类的选择，不存在万能的絮凝剂，污染类型、污染物性质和污水产生途径的 不同都将不同程度影响絮凝剂的选择及絮凝效果。 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 2 絮凝剂分类 絮凝剂是一类能使不同相混合液中的微细颗粒凝聚、沉降或彼此产生明显 分离界面的物质。按照絮凝剂的来源及其性质，可将常用的絮凝剂分为三类： 无机絮凝剂、合成有机高分子絮凝剂和天然生物高分子絮凝剂【4 引。 无机絮凝剂主要是铁盐和铝盐，如亚硫酸铁、硫酸铁、氯化铁、硫酸 铝及其聚合物等。这类药剂在使用过程中耗量较大，并且具有一定的腐蚀性和 毒性，对人类健康和生态环境会产生不利影响。资剃1 j 表明：水中铝含量高于 o 2 0 5 m g l 即可使鲑鱼致死；土壤中铝含量过高会影响植物生长，甚至死亡， 并随着农作物进入食物链，亦可影响人体健康，导致铝性脑病、铝性骨病和铝 性贫血病等，老年性痴呆病就是铝性脑病的一种。铁系絮凝剂的铁盐对金属有 腐蚀作用，可造成处理水中带有颜色，高浓度的铁也会对人类健康和生态环境 造成不利影响。 合成高分子絮凝剂如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸等，具有用量少，絮凝速 度快等优点，但由于合成这些聚合物的单体具有强烈的神经毒性，残余单体具 有“三致”效应1 2 3 i ( 致畸、致癌、致突变) ，且合成价格昂贵，因此应用范围 受到限制。 相比之下， 天然有机高分子絮凝剂】，如壳聚糖、淀粉衍生物、明胶等， 是从自然物质中提取并稍经化学改性处理的物质，这类絮凝剂无毒或低毒、无 二次污染，但絮凝活性低，单独用于絮凝净化效果不理想，因此，急需开发无 毒、无二次污染、处理效率高的絮凝剂。 微生物絮凝剂是利用生物技术，通过微生物发酵、抽提、精制而得到的一 种具有可生物降解性和安全性的新型、高效、无毒的水处理药剂，是天然高分 子絮凝剂的重要种类【42 ”。其独特的生物可降解性质缘于微生物絮凝剂特有的 机能性蛋白质及机能性多糖类物质【”，是无机或有机合成高分子絮凝剂所不具 备的。 目前报道的微生物絮凝剂产品不多，现有成果大多为实验室规模的。如： 东北大学环境工程实验室研究开发了m b f a 9 微生物絮凝剂：日本t s t s u h i s a n a k a m u r a 从活性污泥中分离出具有絮凝活性的生枝动胶杆菌 5 1 ；j u n j i n a k a m u r a 等人详细研究了酱油曲霉( a s p e r g i l l u ss o j a e ) 的絮凝性能，并确定 了该絮凝剂的絮凝物质为氨基己糖和蛋白质【6 】：h i r o a k it a k a g i 从拟青霉 ( p a e c i l o m y c e ss i p i 一1 ) 中分离出絮凝剂p f l 0 1 1 7 】：仓根隆一郎利用从土壤中 分离得到的红平红球菌( r h o d o c o c c u se r y t h r o p o l i s ) 产生的絮凝剂n o c 一1 处理 多种污水，取得了较好的效果【8 l ：k w o ng s 、e r e i n h a r d 、n l e v y 等相继开发 出了具有絮凝活性的微生物絮凝产品【9 】。 2 东北太学硕士学位论文 第一章 绪论 产微生物絮凝剂的菌种来自广阔的大自然中，资源极其丰富，获得的方法 也较简单，且其生长快，易于采取生物工程手段实现产业化，因此，微生物絮 凝剂是一类极具发展前途的水处理药剂。 1 2 微生物絮凝剂应用概况 微生物是形体微小( 8 0 ) 。 值得注意的是：本研究确定的优化培养基在不进行酸碱调节情况下，培养 前后p h 值为7 4 7 7 ，呈弱碱性，絮凝率在此p h 范围内呈现较高值，故可不 调节培养基的酸碱度。 培养液的p h 值随培养时间变化情况如表4 1 1 和图4 1 1 所示。 - 3 7 东北大学硕士学位论文第四章培养条件优化及m b f a 9 絮凝性能研究 表4 1 1 培养液p h 值随时间的变化 t a b l e4 1 1p ho fc u l t u r es o l u t i o nv s c u l t u r et i m e 注：培养液h j 量o 0 5 m l l 。 实验发现：培养液的p h 值随培养时间的延长变化不显著( p h i 7 - 8 ) ，表 明a 9 经过长时间培养，其代谢产物的p h 值变化不大，在此p h 值范围内， m b f a 9 可以维持较 高的絮凝活性。 根据邓述波、李 忠的实验结果：随培 养时间增加，培养液 p h 值有较大幅度的 降低。本实验中培养 液p h 值也有所下 降，但下降幅度较 小，两者之间现象不 同，其原因可能是： 以鱼血替代酵母膏 作为氮源培养a 9 ， 该菌种为适应新培 养基而发生了某些 生活习性的变化，原 来可能在对底物的 圈4 1 1 培养液p h 值随培养时间的变化 f i g 4 1 1c u l t u r es o l u t i o np h v s c u l t u r et i m e 代谢过程中产生有机酸物质，经过替代培养基驯化后，该生理过程减弱或基本 消失。 4 2 4 培养基灭菌实验 鱼血中富含蛋白质等热敏感性物质，而培养基灭菌是在高温、高压条件下 进行的，势必使这些物质改变原有特性，a 9 可能对改性后的营养物质产生结 构上的陌生或代谢的滞后，因此，培养基灭菌与否对絮凝率必将产生极大的影 响。 对培养基灭菌与否的实验结果见表4 1 2 和图4 1 2 。 3 r 东北大学硕士学位论文第四章培养条件优化及m b f a 9 整塑堕! ! 竺塞 表4 1 2 培养基灭菌和不灭菌对絮凝率的影响 t a b l e4 1 2f l o c c u l a t i n gr a t eo fc u l t u r es o l u t i o nu n d e rd i f f e r e n ts t e r i l i z a t i o nc o n d i t i o n 条件 絮凝率 培养基灭菌 培养基不灭菌 8 6 4 9 5 9 注：培养液用量o 0 5 m l l 。 通过培养基是否灭菌实验，发现：湿热灭菌( 1 2 1 2 0 m i n ) 后，鱼血培 养基产生絮状物， 颜色变暗绿；未灭 菌的鱼血培养基 颜色粉红，无絮状 物。表明：高温、 高压灭菌导致鱼 血成分改变。 经过长期实 验，在不进行培养 基灭菌且使用自 来水代替蒸馏水 的培养条件下，培 养液在冰箱中搁 置4 个月，外观及 l2 卜培养基灭菌：2 - 培养基未灭菌 图4 1 2 培养基灭菌与不灭菌的絮凝率对比 f i g 4 1 2f l o c c u l a t i n gr a t eu n d e rd i f f e r e n ts t e r i l i z a t i o nc o n d i t i o n 絮凝性能均无明显改变，说明a 9 菌在此条件下仍为优势菌群，繁殖能力及竞 争能力极强。 由以上实验初步得到优化的培养条件： 培养时间7 2 小时 摇床转速1 4 0 1 6 0 r p m 培养基不灭菌 4 3m b f a 9 耐热性研究 培养温度 p h 值 2 8 - 3 0 7 - 8 一般认为：微生物絮凝剂的热稳定性较差，为此，将m b f a 9 置于水浴中 加热，考察其热稳定性。 3 9 喜：伯柏舯m 0 g 僻球雕 东北大学硕士学位论文第四章培养条件优化及m b f a 9 絮凝性能研究 表4 1 3m b f a 9 的耐热性 t a b l e4 ：1 3t h e r m o s t a b i l i t yo fm b f a 9 w i t hf i s hb l o o da sn i t r o g e ns o u r c e 加i 司热m 时i n 。2 4681 01 21 4 1 61 82 02 2 絮篙率9 5 9 9 6 19 6 69 6 2 9 5 7 9 5 - 4 9 6o9 6 39 5 8 9 5 4 9 5 9 9 5 7 实验表明：m b f a 9 的耐热性较好，应用范围广泛。 辞 博 醛 聪 加热时间m in 图4 1 3m b f a 9 的加热时间与e 的关系 f i g 4 1 3r e l a t i o n s h i po ff l o c c u l a t i n gr a t ew i t hh e a t i n gt i m e 4 4 m b f a 9 培养成本分析 4 4 1 生产m b f a 9 原料的成本分析 原始培养基的成本见表4 1 4 所示。 表4 1 4 原始培养基原料所需成本 t a b l e4 1 4c o s to fc h e m i c a l su s e dt op r o d u c em b f a 9 玉米 成分 淀粉 k 2 h p 0 4酵母膏 m g s 0 4 7 h 2 0 n a c l 价格( k i t ) 1 4 0 08 5 0 0 7 4 0 0 01 7 0 0 6 6 0 原料量( k g t 絮凝剂)1 56 3 0 20 1 一些查! 垄! ! 茎堡型! ! ! 丝 ! ：丝! ：! 堑 4 0 东北大学硕士学位论文第四辛培养条件优化及m b f a 9 絮凝些! ! 堑塞 原始培养基原料所需总成本为：2 1 + 5 1 + 2 2 2 + 0 3 4 + 0 0 6 6 = 2 9 4 4 ( 元吨絮凝 剂) ，李忠以黄豆代替酵母膏所需原料成本为7 7 7 ( 元吨絮凝剂) 。 本研究确定的培养基的成本见表4 1 5 所示。 表4 1 5 鱼血为氮源的培养基原料所需成本 t a b l e4 1 5c o s to fs t u f ft op r o d u c em b f a 9w i t hf i s hb l o o da sn i t r o g e ns o u r c e 鱼血为氮源的培养基原料所需成本为：2 1 + 0 0 6 6 = 2 1 1 ( 元吨絮凝剂) 。分 别为酵母膏氮源培养基及黄豆氮源培养基原料成本的1 1 4 和1 4 。 3 5 0 3 0 0 2 5 0 蠢2 0 0 墨 浪1 5 0 1 0 0 5 0 0 日原始培养基李忠培养基日本研究培养基 图4 1 4 培养基原料成本比较 f i g 4 1 4c o m p a r i n g c o s to fc u l t u r em e d i u m 4 4 2 生产m b f a 9 其他费用的分析 在培养过程中取消了对培养基灭菌的步骤并用自来水取代蒸馏水，节省了 时间、电能及设备，对培养成本的降低做出了贡献。若进行大规模的工业化生 产，在培养基的制备过程中无需调节p h 值，既减少了工作量，又节省了酸碱 调节剂所需成本。 4 1 东北大学硕士学位论文第四章培养条件优化及m b f a 9 絮凝性能研究 4 5 本章小结 通过单因素实验和培养条件实验，确定了替代培养基中各组分的适宜用 量，改变了原始培养基的配方，利用鱼血作为替代氮源，无需外加k 2 h p 0 4 和 m g s 0 4 7 h 2 0 ； 在获得较好絮凝效果的前提下，优化了a 9 的各项培养条件，改善了 m b f a 9 的絮凝性能： 使用鱼血氮源大大降低了培养基的成本，为推进m b f a 9 的工业应用进程 做出了贡献。 4 2 东北大学硕士学位论文 第五章m b f a 9 处理实际污水的研究 5m b f a 9 处理实际污水的研究 m b f a 9 作为一种微生物絮凝剂，前人曾用其对印染废水、淀粉废水、粉 煤灰模拟废水及南湖公园湖水进行了絮凝处理，得到了较好的絮凝效果【5 。 为了进一步考察由鱼血替代酵母膏作为氮源生产的m b f a 9 对实际污水的 絮凝效果，本研究将以典型污染水体( 地表雨水和沈阳南运河水、生活污水) 为研究对象，以m b f a 9 对悬浮颗粒的去除率作为衡量絮凝效果的标准，考察 m b f a 9 的实效性，探索m b f a 9 的实践推广性。 5 1m b f a 9 处理地表雨水 地表水体是人类赖以生存的宝贵资源，其中便于利用的地表淡水仅占淡水 总量的o 0 1 4 ，其珍贵之处不言而喻。然而工农业的迅速发展导致大量、复 杂的污染物通过各种途径进入地表水体，有限的地表水资源正在遭受着不同程 度的污染，水体生态环境日益恶化，生物多样性遭到严重破坏【”。5 ”。 我国在今后相当长一个时期内仍将处于发展阶段，水污染是一个长期存在 的问题，截至1 9 9 3 年，我国有8 2 的河流和超过7 0 的湖泊已遭受不同程度 的污染，尽管已采取了一些控制措施，但因排入地表水的污染物生物降解性越 来越差，造成污染物在水体中长期累积，超出了湖泊、河流的自净能力。有毒 有机化合物通过农业灌溉、轻工业生产及人畜饮用进入食物链，危害人类身体 健康；营养元素的积累，引发水体富营养化，如太湖、巢湖、滇池等淡水湖泊， 作为当地的母亲湖，现在其水质已经降低到5 类以下水平，不仅影响了人类的 正常生活，还制约着经济的发展，污染地表水环境修复课题的解决已迫在眉睫。 地表水不同于地下水体，同后者相比，前者因完全裸露于外界环境中，更 缺乏保护。污染地表水体的特征是：污染途径多，包括近水农田农药化肥流失、 沿水区域居民厨房用水、生活垃圾排放、厂矿废水排放、交通工具油品泄漏、 旅游垃圾丢弃以及地表雨水等：流动性大，污染区域广，难以集中处理；水体 的不同深度污染物及溶解氧浓度不同；降雨过程具有晴储雨暴的特点，多数污 染地表水不属于重度污染水体，易受自然因素影响。 雨水在降落到地面的过程中，由于吸附大气中颗粒物及对地面的冲刷作 用，其悬浮颗粒物的含量很高。地表雨水由于具有季节性、突发性及复杂面源 污染的特征，如何处理是环境保护领域长期以来的课题之一。 4 3 东北大学硕士学位论文第五章m b f a 9 处理实际污水的研究 由于市政管网覆盖面积及污水处理厂的处理能力均有限，因此，对地表雨 水的处理多以就地处理、综合利用为指导思想进行设计。目前，国内外对地表 南水的处理技术集中在两个主要方面：小型高效的混凝、沉淀技术和地表雨水 生态治理技术。前者多见于发达国家的城镇、社区水处理回用，后者则是国内 刚刚兴起的城市污水革新技术。 混凝沉淀技术对于以s s 为主要污染指标的地表雨水而言无疑是有效的， 该技术占地面积小，运行方便，可根据需要设置为地下和半地下式结构，在居 民小区和小型城镇中具有一定的推广价值，但若进一步回用，则不可避免的存 在化学药剂二次污染问题：生态治理技术的优点是将处理和利用高度集成于一 体，如人工湿地、地下渗滤、氧化塘等工艺，不仅可以完成处理的任务，还同 时可利用地表雨水中的养分进行经济作物的养植，既达到了处理的目的，又获 得了经济效益，对于城市周边废弃土地或湖边、河边沿岸土地而言，可实现污 水处理、生态景观和提高土地价值的“三赢”目的，但该技术的成功是以利用 土地面积换取处理效果为基础的，在城市用地稀少和土地价格昂贵的客观现实 下，该技术在城市中是否具有推广价值有待探讨。 注意到地表雨水的主要污染指标为s s ，因此，利用微生物絮凝剂代替化 学药剂进行絮凝处理，不仅可能获得好的处理效果，还将最大限度的降低药剂 二次污染对环境带来的负面影响。 5 1 1 地表雨水水质分析 雨水污染指标随降雨时间、降雨强度、取样地点、汇流区域污染本底等多 种因素而呈现多样性。本实验地表雨水取自沈阳市青年公园东侧南运河岸，取 样点硬化路面面积稀少，植物覆盖度中等，本底污染物背景主要为s s 、行人 路遗垃圾、宠物粪便等。水样特征分析见表5 1 。 表5 1 实验用雨水水质测试结果 t a b l e5 1c h a r a c t e r so fr a i nw a t e ru s e di ne x p e r i m e n t 地表雨水水样编号1 。2 +3 取样地点沈阳市青年公园东侧南运河岸 取样时间0 3 1 1 1 42 2 ：1 50 3 1 1 1 42 2 ：3 00 3 1 1 1 42 3 ：1 0 取样时段初期中期后期 水样温度2 2 2 水样p h 值 6 56 56 5 s sm g l 8 2 3 84 5 0 52 2 4 6 c o d m g l 1 5 2 4 51 0 5 6 58 9 2 1 4 4 东北大学硕士学位论文 第五章m b f a 9 处理实际污水的研究 地表雨水水质测试结果表明：硬化路面较少且无机动车行驶的汇流区域形 成的地表雨水，主要污染物为s s 5 3 1 ，c o d 浓度不高，尤其是降雨中后期，c o d 浓度已经低于1 0 0 m g l ，而且，地面渗透性较好的区域产流系数较小，水流量 不大，若地表雨水的处理以去除s s 为主，则处理工艺可简化为混凝沉淀，无 需附加其他生化处理步骤。 5 1 2 地表雨水絮凝实验 对以上三组水样分别进行絮凝剂m b f a 9 用量实验，不调p h 值，直接滴 加0 0 5 m l lm b f a 9 ，三组水样均无明显絮团产生，絮凝效果不明显，为此， 设计絮凝及用量梯度实验，并利用n a o h 溶液调节p h 值至7 8 之间。 实验结果见表5 2 、图5 1 ： 表5 2 絮凝剂m b f a 9 用量实验结果 t a b l e5 2r e s u l t so ff l o c c u l a t i n ge x p e r i m e n tw i t hd o s eo fm b f a 9 嘏 褂 嶷 聪 图5 1m b f a 9 用量对三种水样絮凝效果的影响 f i g 5 1r e l a t i o n s h i po ff l o c c u l a t i n gr a t ew i t hd o s eo fm b f a 9 4 5 东北大学硕士学位论文第五章m b f a 9 处理实际污水的研究 实验结果表明：尽管三组水样的絮凝率均不高，但初期和中期地表雨水絮 凝率值还是明显低于后期地表雨水絮凝率值，原因可能是初、中期地表雨水中 腐殖质及微细颗粒悬浮物含量较高的缘故，三组水样絮凝率峰值均出现在 m b f a 9 用量为o 1 0 m l l 时，因此，后续实验将采用该值作为标准用量值。 分别调整絮凝条件，对三组水样的絮凝结果如下： 表5 3 地表雨水絮凝条件实验结果 t a b l e5 3r e s u l t so ff l o c c u l a t i n gc o n d i t i o n se x p e r i m e n tf o rr a i nw a t e r p h = 7 8 ；1 0 c a c l2 溶液0 1 5 m l 5 2 56 5 37 7 5 p h = 7 - 8 ；1 8 - 2 0 c 水浴加热 7 9 49 1 69 5 7 p h = 7 8 ；1 8 2 0 水浴加热 1 0 c a c l 2 溶液o 1 5 m l 7 9 59 0 - 89 6 2 注：絮凝剂用量0 1 0 m l l 。 实验结果表明：利用c a c l 2 作为地表雨水助凝剂，效果不理想，不加水浴 条件下，絮团少且上层液体混浊，加水浴后，絮团形态大，但较松散，上清液 清澈，表明m b f a 9 在适宜温度范围内絮凝效果佳，过低温度抑制其发挥高效 能。 实验同时考察了絮凝过程对c o d 的去除效果： 表5 4 絮凝过程对c o d 去除的影响 t a b l e5 4r e m o v i n gr a t eo fc o di nt h ep r o c e s so ff l o c c u l a t i o n 结果表明：絮凝过程中c o d 去除率较高，平均大于6 0 ，说明本次采集 的地表雨水污染类型为s s ，其中大部分c o d 以s s 形式表达，可溶性c o d 较 少，因此，可以获得较好的去除效果。 为验证上述分析，对原水样进行过滤分析，对比过滤前、后c o d 值，结 果见表5 5 ： 4 6 东北大学硕士学位论文 第五章m b f a 9 处理实际污水的研究 表5 5 过滤前后水样c o d 值测试结果 t a b l e5 5c o do fu n f i l t r a t e dr a i nw a t e ra n df i l t r a t e dr a i nw a t e r 注：滤膜规格m 5 0 m m x o 4 5 t i n 过滤前、后c o d 值的对比说明：本次采样的地表雨水c o d 大多为不溶性 悬浮颗粒物质，可溶性c o d 较少，因此，经过m b f a 9 絮凝后c o d 值下降幅 度较大。 5 2m b f a 9 处理沈阳南运河水 沈阳运河作为城市内的景观河不仅接纳城市居民分散点源生活污水，还 是雨水汇流运输的主要渠道，由于长期管理不善以及运河连通的多个公园小型 湖对游人开放等复杂因素的影响，河底淤泥淤积严重，河水水质发臭。近年来， 对运河治理的力度不断加大，如2 0 0 0 年沈阳市政府斥巨资进行大规模断流清 淤工程，目前运河水质有了大幅度改观，水质情况较好。 5 2 1 运河水质分析 本实验运河水取自沈阳市砂山高速路下河段，临近浑河，取样点设嚣在运 河行人桥上，以软绳吊瓶取样。水样特征分析见下表： 表5 6 运河水样水质 t a b l e5 6c h a r a c t e r so fc a n a lw a t e r 水样名称运河水样 取样地点沈阳市砂山高速路下河段 取样时间0 3 1 1 1 51 1 ：0 0 水样温度7 水样p h 值 6 0 s sm g l 3 1 5 c o d m g l 1 6 2 0 5 4 7 东北大学硕士学位论文 第五章m b f a 9 处理实际污水的研究 5 2 2 运河水絮凝实验 絮凝实验主要以调整助凝剂使用情况、p h 值调节情况、絮凝剂使用温度 限定为主。 实验结果如下： 表5 7 运河水絮凝实验结果 t a b l e5 7r e s u l t so ff l o c c u l a t i n ge x p e r i m e n to nc a n a lw a t e r 现象麓瓣沉掰争前 现象 冕彖霆罢嚣翟麓萝鲁仉鬟蓁器 效果脯 实验结果表明：运河水中的悬浮物经过长距离运移传输，河道起到类似于 沉砂池的作用，在缓速流动的河道中，s s 获得了充分的沉降，所取水样的s s 已经很低因此m b f a 9 难以进一步产生好的絮凝效果。 对比运河水与地表雨水水质指标可见，运河水的s s 远远低于地表雨水， 感观上前者水样比后者清澈很多，但运河水的c o d 含量却大于地表雨水，原 因是：沿运河存在较多小型分散点源排污口，尽管目前已经关闭，但雨日溢流 仍将携带部分生活污水进入运河水体，此外，沿河分布的公园湖泊，收集了较 多游人垃圾，公园钓鱼场所投加鱼饲料等，也是造成运河水体溶解性c o d 偏 高的原因。 m b f a 9 处理以上两种水体污水的实验结果对比表明：m b f a 9 对于颗粒状 s s 含量较高的污水的净化效果良好，若污水中部分c o d 以s s 形式存在，则 m b f a 9 可以对c o d 起到一定的去除作用，而对于溶解性c o d 含量较高的污 水，m b f a 9 去除c o d 的作用不明显。 5 3m b f a 9 处理生活污水 我国的城市有世界上最庞大的人口，日产生活污水量是惊人的，据国家环 保局的统计，目前，我国城市污水年排放量已经超过2 2 0 亿吨，并以每年5 的速度递增，与此同时，我国城市生活污水的处理率也在逐渐提高，到2 0 0 2 4 8 东北大学硕士学位论文第五章m b f a 9 处理实际污水的研究 年，已经接近4 0 。沈阳市提出城市生活污水的处理率达到6 0 的目标，因此， 诸多过去市政排污管网未能涉及的分散点源和城市郊区的大规模排放模式将 彻底改变，对应的水处理技术相继推出，如土地处理技术、生态工程技术、小 型生化污水厂等，一些相关单元处理工艺也纷纷在研。 悬浮物是生活污水的主要污染物质之一，分为有机和无机两大类。一般城 市污水中，无机悬浮物浓度略高于有机悬浮物。当水体被悬浮物污染后，水体 的光穿透率降低，不但使人感官不悦，而且减弱水的光合作用并且妨碍水体的 自净作用；从环境化学的角度来看，水中的悬浮物又是各种污染物的载体，它 可能吸附一部分水中的悬浮物并随水流迁移：水中的悬浮物会对鱼类产生很大 的影响，首先，水中悬浮物过多会阻塞鱼鳃，导致鱼的死亡，其次，水中含有 大量有机悬浮颗粒时，由于微生物的呼吸作用，会使水中溶解氧含量大为降低， 影响水中鱼类的生存。 作者注意到生活污水s s 含量较高，且以s s 形式存在的c o d 也较多，而 传统的二级污水生化处理技术往往采用曝气沉砂、沉淀等物理沉降工艺进行一 级处理，c o d 的去除率仅为3 0 ，过高的有机污染负荷均施加在生化处理单 元，因此，考虑利用m b f a 9 强化沉淀处理工艺，进一步降低后续工艺的污染 负荷压力，提高水处理效率。 5 3 1 生活污水水质分析 本实验水样取自沈阳市农大排污口。s s 和c o d 分析见下表： 表5 8 生活污水水质测试结果 t a b l e5 8c h a r a c t e r so fh o u s e h o l dw a s t ew a t e r 水样名称生活污水 取样地点沈阳市农大排污口 取样时间0 3 1 1 2 21 0 ：1 5 取样时段中午 水样温度1 2 水样p h 值 7 5 s s m g l 2 1 0 6 c o dm g l3 7 2 2 3 注：测试值为预处理后测试值，预处理包括隔除大尺寸物质和漂浮物。 5 3 2 生活污水絮凝实验 对水样进行类似5 1 2 的条件实验，结果见表5 9 。 4 9 查! ! 垄兰壁主兰堡垒查 星墨兰塑坠! 竺墨茎堕望查盟竺壅 表5 9 生活污水絮凝条件实验结果 t a b l e5 9r e s u l t so ff l o c c u l a t i n gc o n d i t i o n se x p e r i m e n tf o rh o u s e h o l dw a s t ew a t e r 少许颗粒 现象嘉茹 变 产生细小絮 团，沉降速 度慢，上层 液体浑浊 效果 同前 产生较大 絮团，沉降 速度较快， 上层液体 较混浊 效果 同前 絮凝条件实验现象表明：m b f a 9 对生活污水起到了絮凝作用。对后两个 条件f 污水处理前后进行水质分析，结果见表5 1 0 和5 1 1 。 表5 1 0 生活污水絮凝处理前后s s 测试结果 t a b l e 5 1 0s sv a l u eo fh o u s e h o l dw a s t ew a t e ru n d e rd i f i e r e n tc o n d i t i o n s 条件 项目 处理前处理后s s 去除率 ! ! 堡g 垦! ! 婴型生墅 测试值 表5 1 l 生活污水絮凝处理前后c o d 测试结果 t a b l e 5 1 1c o dv a l u eo f h o u s e h o l dw a s t ew a t e ru n d e rd i f f e r e n tc o n d i t i o n s 水浴加热1 8 2 0 0 1 0 m i lm b f a 9 3 7 2 2 32 0 9 7 24 3 7 水浴加热1 8 2 0 0 1 0 m l lm b f a 9 3 7 2 2 32 0 6 7 44 4 5 1 q 墅曼! 曼! z q ：! 主巴! 实验表明：尽管测得的s s 去除率高于8 0 ，但上层液体仍然混浊，色度、 一5 0 一 丝蒜| | l 蒜一燮一 咎一堞一黑一鞣一 东北大学硕士学位论文第五章m b f a 9 处理实际污水的研究 乳化油以及超细颗粒依然大量存在，因此，有效净化生活污水需要多种处理工 艺相互配合。 可以确定的是：m b f a 9 对生活污水的s s 起到了极好的去除作用，且对 c o d 的去除效果明显好于传统的物理沉淀工艺( 3 0 左右) ，因此，若能大幅 度降低m b f a 9 的生产成本，则在生活污水一级处理工艺中将可以发挥高效强 化作用，从而改进传统的生活污水生化处理工艺。 5 4 本章小结 ( 1 ) m b f a 9 对s s 含量较高的污水具有较好的絮凝效果，若污水中部分 c o d 以s s 形式存在，则m b f a 9 同时对c o d 具有消减作用： ( 2 ) c a “对m b f a 9 的助凝效果不显著； ( 3 ) m b f a 9 要求一定的使用温度，低温不利于发挥其高效絮凝作用： ( 4 ) 温度影响絮凝剂的絮凝效果，主要是通过影响其化学基团的活性，从 而影响化学反应的。m b f a 9 的絮凝方式主要是桥联作用和化学反应。 一5 1 东北大学硕士学位论文 第六章结论 6 结论 1 、由于微生物对营养物质的生理需求，使得从自然界里广泛寻找替代培养 基，在理论上成为可能。通过a 9 替代氮源物质筛选实验，发现粗纤维成分含 量偏高或杂质含量偏高的氮源物质，微生物可利用性不佳，所产絮凝剂絮凝性 能差，不适于用作a 9 的氮源。 2 、替代氦源的筛选实验结果表明，鱼血是微生物絮凝剂m b f a 9 产生菌 a 9 良好的氮源，且以其为氮源的培养基中，无需另加k