剩余污泥培养水解菌产酶研究

论文摘要

酶解预处理剩余污泥有助于提高污泥厌氧消化效果,但酶制剂生产成本高、需持续大量投加等缺点限制了该方法的应用。利用污泥培养水解菌产酶可降低酶制剂的成本。论文以剩余污泥为培养基,研究了加入产蛋白酶的地衣芽孢杆菌和产淀粉酶的蜡状芽孢杆菌组成的复合菌剂后污泥中水解酶的产生情况。优化了培养初始pH、菌剂复配比及加菌量等产酶初始条件;探究了高压破碎处理污泥和加入金属离子分别对产酶效果的影响。论文得到以下研究结果:（1）将地衣芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌投加至灭菌污泥中培养并使其产水解酶,最佳菌剂复配比为地衣芽孢杆菌:蜡状芽孢杆菌=2:1、最适初始pH为8、最适加菌量为30%（纯菌液体积/污泥体积）。（2）采用高压破碎后剩余污泥用作培养水解菌的培养基时,比用灭菌原泥时产酶活性高。用破碎污泥上清液相比用高压破碎污泥培养产酶效果更好,最大蛋白酶活力和最大淀粉酶活力分别可达252.31±1.40 U/mL、266.86±8.40 U/mL。灭菌污泥和破碎污泥在培养水解酶过程中,相比上清液,会产生更多的腐殖酸,这可能是培养后期水解酶活力下降的原因之一。（3）投加0.03 mol/LCa2+,培养体系中的蛋白酶活力在第1天先快速升至246.14?9.09 U/mL,后持续上升并在第7天达最大值340.07?5.87 U/mL,较空白组的最大蛋白酶活力增加了53.94%;该组最大淀粉酶活力为351.02?12.39 U/mL,较空白组增加了51.93%。添加0.03 mol/LCa2+可以提高灭菌污泥培养水解菌产酶效果。添加Mg2+不能提高产酶效果,但能维持水解酶活力的稳定性。添加适量金属离子能强化灭菌剩余污泥培养水解菌产酶效果,维持水解酶活力稳定性,并有助于污泥水解。（4）加入的Bacillus与水解酶间存在明显正相关性,且一直都是优势菌属。随着培养的进行,加0.03 mol/LCa2+组出现了与水解及产酶相关的Lysobacter等优势菌属,RDA分析发现,Ca2+浓度与Bacillus、蛋白酶活力、淀粉酶活力、氨氮含量、SCOD和pH之间均呈正相关关系,表明Ca2+能够影响污泥微生物群落结构变化,从而促进水解菌代谢产酶,而水解菌的生长及产酶效果的提高也会促进污泥的水解。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 专业名词全称及缩写
• 1 前言
•   1.1 剩余污泥产生及其特点
•   1.2 剩余污泥厌氧消化
•   1.3 污泥厌氧消化预处理技术
•     1.3.1 物理预处理
•     1.3.2 热水解预处理
•     1.3.3 化学预处理
•     1.3.4 生物预处理
•   1.4 可用于污泥厌氧消化生物预处理的水解酶生产
•     1.4.1 水解酶产生菌研究
•     1.4.2 剩余污泥做培养基研究
•     1.4.3 影响微生物产酶量及酶活力的因素
•   1.5 课题研究目的及内容
•     1.5.1 研究目的
•     1.5.2 研究内容
• 2 剩余污泥及灭菌剩余污泥性质
•   2.1 引言
•   2.2 材料与方法
•     2.2.1 实验材料
•     2.2.2 实验方法
•   2.3 污泥性质分析
•     2.3.1 剩余污泥基本性质分析
•     2.3.2 剩余污泥灭菌前后性质对比
•   2.4 本章小结
• 3 剩余污泥培养水解菌产酶初始条件研究
•   3.1 引言
•   3.2 材料与方法
•     3.2.1 实验材料
•     3.2.2 实验方法
•   3.3 结果及分析
•     3.3.1 地衣芽孢杆菌生长规律及产蛋白酶研究
•     3.3.2 蜡状芽孢杆菌生长规律及产淀粉酶研究
•     3.3.3 剩余污泥培养水解菌产酶菌剂复配比优化
•     3.3.4 剩余污泥培养水解菌产酶加菌量优化
•   3.4 本章小结
• 4 剩余污泥培养水解菌产酶影响研究
•   4.1 引言
•   4.2 材料与方法
•     4.2.1 实验材料
•     4.2.2 实验方法
•   4.3 结果及分析
•     4.3.1 高压破碎对剩余污泥培养水解菌产酶影响
• 2+、Mg²⁺对剩余污泥培养水解菌产酶影响'>    4.3.2 Ca²⁺、Mg²⁺对剩余污泥培养水解菌产酶影响
• 2+对水解酶活力促进机理分析'>    4.3.3 Ca²⁺对水解酶活力促进机理分析
•   4.4 本章小结
• 5 结论与建议
•   5.1 结论
•   5.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录 :硕士研究生期间发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李婧

导师: 袁林江,南亚萍

关键词: 剩余污泥,蛋白酶,淀粉酶,水解菌,金属离子

来源: 西安建筑科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 西安建筑科技大学

基金: 国家自然科学基金项目(No. 51308440)

分类号: X703;X172

DOI: 10.27393/d.cnki.gxazu.2019.001264

总页数: 74

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