山 东 轻 工 业 学 院硕 士 学 位 论 文产 微 生 物 絮 凝 剂 菌 株 的 筛 选 及 发 酵 条 件 的 优 化姓 名 ： 苏 峰申 请 学 位 级 别 ： 硕 士专 业 ： 发 酵 工 程指 导 教 师 ： 刘 建 军2011-06-10山 东 轻 工 业 学 院 硕 士 学 位 论 文摘 要微 生 物 絮 凝 剂 是 一 类 由 微 生 物 产 生 的 具 有 絮 凝 活 性 的 高 分 子 聚 合 物 ， 其 化 学 成 份 主要 是 多 糖 、 蛋 白 质 、 糖 蛋 白 和 核 酸 等 物 质 。 与 无 机 和 有 机 高 分 子 絮 凝 剂 相 比 ， 微 生 物 絮凝 剂 具 有 安 全 、 高 效 、 易 被 生 物 降 解 等 优 点 。 随 着 人 们 环 保 意 识 的 增 强 ， 微 生 物 絮 凝 剂的 研 究 日 益 受 到 广 泛 的 关 注 。 本 课 题 从 选 育 微 生 物 絮 凝 剂 产 生 菌 基 础 性 工 作 开 始 ， 并 对菌 株 及 其 代 谢 产 物 进 行 了 鉴 定 ， 对 发 酵 培 养 基 和 培 养 条 件 进 行 了 优 化 研 究 。 主 要 研 究 结果 如 下 ：从 活 性 污 泥 中 筛 选 得 到 了 一 株 产 絮 凝 剂 的 细 菌 菌 株 X-1， 经 细 菌 生 理 生 化 试 验 和16SrDNA 基 因 序 列 分 析 初 步 鉴 定 为 苍 白 杆 菌 属 (Ochrobactrum sp)。 菌 株 X-1 产 生 的 絮 凝活 性 物 质 通 过 蛋 白 质 、 糖 类 物 质 的 定 性 分 析 初 步 定 性 为 多 糖 类 化 合 物 。 该 菌 株 所 产 絮 凝剂 在 印 染 废 水 、 生 活 污 水 和 膨 胀 污 泥 中 都 能 起 到 很 好 的 效 果 ， 尤 其 能 够 较 好 的 改 善 膨 胀污 泥 的 污 泥 活 性 。采 用 单 因 素 试 验 对 菌 株 X-1 产 絮 凝 剂 的 发 酵 培 养 基 及 培 养 条 件 进 行 了 优 化 ， 确 定 了最 佳 发 酵 培 养 基 组 成 为 ： 氯 化 钠 0.1 g/L， 葡 萄 糖 15g/L， 硫 酸 镁 0.04 g/L， 硫 酸 铵 0.2g/L， 磷 酸 二 氢 钾 5 g/L， 尿 素 0.5 g/L， 酵 母 膏 0.5g/L， 磷 酸 氢 二 钾 2 g/L， 硫 酸 镁 0.04g/L。 确 定 了 较 优 发 酵 条 件 为 ： 发 酵 温 度 30 ， 发 酵 时 间 72h， 摇 床 转 速 180r/min， 接种 量 3%， 装 液 量 30mL/250mL，初始 pH 7.0。 在 最 佳 培 养 基 及 较 优 发 酵 条 件 下 培 养 菌株 X-1， 发 酵 液 的 絮 凝 活 性 可 以 达 到 89%， 比 条 件 优 化 前 提 高 近 了 25%， 且 菌 株 X-1所 产 絮 凝 剂 性 能 稳 定 。研 究 了 菌 株 X-1 所 产 絮 凝 剂 的 絮 凝 性 能 ， 絮 凝 剂 投 加 量 控 制 在 2%、 絮 凝 体 系 的 pH值 维 持 在 8-10 时 ， 对 高 岭 土 悬 浊 液 的 絮 凝 效 果 是 最 好 的 ， 研 究 还 发 现 Ca2+可 以 提 高 菌株 X-1 发 酵 液 的 絮 凝 活 性 ， 其 最 适 添 加 量 为 0.1g/L。关键词：微生物絮凝剂；菌种筛选；菌种鉴定；条件优化I山 东 轻 工 业 学 院 硕 士 学 位 论 文ABSTRACTMicrobial flocculants are polymers with flocculating activity produced bymicroorganisms during their growth. Their chemical components are polysaccharide, protein,glycoprotein and nucleic acid. Comparing with other flocculants, microbial flocculants aresafe, high-efficiency and readily biodegradeable. With the enhancement of peoplesenvironmental consciousness, the studies of microbial flocculants have drawn more and moreattentions. The paper concentrates on the screening and identification ofbioflocculant-producing bacterias, the identification and components analysis of the product,and the optimization of culture medium and cultivation conditions. The main results are asfollows:From the active sludge microbial flocculant producing strain X-1 was isolated andpurified. The morphology, physiological and biochemical properties of bacteria and16SrDNA gene sequence demonstrated that X-1 was closely related to the genusOchrobactrum,sp. which has not been reported among flocculant-production strains. Themain metabolites of strain X - 1 was preliminary qualitative for much saccharide compoundsthrough the protein, carbohydrate qualitative analysis.Through single factor the conditions of fermentation which benefit the strain to produceflocculant were optimizied. The optimum culture conditions were as follows:15g/Lglucose,0.2g/L(NH4)2SO4,0.5g/Lyeast,2g/LK2HPO4.3H2O,5g/LKH2PO4.3H2O,0.04g/LMgSO4, 0.1g/LNaCL, initial pH 7.5-8.0, temperature 30 , inoculation amount 3%(V/V),rotation speed of rocking bed 180r/min, volume in shake flask 30mL/250mL and culture time72h. Under the optimum condition, flocculating efficiency achieved 89%, enhanced by 25%than the value to the initial.With kaolin clay suspension as test sample, the flocculating characteristics of strain X-1production was studied. When pH is 8 to 10, flocculant dosage is 2%(volume fraction),coagulant aid CaCL2 dosage is 0.1 g/L, the microbial flocculant has an optimal flocculationof Kaolin clay suspension.Key words: bioflocculant; strain isolation; strain identification； optimizeIII学 位 论 文 独 创 性 声 明本 人 声 明 ， 所 呈 交 的 学 位 论 文 系 在 导 师 指 导 下 本 人 独 立 完 成 的 研 究 成 果 。 文 中 引 用他 人 的 成 果 ， 均 已 做 出 明 确 标 注 或 得 到 许 可 。 论 文 内 容 未 包 含 法 律 意 义 上 已 属 于 他 人 的任 何 形 式 的 研 究 成 果 ， 也 不 包 含 本 人 已 用 于 其 他 学 位 申 请 的 论 文 或 成 果 ， 与 我 一 同 工 作的 同 志 对 本 研 究 所 做 的 任 何 贡 献 均 已 在 论 文 中 作 了 明 确 的 说 明 并 表 示 谢 意 。论 文 作 者 签 名 ： 日 期 ： 年 月 日学 位 论 文 知 识 产 权 权 属 声 明本 人 在 导 师 指 导 下 所 完 成 的 论 文 及 相 关 的 职 务 作 品 ， 知 识 产 权 归 属 山 东 轻 工 业 学院 。 山 东 轻 工 业 学 院 享 有 以 任 何 方 式 发 表 、 复 制 、 公 开 阅 览 、 借 阅 以 及 申 请 专 利 等 权 利 ，同 意 学 校 保 留 并 向 国 家 有 关 部 门 或机构 送 交 论 文 的 复 印 件 和 电 子 版 ， 本 人 离 校 后 发 表或 使 用 学 位 论 文 或 与 该 论 文 直 接 相 关 的 学 术 论 文 或 成 果 时 ， 署 名 单 位 仍 然 为 山 东 轻 工 业学 院 。论 文 作 者 签 名 ： 日 期 ： 年 月 日导 师 签 名 ： 日 期 ： 年 月 日】山 东 轻 工 业 学 院 硕 士 学 位 论 文第 1 章 绪论1.1 絮 凝 剂 简 介絮 凝 是 水 处 理 甚 至 给 水 过 程 中 一 个 重 要 的 操 作 单 元 。 在 性 能 优 良 的 絮 凝 剂 和 适 当 的处 理 条 件 下 ， 加 上 合 理 的 后 续 工 艺 ， 能 取 得 很 好 的 处 理 效 果 。 因 此 ， 开 发 新 型 、 高 效 的絮 凝 剂 是 国 内 外 广 大 水 处 理 工 作 者 关 注 的 目 标 。 资 料 显 示 ， 近 几 十 年 来 ， 絮 凝 剂 的 研 制取 得 了 很 大 的 发 展 。 现 有 的 絮 凝 剂 大 体 可 分 为 三 类 ： 无 机 高 分 子 絮 凝 剂 ， 如 聚 合 氯 化 铝 、聚 合 硫 酸 铝 ； 有 机 高 分 子 絮 凝 剂 ， 像 聚 丙 烯 酰 胺 以 及 其 衍 生 物 、 聚 丙 烯 酸 等 ； 微 生 物 絮凝 剂 ， 例 如 藻 酸 钠 、 明 胶 、 几 丁 质 以 及 微 生 物 多 聚 物 【 1】 。 但 已 有 的 絮 凝 剂 都 存 在 一 些 缺陷 ， 无 机 高 分 子 絮 凝 剂 絮 凝 效 果 好 ， 使 用 较 为 普 遍 ， 但 其 具 有 一 定 的 生 物 毒 性 。 人 工 合成 的 有 机 高 分 子 絮 凝 剂 具 有 絮 凝 活 性 高 和 生 产 成 本 低 、 投 药 量 少 、 絮 体 牢 固 等 优 点 ， 应用