耐冷菌微生物絮凝剂的筛选及对高浊度污水处理能力的研究

霍前坤，颜婉茹，杨美洁，杨 茹，李 丹，孙天林

（哈尔滨理工大学化工学院，黑龙江哈尔滨150080）

我国北方冬季寒冷漫长，长期的低温环境使活性污泥沉降性能下降、降解作用和吸附能力变差,使城市污水的处理受到了严重影响。现阶段，常采用的方法是对构筑物采取保温或升温、延长污水停留时间、增加污泥回流量等措施来保证冬季高浊度污水处理出水达标,但运行周期大大增加而且增加了运行的费用。而耐冷微生物较常温菌和嗜冷菌因更能忍受温度波动,在低温下仍可保持很强的活性,更适用于低温高浊度污水处理。因此，在低温条件下，分离筛选出具有高浊度污水处理能力的耐冷菌，优化降解条件，可为实际生产中低温微生物的大规模应用提供必要的理论依据和实验基础，具有极重要的实际意义[1，2]。

1 材料及方法

1.1 菌种来源

本实验所用菌体是从室外环境中提取的，取室外温度为17℃的松花江、马家沟河底污泥，先分离纯化后，经过长时间的低温驯化从而获得耐冷菌种。

1.2 主要仪器

振荡培养箱（SPX-150B-Z）；立式压力蒸汽灭菌器（YXQ-LS-75SII）；分光光度计（752N）；显微镜（XSP-2CA）。

1.3 培养基

牛肉膏蛋白胨液体培养基：牛肉膏6.0g，蛋白胨20.0g，NaCl 10.0g，蒸馏水2000mL，pH 值7.0～7.5，121℃下灭菌30min。

富集培养基：蛋白胨1.5g、牛肉膏0.75g、NaCl 0.75g、蒸馏水150g，调pH 值7.6。灭菌120℃，30min。

1.4 实验方法

1.4.1 耐冷菌的分离与纯化 取污泥100g，加入无菌水振荡、静止沉淀后取上清液，在5～10 ℃条件下富集培养后，进行分离纯化，得到4 株生长良好的耐冷菌。

1.4.2 絮凝率的测定 采用紫外-可见分光光度计测定浊度，最大吸收波长为550nm，计算方法如下：絮凝率（%）=×100%

式中 A：对照上清液550nm 处的吸光度值；B：样品上清液550nm 处的吸光度值。

1.4.3 降解工艺条件优化的单因素实验 取一定量的混合菌，进行温度、pH 值、最佳碳源等方面的单因素实验。

2 结果与分析

2.1 生长曲线的测定

将复筛得到的4 株菌株以相同的接种量接入100 mL 液体牛肉膏蛋白胨培养基中进行接种培养。结束后在5℃下160r·min-1的培养条件下，每隔4h取样测定浊度强，连续培养80h 并绘出该细菌的生长曲线。

图1 生长曲线Fig.1 Growth curve

由图1 可见，A 菌在培养阶段内的絮凝率一直在增长且状态最好；D 菌絮凝率开始上升很快,末期增长幅度变小；C 菌絮凝率也不断增加，并随着时间的增加增长幅度越来越大；B 菌的絮凝率虽然一直在变大，但相比于其他的菌种，效果不明显。

通过革兰式染色测定，菌株A 为革兰式阴性菌，菌株B 为革兰式阴性菌，菌株C 为革兰式阴性菌，菌株A 为革兰式阳性菌。

2.2 最佳工艺条件研究

2.3.1 pH 值对絮凝率的影响 采用NaOH 和HCl调节pH 值，测定在不同的初始pH 值条件下，接种产絮菌发酵之后，测定发酵液的絮凝率。

图2 pH 值对生长曲线的影响Fig.2 Effect of pH value on growth curve

由图2 可见，pH 值对絮凝效果有较大影响，随着pH 值的增加，絮凝率先增大后减小，在产絮菌中A 菌株在pH 值为6 时，絮凝率达到最大，其余3 种菌在pH 值为7 时达到最大，可见筛选得到的高效耐冷菌适合在中性或中性偏酸性的环境中生长。

2.3.2 絮凝时间对微生物絮凝率的影响 将筛选出的4 种菌株各0.5mL 接种至50mL 发酵培养基中,培养8,16,24,32,40,48,56,72h 后,测定絮凝率。

图3 时间对絮凝率的影响Fig.3 Effect of time on flocculation rate

由图3 可见，A 菌在培养时间小于60h 前增长趋势较明显，60h 后絮凝率则开始下降。B 菌在12h后逐渐出现絮凝效果，36～48h 絮凝率的增长速率最大，随后B 的絮凝效果增长较慢。C 菌在培养过程中絮凝率增长较平缓，在72h 后絮凝率效果最好。D菌培养效果与B 菌相似，60～72h 絮凝率增长减缓。结果表明，菌种C 的絮凝效果最佳，且保持持续增长的势头。

2.3.3 碳源浓度对絮凝率的影响 采用葡萄糖和乙酸钠按1∶1 比例混合作为微生物培养的主要碳源，控制碳源的总浓度为2、4、6、8、10、12、14、16、18g·L-1范围内，将筛选出的4 株菌株接种到培养基中，在7℃，120r·min-1条件下恒温培养72h，通过测定絮凝率，分析最佳的碳源浓度。

图4 碳源浓度对絮凝率的影响Fig.4 Effect of carbon source concentration on flocculation rate

由图4 可见，A、B、C、D 4 种菌的絮凝率随碳源浓度的变大呈先升高后减小的趋势。C 菌在碳源浓度为14%时絮凝率达到最大值为0.66，絮凝效果最佳。

3 结论

研究表明，耐冷高浊度降解菌可在低温下大大提高废水中浊度的去除率，而且通过控制絮凝的时间、pH 值选择合适的碳源可进一步提高浊度的去除率。可见，耐冷菌在低温环境条件下拥有普通微生物无法替代的活性，这种优势不仅会为高浊度废水的生物处理提供新的思路，也必将为未来低温菌的开发和工程应用提供更为广阔的前景，

［1］韩晓云，姜安玺，何丽蓉.低温菌及其在环境工程中的应用［J］.东北林业大学学报，2003，2（31）:33-35

［2］薛广雷,王龙,等.微生物絮凝剂絮凝机理及絮凝效果影响因素［J］.水科学和工程技术,2010，（1）:36-37.