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水资源缺乏已成为困扰山西省当前经济与社会发展的最大难题之一。但山西省拥有大量不能直接用于生产及生活的高矿化度、高硬度的地下岩溶水。经测定,太原市小店区地下水的矿化度3643mg/L、硬度3044mg/L,属于高矿化度、高硬度的地下岩溶水,不能够直接作为人们生产及生活用水,需要经过絮凝剂处理。本学位论文通过筛选合适的菌种,并制备成所需的微生物絮凝剂应用于太原市地下岩溶水的处理,使其矿化度及硬度达到工业用水标准。研究内容主要分为三部分：第一,菌体扩大培养及絮凝活性分布测定；第二,菌体固定化及菌体的絮凝机理初步探讨：第三,微生物絮凝剂的提取工艺设计及其絮凝机理的初步探讨。本实验通过测定单位菌体质量及菌体OD值相结合的方法测定生长曲线,进而达到优化菌种的扩大培养条件的目的。同时,应用火焰原子吸收仪法和电导率仪法互相配合测定岩溶水的硬度及矿化度变化情况,进而确定菌种的絮凝活性分布情况。其中,主要选用了白地霉(Geotrichum candidum)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)及灰色链霉菌(Streptmyces griseus)四种菌来制作微生物絮凝剂,将它们在相同培养条件、相同接种量,但选用不同扩大培养基的前提下,扩大培养8天并测定其生长活性。同时,任取其中一种培养基的发酵液进行絮凝活性分布测定,绘制生长曲线和絮凝活性分布图。结果显示,微生物絮凝剂对岩溶水矿化度及硬度的絮凝性能与菌体活性有关,且随生长活性趋势的变化而变化。菌种活性越大,其絮凝活性也越大。其中,白地霉的菌体及分泌物对岩溶水均有絮凝活性,且白地霉在白地霉培养基2中培养的第4天其活性最旺,应在此条件下获取菌体及分离上清液效果最佳；枯草芽孢杆菌的菌体及分泌物对岩溶水均有絮凝活性,且在枯草芽孢杆菌培养基2中培养的第3天其活性最旺盛,应在此条件下获取菌体及分离上清液效果最佳；啤酒酵母菌体对岩溶水有絮凝活性,且在啤酒酵母培养基4中培养的第2天菌种活性最旺,应在此条件下获取文菌体效果最佳；灰色链霉菌对岩溶水絮凝活性较低且难大量培养,因此将不会对灰色链霉菌做更深入的研究。在此基础上,将白地霉、枯草芽孢杆菌及啤酒酵母三种菌的菌体作为固定化微生物絮凝剂的制备材料,运用正交的方法(即不同的固定化方式、不同搅拌时间及不同絮凝剂投加量对絮凝效果的影响)来确定最佳絮凝条件。实验发现,其形成的固定化小球稳定性高、抗压力强、可反复多次利用且对其絮凝率的影响不大。其中,SA-明胶-PVA白地霉固定化小球对太原市地下岩溶水的矿化度絮凝效果优于其他固定化方式形成的白地霉小球,当搅拌时间为60min和投加量为4g/L时絮凝效果最佳,对矿化度的絮凝率最高达到86.25%,使太原市地下岩溶水的矿化度由原来的3643mg/L降为506.86mg/L；SA啤酒酵母固定化小球对岩溶水的絮凝效果优于其他固定化方式形成的啤酒酵母固定化小球,且当其投加量为4g/L和搅拌时间为30min时絮凝效果最优,岩溶水的硬度降低为489mg/L,矿化度降为2239mg/L；SA-PVA枯草芽孢杆菌固定化小球对岩溶水的絮凝效果优于其他固定化方式形成的枯草芽孢杆菌固定化小球,当其投加量为1g/L和搅拌时间为90min时絮凝效果最优,使岩溶水的硬度降低为575mg/L,矿化度降为2055mg/L。这三种菌均表现出良好的絮凝性能。为什么?经过分析紫外和红外图谱可知,白地霉菌体的主要絮凝活性物质可能为蛋白质,其主要活性基团为大量的C-H和N-H；枯草芽孢杆菌起絮凝活性作用的物质为蛋白质和核酸,其主要活性基团为大量的N-H、-CH3及-CH2,同时反应后出现P=O的伸缩振动,推测可能有脂生成；啤酒酵母中的蛋白质及核酸可能是此类微生物絮凝剂的絮凝活性物质,其主要活性基团为N-H、C-N、-CH3及-CH2中,反应后发现有伯胺类N-H伸缩振动,推测可能有新蛋白生成。在实验中发现,部分菌种的上清液具有絮凝活性。鉴于此,通过耐热性和耐酸碱性实验来确定微生物絮凝剂提取条件并运用化学方法及光谱扫描图谱分析来确定其絮凝活性成分和絮凝活性基团。结果表明,白地霉分泌物即絮凝剂的最佳提取方法是：白地霉上清液→50℃旋转蒸发至原有体积的1/10→加入二倍体积的预冷无水丙酮→高速离心→得到沉淀即为所要粗产物；枯草芽孢杆菌分泌的提取方法为：枯草芽孢杆菌上清液→48℃旋转蒸发至原有体积的1/10→调pH值为5且加入无水乙醚→置于-4℃预冷8h→高速离心分离→得到沉淀即为所要粗产物。而微生物絮凝剂通过呈色反应及一系列相关实验测定可知,枯草芽孢杆菌分泌物主要成分为35%的蛋白质和39%的糖,其中主要的絮凝活性物质是蛋白质,其中也可能包括部分核酸,其絮凝活性基团是-CH3、=C-H、N-H和O-H,且絮凝反应后发现有C-O-C即脂键生成；白地霉分泌物主要成分是51%的糖和43%的蛋白质,其中主要起絮凝作用的活性物质是蛋白质,含有大量N-H和O-H絮凝活性基团。将制得的微生物絮凝剂分别与自制三元复合吸附剂、六水合氯化铝、壳聚糖的冰醋酸溶液的絮凝性能进行了对比和初步分析发现,微生物絮凝剂具有操作简便、无二次污染、絮凝效果较好且其絮凝成本较低、相对较经济实惠等特点和优势。