霍前坤，顏婉茹，楊美潔，楊 茹，李 丹，孫天林

（哈爾濱理工大學(xué)化工學(xué)院，黑龍江哈爾濱150080）

我國(guó)北方冬季寒冷漫長(zhǎng)，長(zhǎng)期的低溫環(huán)境使活性污泥沉降性能下降、降解作用和吸附能力變差,使城市污水的處理受到了嚴(yán)重影響?，F(xiàn)階段，常采用的方法是對(duì)構(gòu)筑物采取保溫或升溫、延長(zhǎng)污水停留時(shí)間、增加污泥回流量等措施來(lái)保證冬季高濁度污水處理出水達(dá)標(biāo),但運(yùn)行周期大大增加而且增加了運(yùn)行的費(fèi)用。而耐冷微生物較常溫菌和嗜冷菌因更能忍受溫度波動(dòng),在低溫下仍可保持很強(qiáng)的活性,更適用于低溫高濁度污水處理。因此，在低溫條件下，分離篩選出具有高濁度污水處理能力的耐冷菌，優(yōu)化降解條件，可為實(shí)際生產(chǎn)中低溫微生物的大規(guī)模應(yīng)用提供必要的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，具有極重要的實(shí)際意義[1，2]。

1 材料及方法

1.1 菌種來(lái)源

本實(shí)驗(yàn)所用菌體是從室外環(huán)境中提取的，取室外溫度為17℃的松花江、馬家溝河底污泥，先分離純化后，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的低溫馴化從而獲得耐冷菌種。

1.2 主要儀器

振蕩培養(yǎng)箱（SPX-150B-Z）；立式壓力蒸汽滅菌器（YXQ-LS-75SII）；分光光度計(jì)（752N）；顯微鏡（XSP-2CA）。

1.3 培養(yǎng)基

牛肉膏蛋白胨液體培養(yǎng)基：牛肉膏6.0g，蛋白胨20.0g，NaCl 10.0g，蒸餾水2000mL，pH 值7.0～7.5，121℃下滅菌30min。

富集培養(yǎng)基：蛋白胨1.5g、牛肉膏0.75g、NaCl 0.75g、蒸餾水150g，調(diào)pH 值7.6。滅菌120℃，30min。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 耐冷菌的分離與純化 取污泥100g，加入無(wú)菌水振蕩、靜止沉淀后取上清液，在5～10 ℃條件下富集培養(yǎng)后，進(jìn)行分離純化，得到4 株生長(zhǎng)良好的耐冷菌。

1.4.2 絮凝率的測(cè)定 采用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定濁度，最大吸收波長(zhǎng)為550nm，計(jì)算方法如下：絮凝率（%）=×100%

式中 A：對(duì)照上清液550nm 處的吸光度值；B：樣品上清液550nm 處的吸光度值。

1.4.3 降解工藝條件優(yōu)化的單因素實(shí)驗(yàn) 取一定量的混合菌，進(jìn)行溫度、pH 值、最佳碳源等方面的單因素實(shí)驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長(zhǎng)曲線的測(cè)定

將復(fù)篩得到的4 株菌株以相同的接種量接入100 mL 液體牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中進(jìn)行接種培養(yǎng)。結(jié)束后在5℃下160r·min-1的培養(yǎng)條件下，每隔4h取樣測(cè)定濁度強(qiáng)，連續(xù)培養(yǎng)80h 并繪出該細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線。

圖1 生長(zhǎng)曲線Fig.1 Growth curve

由圖1 可見(jiàn)，A 菌在培養(yǎng)階段內(nèi)的絮凝率一直在增長(zhǎng)且狀態(tài)最好；D 菌絮凝率開(kāi)始上升很快,末期增長(zhǎng)幅度變?。籆 菌絮凝率也不斷增加，并隨著時(shí)間的增加增長(zhǎng)幅度越來(lái)越大；B 菌的絮凝率雖然一直在變大，但相比于其他的菌種，效果不明顯。

通過(guò)革蘭式染色測(cè)定，菌株A 為革蘭式陰性菌，菌株B 為革蘭式陰性菌，菌株C 為革蘭式陰性菌，菌株A 為革蘭式陽(yáng)性菌。

2.2 最佳工藝條件研究

2.3.1 pH 值對(duì)絮凝率的影響 采用NaOH 和HCl調(diào)節(jié)pH 值，測(cè)定在不同的初始pH 值條件下，接種產(chǎn)絮菌發(fā)酵之后，測(cè)定發(fā)酵液的絮凝率。

圖2 pH 值對(duì)生長(zhǎng)曲線的影響Fig.2 Effect of pH value on growth curve

由圖2 可見(jiàn)，pH 值對(duì)絮凝效果有較大影響，隨著pH 值的增加，絮凝率先增大后減小，在產(chǎn)絮菌中A 菌株在pH 值為6 時(shí)，絮凝率達(dá)到最大，其余3 種菌在pH 值為7 時(shí)達(dá)到最大，可見(jiàn)篩選得到的高效耐冷菌適合在中性或中性偏酸性的環(huán)境中生長(zhǎng)。

2.3.2 絮凝時(shí)間對(duì)微生物絮凝率的影響 將篩選出的4 種菌株各0.5mL 接種至50mL 發(fā)酵培養(yǎng)基中,培養(yǎng)8,16,24,32,40,48,56,72h 后,測(cè)定絮凝率。

圖3 時(shí)間對(duì)絮凝率的影響Fig.3 Effect of time on flocculation rate

由圖3 可見(jiàn)，A 菌在培養(yǎng)時(shí)間小于60h 前增長(zhǎng)趨勢(shì)較明顯，60h 后絮凝率則開(kāi)始下降。B 菌在12h后逐漸出現(xiàn)絮凝效果，36～48h 絮凝率的增長(zhǎng)速率最大，隨后B 的絮凝效果增長(zhǎng)較慢。C 菌在培養(yǎng)過(guò)程中絮凝率增長(zhǎng)較平緩，在72h 后絮凝率效果最好。D菌培養(yǎng)效果與B 菌相似，60～72h 絮凝率增長(zhǎng)減緩。結(jié)果表明，菌種C 的絮凝效果最佳，且保持持續(xù)增長(zhǎng)的勢(shì)頭。

2.3.3 碳源濃度對(duì)絮凝率的影響 采用葡萄糖和乙酸鈉按1∶1 比例混合作為微生物培養(yǎng)的主要碳源，控制碳源的總濃度為2、4、6、8、10、12、14、16、18g·L-1范圍內(nèi)，將篩選出的4 株菌株接種到培養(yǎng)基中，在7℃，120r·min-1條件下恒溫培養(yǎng)72h，通過(guò)測(cè)定絮凝率，分析最佳的碳源濃度。

圖4 碳源濃度對(duì)絮凝率的影響Fig.4 Effect of carbon source concentration on flocculation rate

由圖4 可見(jiàn)，A、B、C、D 4 種菌的絮凝率隨碳源濃度的變大呈先升高后減小的趨勢(shì)。C 菌在碳源濃度為14%時(shí)絮凝率達(dá)到最大值為0.66，絮凝效果最佳。

3 結(jié)論

研究表明，耐冷高濁度降解菌可在低溫下大大提高廢水中濁度的去除率，而且通過(guò)控制絮凝的時(shí)間、pH 值選擇合適的碳源可進(jìn)一步提高濁度的去除率?？梢?jiàn)，耐冷菌在低溫環(huán)境條件下?lián)碛衅胀ㄎ⑸餆o(wú)法替代的活性，這種優(yōu)勢(shì)不僅會(huì)為高濁度廢水的生物處理提供新的思路，也必將為未來(lái)低溫菌的開(kāi)發(fā)和工程應(yīng)用提供更為廣闊的前景，

［1］韓曉云，姜安璽，何麗蓉.低溫菌及其在環(huán)境工程中的應(yīng)用［J］.東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，2（31）:33-35

［2］薛廣雷,王龍,等.微生物絮凝劑絮凝機(jī)理及絮凝效果影響因素［J］.水科學(xué)和工程技術(shù),2010，（1）:36-37.