群体感应淬灭菌的固定化及其抗膜污染性能研究

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1、学校代号10532学号S1503W0292分类号TU991.2密级工程硕士学位论文群体感应淬灭菌的固定化及其抗膜污染性能研究学位申请人姓名唐碧培养单位环境科学与工程学院导师姓名及职称黄瑾辉教授刘春华高级工程师学科专业环境工程研究方向水污染控制论文提交日期2018年5月21日学校代号：10532学号：S1503W0292密级：湖南大学硕士学位论文群体感应淬灭菌的固定化及其抗膜污染性能研究学位申请人姓名：唐碧导师姓名及职称：黄瑾辉教授刘春华高级工程师培养单位：环境科学与工程学院专业名称：环境工程论文提交日期：2018年5月21日论文答辩日期：2018年

2、6月3日答辩委员会主席：翟云波教授StudiesonimmobilizationofquorumquenchingbacteriaanditsmembraneantifoulingpropertybyTangBiB.E.(CentralSouthUniversityofForestryandTechnology)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinEnvironmentalEngineeringint

3、heGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorHuangJinhui;SeniorEngineerLiuchunhuaMay,2018I群体感应淬灭菌的固定化及其抗膜污染性能研究摘要针对膜生物反应器（membranebioreactor,MBR）中膜生物污染问题，本文基于微生物的群体感应淬灭（quorumquenching,QQ）作用来控制膜生物污染。以对群体感应（quorumsensing,QS）信号分子具有高效生物降解作用的群体感应淬灭菌Rhodococcussp.BH4为固定化对象，选

4、择聚乙烯醇（polyvinylalcohol,PVA）和海藻酸钠（sodiumalginate,SA）为固定化基质，添加少量的粉末活性炭（powderedactivatedcarbon,PAC）作为固定化改良剂，与硼酸-氯化钙、硫酸钠交联后完成对淬灭菌的包埋固定。考察了PAC对固定化淬灭菌复合凝胶小球的影响，进行了固定化淬灭菌复合凝胶小球去除QS信号分子C8-HSL（N-octanoyl-DLhomoserinelactone）的实验，探究了固定化淬灭菌复合凝胶球的抗膜污染效果。以固定化淬灭菌复合凝胶小球的成球性、机械强度、弹性以及分散性为考察指标

5、确定了固定化基质中PVA和SA的最佳浓度分别为10%和0.9%（w/v）。固定化淬灭菌复合凝胶小球中PAC浓度为1%（w/v）时，其机械强度提高了11.3%。PAC浓度为1.5%时，其传质性能提高了30%。此外，PAC浓度为1%时，固定化淬灭菌复合凝胶小球对C8-HSL的去除率在90%以上，综合得到PAC的最佳浓度为1%。采用多壁碳纳米管（multiwalledcarbonnanotubes,MCNTs）作为改良剂的固定化淬灭菌复合凝胶小球，因其生物活性受到了MCNTs的抑制，对C8-HSL的去除效果不明显。C8-HSL去除实验表明，固定化淬灭菌复

6、合凝胶小球(1%PAC-PVA淬灭菌小球)对C8-HSL的去除能力明显高于游离型淬灭菌。其去除C8-HSL的最适温度为20-30℃，最适宜pH值为7.0左右,在反应开始前60min内，C8-HSL的去除率大于80%。淬灭菌的固定化一定程度提高了Rhodococcussp.BH4对环境温度和pH值变化的耐受能力，使得固定化淬灭菌复合凝胶小球在废水处理应用中适应性更强。通过一个滤膜实验，研究了1%PAC-PVA淬灭菌小球的抗膜污染效果。结果表明，与未加淬灭的空白对照组相比，1%PAC-PVA淬灭菌小球维持膜通量，减缓膜通量的下降效果明显。另外，在固定化

7、淬灭菌复合凝胶小球的淬灭作用下，生物膜的生长也受到了明显抑制，与前者表现出了一致的抗膜污染效果。在本实验周期内，1%PAC-PVA淬灭菌小球的微生物活性在实验前2天内有所下降，随着实验继续进行固定化微生物活性逐渐恢复至初始水平，并且活性恢复速度要比未添加PAC的固定化淬灭菌小球更快，这表明了1%PAC-PVA淬灭菌小球具有更好活性稳定性II工程硕士学位论文关键词：群体感应淬灭；固定化；膜污染控制；聚乙烯醇；海藻酸钠；粉末活性炭III群体感应淬灭菌的固定化及其抗膜污染性能研究AbstractInviewoftheproblemofbiofouling

8、inmembranebioreactor(MBR),thispaperusedquorumquenching(QQ)eff