中国生物工程杂志

《中国生物工程杂志》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、中国生物工程杂志ＣｈｉｎａＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００９，２９（４）：６７～７２营养及水力条件影响光合细菌生物膜生长特性实验田鑫廖强党楠朱恂王永忠（重庆大学工程热物理研究所重庆４０００３０）摘要对平板式生物膜反应器内，流量及底物浓度范围分别为３７．８～１０８０ｍｌ／ｈ、０．０５～１０ｇ／Ｌ的不同生长条件下光合产氢细菌生物膜生长特性进行了实验研究，讨论了不同水力及营养条件对沼泽红假单胞菌生物膜表面覆盖率、膜厚、干重和密度的影响。实验结果表明，不同水力及营养条件对生物膜生长速率及结构具有重要影响。在相同的时间间隔

2、内，在高流速条件下光合细菌菌落生长较快，但过高的液体流速会导致部分生物膜脱落；高流速条件易使生物膜形成薄而致密的结构。光合细菌生物膜在循环液底物浓度较高时生长较快，密度也最高；而贫营养条件可以促成结构疏松生物膜在固液界面的形成，这种生物膜结构有利于微生物在低底物浓度条件下底物在生物膜内的传输。关键词光合细菌生物膜可视化膜厚底物传输中图分类号Ｑ９３８．１Ｘ７０３．１利用固定化生物膜反应器进行污水处理是一种高物传递引起的微生物生长和由剪切力引起的生物膜脱［８］效的废水处理方法。与传统的悬浮生长反应器相比，落相互平衡作用的结果

3、；Ｒｉｎａｕｄｉ等认为，细菌在固体生物膜反应器操作稳定性高，生物量密度大，细菌停留基质表面上的生长代谢行为主要受水力及营养条件等时间长，耐冲击负荷，且对水质、水量变动具有较强的因素的影响。本文采用在线观察和离线分析相结合的［１，２］适应性。光合细菌可以在光能的驱动下降解有机方法，研究了不同的水力及营养条件对光合细菌生物废物特别是小分子有机酸为氢气，达到污染治理的同膜在固体基质表面上生长特性的影响，揭示了光合细［３］时实现资源可持续性利用。光合细菌降解有机废水菌在固体基质表面上的吸附及生长机理，同时为光合具有较高的底物转化

4、率，并能使用广泛的生物质作为细菌生物膜反应器的挂膜启动提供实验依据，并且为生长和产氢的底物等优点。光合细菌生物膜反应器能污水处理和光生物制氢技术的发展提供基础性材料。有效地完成有机废物的处理，同时高效地产生清洁的能源氢气，是一项集环境效益、社会效益和经济效益于１材料与方法［４，５］一体的新型环保技术。１．１实验装置及系统在利用生物膜反应器处理废水过程中，微生物首光合细菌生物膜生长特性实验系统（图１）主要由先在反应器内部的载体表面吸附并形成生物膜，研究生物膜反应器、光源、过滤瓶（２５０ｍｌ）、蠕动泵、数码光微生物在载体表面

5、的固定机理及生物膜结构，开发工学显微镜和计算机构成。采用发光二极管（ＬＥＤ）提供程实际中普遍适用的微生物固定化技术，对优化各种一定波长的单色光源。可视化光合细菌生物膜平板反反应器工艺系统及污水处理技术的发展具有重要意应器由透明的有机玻璃材料及盖玻片（２４ｍｍ×６０ｍｍ×［６］［７］义。Ｅｂｒａｈｉｍｉ等研究表明，生物膜的形成是由底０．１７ｍｍ）组成，尺寸为１８０ｍｍ×１３４ｍｍ×１８ｍｍ，以盖收稿日期：２００８０９１１修回日期：２００８１０２２玻片作为可视化窗口及光合细菌生物膜生长的载体。国家自然科学基金（９０

6、５１００２０，５０５７６１０７）、教育部新世纪优秀人才支持计划（ＮＣＥＴ０４０８４５）、重庆市自然科学基金（２００６ＢＢ７２２５）反应器主体包括５个流道，流道尺寸为１８ｍｍ×５０ｍｍ资助项目×４ｍｍ，每个流道的下侧由盖玻片通过有机玻璃盖板以通讯作者，电子信箱：ｌｑｚｘ＠ｃｑｕ．ｅｄｕ．ｃｎ螺栓联接的方式密封，以便在不同成膜阶段对盖玻片６８中国生物工程杂志ＣｈｉｎａＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ．２９Ｎｏ．４２００９作进一步的离线分析。在反应器的入口处设置了由均速相同。流板及玻璃珠组成的均流装置，以保证每个流道的

7、流图１光合细菌生物膜生长特性实验系统Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｙｓｔｅｍ［９］１．２实验方法和步骤盖率。１．２．１细菌菌种和培养基配方本实验采用菌株为１．３．２生物膜干重将从反应器中更换下来的附着先期培养的具有高效产氢能力的沼泽红假单胞菌有生物膜的盖玻片用蒸馏水轻轻冲洗，除去未固定的（Ｒｈｏｄｏｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｐａｌｕｓｔｒｉｓ）。实验中以葡萄糖为微生生物量，然后放置于温控在１０５℃的烘干箱内进行烘物降解代谢的唯一碳源，液体培养基中包含光合细菌干，烘干时间为３０ｍｉ

8、ｎ，等生物膜烘至恒重后对其称重，生长所需的无机营养成分，配方如下（ｇ／Ｌ）：Ｋ２ＨＰＯ４·此时盖玻片的重量与实验前的重量之差即为生物膜［１０］３ＨＯ１．００６，ＫＨＰＯ０．５４４，ＭｇＳＯ·７ＨＯ０．４，ＦｅＳＯ干重。２２４４２４·７ＨＯ０．００１８，（ＮＨ）ＭｏＯ·４ＨＯ０．００１０，ＺｎＳＯ１．３．３生物膜膜厚利