苯胺降解菌的筛选鉴定、降解特性以及共代谢研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:linyg001
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随着我国工业水平的迅猛发展,使得含有大量环状芳香族化合物的废水排入到水体中。苯胺就是其中典型的代表物,它是化工产品的基础原料,常被用于形成有机颜料、杀虫剂、炸药等产品的生产中。但是它的毒性很强,对人体的神经系统、肝功能以及呼吸系统会造成严重的损伤。而且它易挥发,这使得对苯胺的治理更是难上加难。目前,国内外普遍使用活性炭吸附或者臭氧催化氧化等物化方法来处理苯胺废水。这些技术虽然操作简单、见效快,但是处理效果不稳定,且能耗高。因此,微生物法处理苯胺废水已逐渐成为当下的发展趋势,这种方法不仅经济而且出水效果好、操作简单,是国内外学者研究的重点领域。本实验以潞城市生活污水处理厂曝气池的活性污泥为样品,首先驯化、富集培养,再经过多次分离纯化得到一株能够高效降解苯胺的菌株,并初步命名为Z1。它能把苯胺当作唯一碳源和氮源进行代谢生长,观察该菌的形态特征,参考生物学实验以及16S rDNA分子学鉴定结果,最后确定该菌为假单胞菌,并最终命名为:Pseudomonas sp. Z1。接着从生长,苯胺降解效果,COD、NH4+-N等指标出发,对环境因子、培养基组分、外加碳源和氮源以及降解过程中所引起环境的变化等角度进行研究。最终得出好氧菌Z1的最适生长和降解条件为:pH6.0~8.0、30℃、盐度0.1%~1.0%。在此条件下,16h内有99%的苯胺被降解;菌株的苯胺耐受度为1800mg/L;当苯胺初始浓度为1300mg/L时降解速率最快,为41.4mg/(L·h);苯胺与磷酸盐的最适投加比例为1:1~2:1之间;最佳接种量为体积比15%;在低温或者高浓度苯胺环境下,甲醇能够作为最适外加碳源能有效提高菌株Z1的生长以及苯胺降解效果,且苯胺与甲醇的最佳质量浓度比约为2:1;培养基中Fe2+和Mg2+能促进菌株Z1的生长,而且在苯胺降解过程中起到了关键的作用,相反其他微量元素对菌株的生长和代谢几乎没有影响。在Z1降解苯胺的过程中,大约有61.6%的苯胺态氮释放到环境中转变成氨氮,同时去除了95%以上的COD。采用与氨氮降解菌Alcaligenes faecalis C16混合培养的方法对释放出的氨氮进行处理,结果显示:24h内,混合菌能使苯胺从400mg/L减小到9mg/L左右,氨氮浓度一直保持在2.1mg/L左右,OD600为1.423。处理苯胺的最佳浓度为800mg/L。考虑到真实废水的复杂性,还需要探究Z1对其他芳香族化合物的作用效果。因此,本次实验还研究了菌株Z1对苯酚的适应性,以及当苯酚与苯胺共存时的共代谢效果。结果表明:Z1对苯酚的耐受度为500mg/L,其最快降解速率为12.2mg/(L·h);苯酚的存在对菌株代谢苯胺有一定的抑制作用,当环境中苯酚浓度超过88mg/L时,抑制作用明显,而且随着苯酚浓度的增大抑制作用越发的突出。当苯酚浓度都超过370mg/L时,菌株Z1无生长迹象且苯胺几乎不被降解。此时添加氯化铵作为外加氮源有助于Z1的生长以及对复合污染物的共降解效果,36h后400mg/L的混合底物基本被降解完全,且氯化铵的经济添加量为113mg/L。
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