三乙胺降解菌的分离鉴定、降解特性及其固定化细胞的应用

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本研究从医药生产废水处理池的活性污泥中分离得到一株能以三乙胺为唯一碳、氮源生长的菌株。经形态观察、生理生化实验及16SrRNA基因序列分析,将此菌株鉴定为原玻璃蝇节杆菌(Arthrobacter protophormiae),命名为R4。对菌株R4的最适生长条件研究发现最适生长温度和pH分别为30。C和7.0,通气量与R4的生长呈负相关,在0-25g/L的NaCl浓度范围生长较好,最适生长的NaCl浓度是5g/L。在碳源利用方面,菌株R4能利用葡萄糖、甘露醇、乙酸钠、甲酸钠;在氮源利用方面,能利用硫酸铵和脲素,不能利用硝酸钾和亚硝酸钠;能以三乙胺、二乙胺和乙胺为唯一碳氮源生长,不能以三甲胺为唯一碳氮源生长。当三乙胺浓度为100mg/L,接种量为1%时,菌株R4能在32小时内完全降解三乙胺,三乙胺中的氮80%左右被转化为代谢终产物NH3-N.降解最适温度为30℃,pH为7.0,降解速率与初始接种量呈正相关,与通气量呈负相关。浓度为1mol/L时Mg2+对降解起促进作用,Mn2+对降解几乎没有影响,Fe3+、Zn2+、Cu2+、Co2+、Ni2+、Ag+会抑制三乙胺的降解;NH4+、CI-、SO42-对三乙胺降解的抑制浓度分别为30mM/L、0.16mol/L、11mM/L。通过MS分析发现三乙胺降解的主要中间产物为二乙胺、乙胺、三乙胺氮氧化物、二乙胺氮氧化物,氮的主要代谢终产物为NH4+。测定了菌株R4分别以三乙胺、二乙胺和乙胺为底物的降解曲线,发现菌株R4对三者的降解速率是乙胺>二乙胺>三乙胺。在菌株R4以三乙胺为底物的降解过程中测到了三乙胺单加氧酶、二乙胺单加氧酶和乙胺单加氧酶的活性。采用正交实验研究了菌株R4的固定化条件,并将固定化R4细胞投入到流化床反应器中对模拟三乙胺废水进行了处理。固定化细胞的最佳投加量为175:1000(固定化细胞与废水体积比);进水三乙胺浓度对反应器的去除效果有较大影响;固定化细胞在反应器中连续运行四个周期后仍具有80%的的的降解效率。
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