耐冷苯胺降解菌的特性及其對苯胺廢水處理的強(qiáng)化作用.pdf

1、本課題在充分理解生物強(qiáng)化技術(shù)一般機(jī)理的前提下，以苯胺作為目標(biāo)污染物，針對東北寒冷地區(qū)冬季水溫低、特種工業(yè)廢水生物處理工程效果差等問題，研究了高效耐冷苯胺降解菌 JH-9的特性以及生物強(qiáng)化效能，并率先提出了“混合菌絲球”的概念。對發(fā)酵過程中產(chǎn)生的霉菌菌絲球進(jìn)行了技術(shù)開發(fā)，采用混合菌種固定化技術(shù)將高效耐冷苯胺降解菌固定在霉菌 Y3形成的純生物質(zhì)載體上。詳細(xì)描述了混合菌絲球的形成過程及效能，并對成球機(jī)制進(jìn)行了初步探討。
　　在低溫下對吉

2、林化工廠污水處理廠曝氣池活性污泥、低溫生活污水處理系統(tǒng)曝氣池活性污泥、實驗室菌種庫保存的高效菌劑，以及以上三者的混合菌群四種樣品進(jìn)行了變溫培養(yǎng)、馴化，篩選到低溫下降解苯胺的高效菌群—吉化污泥。該菌群屬于耐冷菌群，低溫下對苯胺有較好的降解效果，菌膠團(tuán)形成能力較強(qiáng)，并且表現(xiàn)出很強(qiáng)的生物絮凝能力。從吉化污泥中分離篩選到一株低溫下（10℃）能夠較好降解苯胺的耐冷菌株 JH-9，它能以苯胺為唯一碳源、氮源生長，通過Sherlock脂肪酸鑒定系統(tǒng)、

3、16S rRNA等分析方法初步鑒定為醋酸鈣不動桿菌（Acinetobacter－calcoaceticus）。從環(huán)境因子、培養(yǎng)基組分、接菌量、底物多樣性、共代謝、反應(yīng)動力學(xué)等生理生態(tài)學(xué)角度對 JH-9降解特性進(jìn)行了研究，得出低溫下其降解苯胺的最適條件為pH7.0，C/P1:1～2:1，接菌量為10％（v/v）。葡萄糖和微量元素可以促進(jìn) JH-9對苯胺的降解；而苯酚會抑制其對苯胺的降解。當(dāng)菌體起始濃度一定時，苯胺降解率及平均降解速率主要與

4、苯胺初始濃度有關(guān)。在較低的苯胺濃度范圍內(nèi)，苯胺降解率和降解速率較高，遵循 Monod方程；當(dāng)苯胺濃度較高時，其降解過程以基質(zhì)抑制型的Haldane方程為主。
　　采用生物強(qiáng)化技術(shù)將菌株 JH-9、吉化污泥及兩者等量混合的菌群作為強(qiáng)化菌劑投加到 SBR反應(yīng)系統(tǒng)中，測定苯胺的去除能力是否提高，并考察TOC、TN及微生物活性等指標(biāo)的變化，用DGGE的方法對投菌強(qiáng)化前后反應(yīng)器中活性污泥系統(tǒng)菌群多樣性進(jìn)行分析。結(jié)果表明，在反應(yīng)器內(nèi)溫度為12

5、℃、搖床轉(zhuǎn)速160r/min、pH7.0、反應(yīng)周期為48h等條件，三個強(qiáng)化系統(tǒng)都可以提高苯胺的降解能力，苯胺降解率在74.2%～100%，TOC的去除率83%～88.8%，而 TN變化不明顯。系統(tǒng)中異養(yǎng)菌的活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于硝化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌。
　　考察苯胺濃度沖擊負(fù)荷、pH沖擊負(fù)荷、苯酚毒物負(fù)荷及貧營養(yǎng)條件下系統(tǒng)生物強(qiáng)化效果，發(fā)現(xiàn)在不同沖擊負(fù)荷條件下各個強(qiáng)化系統(tǒng)體現(xiàn)的降解苯胺的優(yōu)勢不同，在 pH負(fù)荷下，單菌強(qiáng)化效果相對較好，在苯胺濃

6、度負(fù)荷和苯酚毒物負(fù)荷沖擊下，單菌和吉化污泥的混合菌群強(qiáng)化效果較好，在貧營養(yǎng)負(fù)荷沖擊下，吉化污泥菌群強(qiáng)化效果較好。在整個強(qiáng)化實驗中，強(qiáng)化系統(tǒng)對 TOC的去除效果要好于對照系統(tǒng)，而對TN的去除卻沒有明顯的優(yōu)勢。
　　以霉菌 Y3形成的菌絲球作為生物質(zhì)載體分別采用同時培養(yǎng)法和吸附法對菌株JH-9進(jìn)行固定化，并率先提出了一種新型固定化方法“同時培養(yǎng)法”。兩種方法的對比結(jié)果表明：同時接種法在單位時間內(nèi)可固定化細(xì)菌量更多、其堆積體積更大，成球

7、總數(shù)量更多，球體直徑較小，總重量和總相對密度也較小。同時培養(yǎng)法形成的混合菌絲球內(nèi)部細(xì)菌是非常均勻的排列生長在每一根菌絲上，無論菌絲交聯(lián)與否；而吸附法形成的混合菌絲球內(nèi)部，細(xì)菌只存在于多條菌絲交叉形成平臺的地方。
　　對混合菌絲球的降解效能進(jìn)行考察發(fā)現(xiàn)，混合菌絲球?qū)Ρ桨繁３至肆己玫慕到庑埽瑫r培養(yǎng)法形成的混合菌絲球?qū)Ρ桨返慕到庑芤黠@好于吸附法形成的混合菌絲球，且效果穩(wěn)定、持久。與固定化陶粒相比，混合菌絲球?qū)Ρ桨返慕到饽芰β燥@優(yōu)

8、勢。菌絲球再生實驗表明：經(jīng)過碎片繁殖再生的混合菌絲球能很好的保持對苯胺的降解能力。為了進(jìn)一步在反應(yīng)器中考察混合菌絲球的生物強(qiáng)化效能，將混合菌絲球、高效降解苯胺混合菌群和菌株 JH-9作為強(qiáng)化菌劑應(yīng)用于SBR工藝中。結(jié)果表明：針對初始苯胺濃度為130mg/L的苯胺廢水，混合菌絲球從第三個運(yùn)行周期開始即實現(xiàn)了出水苯胺的去除率達(dá)100%、COD的去除率在60%以上，并一直穩(wěn)定維持到運(yùn)行的第八個周期。通過考查混合菌絲球的形成過程及機(jī)制發(fā)現(xiàn)：曲霉