FeOM對(duì)苯胺降解特性及對(duì)生物海綿鐵體系內(nèi)鐵菌相互作用特性的研究.pdf

1、水污染問題是造成當(dāng)前國家水資源短缺的一個(gè)重要因素，而難降解有機(jī)廢水的未達(dá)標(biāo)排放是造成水污染的重要原因。近年來，隨著“水污染防治行動(dòng)計(jì)劃”的實(shí)施，國家對(duì)水污染治理提出更加嚴(yán)格的要求。苯胺一種有毒物質(zhì)，在工業(yè)生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用中給生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的危害。在生物法處理苯胺廢水的研究中，高效苯胺降解菌是目前研究最為廣泛的課題之一。但是具有鐵氧化功能的苯胺高效菌的研究卻鮮有報(bào)道。另外，在Fe0-生物鐵法中，零價(jià)鐵與高效菌株之間相互作用及相互強(qiáng)化特征的

2、研究也未見報(bào)道。
　　本文通過污泥馴化、富集培養(yǎng)、分離提純及菌種篩選等過程分離篩選出一株具有鐵氧化功能的高效苯胺降解菌，并將其命名為ZL-1菌株。通過對(duì)該菌株的形態(tài)特征觀察、生理生化實(shí)驗(yàn)及16S rDNA分子生物學(xué)鑒定確定該菌株為產(chǎn)酸克雷伯式菌。接著對(duì)該菌株的生長曲線及苯胺降解特性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明:①ZL-1菌株的生長符合Logistic模型，并且能夠以苯胺作為生命活動(dòng)的唯一碳源和氮源;②ZL-1菌株降解苯胺的終產(chǎn)物為氨氮，未

3、發(fā)現(xiàn)有硝氮及亞硝氮生成;③在500mg/L的苯胺溶液中，ZL-1菌株最適生長條件為:pH7.0，溫度25℃，鹽度0.5％，DO越高，苯胺的去除效果越好;④ZL-1菌株能夠承受的苯胺濃度為1500mg/L，當(dāng)反應(yīng)器運(yùn)行24h后，該濃度下的苯胺開始被迅速降解;⑤當(dāng)向反應(yīng)器中分別投加外加碳源、氮源及磷源時(shí)，外加碳源對(duì)苯胺的降解沒有促進(jìn)作用;而在外加氮源中，硝酸鈉能夠促進(jìn)苯胺的降解。當(dāng)C∶N=3∶1時(shí)，20h內(nèi)能夠提高7.9％的苯胺降解率;另外

4、，當(dāng)C∶P=1∶1時(shí)，20h內(nèi)苯胺的去除率達(dá)到了98.2％，過高過低的磷鹽都會(huì)抑制苯胺的降解。
　　在利用海綿鐵(Fe0)與ZL-1菌株組成的生物海綿鐵體系處理模擬苯胺廢水時(shí)發(fā)現(xiàn):在24小時(shí)的時(shí)間內(nèi)，該體系對(duì)苯胺的去除率比ZL-1菌株單獨(dú)降解苯胺的去除率高出近20％。ZL-1菌株是一株鐵氧化菌，F(xiàn)e2+是其生命活動(dòng)的基本元素之一，而鐵氧化酶活性反映了其對(duì)Fe2+的利用能力大小。鐵氧化菌在利用Fe2+的同時(shí)，也對(duì)Fe2+的溶出促進(jìn)作

5、用，為此研究比較了3株不同的具有Fe2+氧化能力的菌株對(duì)海綿鐵溶出的影響。
　　在24h的時(shí)間內(nèi)，投加ZL-1菌株的反應(yīng)器的海綿鐵溶出量比未加菌液的反應(yīng)器多60mg/L左右;比投加PF-1菌株（鐵氧化酶活性為零）的反應(yīng)器多近35mg/L;比投加MH-1菌株（鐵氧化酶活性最好）的反應(yīng)器多溶出86mg/L。在此基礎(chǔ)上，對(duì)各菌株作用下的海綿鐵腐蝕行為進(jìn)行了研究，結(jié)果表明: PF-1菌株是一株地衣芽孢桿菌，沒有鐵氧化酶活性，但能夠發(fā)酵葡萄

6、糖產(chǎn)酸和向胞外分泌大量粘液，粘液的存在造成海綿鐵上生物膜的形成，生物膜的產(chǎn)生促進(jìn)了氧濃差或其他濃差極化電池的形成，從而加速了海綿鐵的腐蝕速率;ZL-1菌株一株兼性厭氧的產(chǎn)酸克雷伯式菌，在厭氧條件下能夠發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)酸。而海綿鐵是一種多孔性物質(zhì)，可同時(shí)為微生物提供好氧、兼氧及厭氧的微環(huán)境，這種微環(huán)境可促使ZL-1菌株發(fā)酵產(chǎn)酸，從而加速海綿鐵的溶出;MH-1菌株是一株專性好氧的惡臭假單胞菌，不會(huì)分泌粘液和發(fā)酵產(chǎn)酸，它的生命活動(dòng)需要消耗大量的氧

7、氣，從而降低了海綿鐵吸氧腐蝕的速率。通過80天的腐蝕研究得出:在PF-1菌株的鐵氧化酶活性＜ZL-1菌株酶活性＜MH-1菌株酶活性條件下，PF-1菌株作用下的海綿鐵的平均腐蝕速率＞ZL-1菌株作用下的平均腐蝕速率＞MH-1菌株作用下的平均腐蝕速率。
　　在ZL-1菌株生物腐蝕機(jī)理研究的基礎(chǔ)上，考察了外界條件對(duì)ZL-1菌株作用下海綿鐵溶出的影響，結(jié)果表明:在ZL-1菌株正常生長條件下，溶液的pH越低，DO越大，海綿鐵投加量越多及海綿

8、鐵的粒徑越小，ZL-1菌株作用下的海綿鐵溶出量越多;但是ZL-1菌株作用下的海綿鐵的溶出量卻隨著菌液投加量的增多呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，其中在菌液投加量為20％時(shí)海綿鐵的溶出量最大。
　　在海綿鐵(Fe0)與ZL-1菌株組成的生物海綿鐵體系中，鐵的溶出不僅能夠滿足ZL-1菌株自身生長需要，同時(shí)還可促進(jìn)體系中類Fenton作用的產(chǎn)生。通過對(duì)該體系類Fenton效應(yīng)影響因素的研究，結(jié)果表明:發(fā)生類Fenton作用的H2O2來自兩個(gè)方面

9、:一方面是ZL-1菌株自身生命活動(dòng)產(chǎn)生的，另一方面在酸性環(huán)境中，海綿鐵與O2作用產(chǎn)生的。另外，H2O2的產(chǎn)生受環(huán)境影響很大，pH值越低，海綿鐵粒徑越小，H2O2的生成量越多，對(duì)于海綿鐵投加量及菌泥投加量來說，H2O2的生成量均隨著其投加量增多，呈現(xiàn)增大后減小的趨勢(shì)，海綿鐵投加量為90g/L，菌泥投加量為2.5g/L，生成的H2O2最多。
　　另外，·OH的產(chǎn)生受環(huán)境影響也很大，pH值、海綿鐵粒徑、海綿鐵投加量及菌泥投加量對(duì)其產(chǎn)生的