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文檔簡介
1、苯酚和酚類化合物是一種重要的工業(yè)原料,廣泛存在于各種工業(yè)排出的廢水中,如石油精煉、樹脂、塑料、皮革、紡織制造、化學(xué)和石化工廠,焦?fàn)t,鑄造加工,紙漿和造紙廠,橡膠回收工廠,制藥和工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)過程中。具有惡臭、異味和高度毒性,是重要的有機(jī)污染物之一。其工業(yè)廢水是極難處理的,且廢水排放后在環(huán)境中具有一定的穩(wěn)定性,通過遷移,其污染范圍可進(jìn)一步擴(kuò)大,氯代酚類化合物的存在常常使微生物菌體內(nèi)的酶變質(zhì)并失去活性,最終導(dǎo)致生物處理的效果較差,所以采用單一
2、的生物方法難以使其有效降解。本研究探討紫外光輻射對緩解三氯酚對微生物的影響,并用氣升式內(nèi)循環(huán)紫外光/生物膜一體式反應(yīng)器,通過單獨紫外輻射降解(Photolysis,P)、單獨生物降解(Biodegradation,B)以及紫外輻射與生物同步耦合降解(Photobiodegradation,P&B)3種方法對三氯酚進(jìn)行降解,并對其降解規(guī)律、降解動力學(xué)以及降解過程中氯的釋放規(guī)律進(jìn)行研究,以證明紫外光解與生物膜同步耦合降解方法的高效性。通過分
3、子生物學(xué)分析,了解微生物降解TCP的功能基因,探討微生物降解TCP的機(jī)理。
在對TCP光解代謝途徑的研究中,選擇從活性污泥中篩選的一株菌株用于降解苯酚和TCP,采用16srDNA技術(shù)鑒定出該菌株的種屬為解淀粉芽孢桿菌(Bacillusamyloliquefaciens),利用該菌降解苯酚和TCP混合廢水,以研究TCP對苯酚降解的影響及其對微生物生長的抑制性。同時,紫外光解被用來減小TCP的抑制性以提高苯酚的去除率。實驗結(jié)果表明
4、紫外光解可以有效的減小TCP對微生物的抑制,因為紫外光解使TCP轉(zhuǎn)化為其中間產(chǎn)物,這些中間產(chǎn)物對微生物具有相對低的抑制性,當(dāng)以單獨苯酚(25~200mg/L)作為生長基質(zhì)時,微生物生長符合Monod動力學(xué),得到最大的μmax(1.46h-1)和最小的Ks(21mg·L-1),當(dāng)TCP加到苯酚溶液中時,μmax減小了26%,Ks增加了319%,而當(dāng)TCP經(jīng)紫外光輻射處理后,μmax從1.08h-1升高到1.18h-1Ks從88mg·L-1
5、下降到56mg·L-1,實驗結(jié)果顯示紫外光解緩解了TCP對微生物的抑制。研究TCP的抑制性下降機(jī)理時,被認(rèn)為是其生成了中間產(chǎn)物,通過儀器檢測中間產(chǎn)物及分析其代謝途徑,是因為生成了4-MCP和2,4-DCP,實驗驗證,通過分別添加4-MCP和2,4-DCP到苯酚溶液中,以觀察其對苯酚的降解和微生物生長的影響,證明4-MCP和2,4-DCP相對于原始TCP來說對苯酚的降解和微生物生長具有更低的抑制性。
在解淀粉芽孢桿菌(Bacil
6、lusamyloliquefaciens)對氯酚類廢水的降解特性研究中,用該菌處理不同混合基質(zhì)廢水,其中包括接種不同濃度菌量于同源共基質(zhì)(2,4,6-TCP+Phenol)和其它共基質(zhì)(2,4,6-TCP+GL、2,4,6-TCP+苯甲酸)的模擬廢水中,以考察其對各基質(zhì)的反應(yīng)特性,發(fā)現(xiàn)其微生物的生長曲線都是一致的,且解淀粉芽孢桿菌對2,4,6-TCP+GL共基質(zhì)模擬廢水所起反應(yīng)最為迅速,對2,4,6-TCP+Phenol共基質(zhì)模擬廢水所
7、起反應(yīng)最為緩慢,且該菌在不外加碳源情況下即單獨TCP情況下微生物也能很好的生長;在利用該菌以苯酚為外加碳源對4-MCP、2,4-DCP、2,4,6-TCP、2,4,6-TCP(UV)的降解研究中,發(fā)現(xiàn)不論在搖瓶實驗還是反應(yīng)器實驗中氯酚類物質(zhì)對解淀粉芽孢桿菌都有不同程度的生長抑制特性,對解淀粉芽孢桿菌抑制性大小:2,4,6-TCP>4-MCP>2,4-DCP>2,4,6-TCP(UV),
在對解淀粉芽孢桿菌(Bacillusam
8、yloliquefaciens)的實際應(yīng)用及功能基因的研究中,首先采用該菌生物降解2,4,6-TCP,本研究采用在搖瓶中降解2,4,6-TCP模擬廢水(5~40mg/L),在ILPBR中利用固定化生物膜驗證其處理效果;借助光解和生物處理同步耦合、生物強(qiáng)化作用以及次級利用三者的聯(lián)合作用。在搖瓶的降解實驗中,單獨TCP條件下,濃度為20mg/L的2,4,6-TCP完全降解完大約用時32小時;在加入苯酚作為外加碳源后,濃度為20mg/L的2,
9、4,6-TCP完全降解完大約用時30小時。而在ILPBR中利用固定化生物膜處理2,4,6-TCP模擬廢水,比較在P+B和P&B兩種實驗條件下2,4,6-TCP的降解情況,在P+B條件下,20mg/L的2,4,6-TCP在共基質(zhì)作用下最快是在120min內(nèi)被完全降解完;而在P&B條件下20mg/L的2,4,6-TCP在共基質(zhì)作用下在30min內(nèi)可以完全降解完。這說明光解和生物處理同步耦合的處理效果是非常好的。在對解淀粉芽孢桿菌降解2,4,
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