假单孢菌处理含酚废水的研究

       作者：陈立锋 陈立强

　　摘 要：本文以苯酚模拟废水为研究对象，采用经过苯酚驯化后的假单胞菌处理含酚废水。探讨了投菌量、pH、水力停留时间（HRT）、污水酚含量等对处理苯酚废水的影响程度，并做了污泥回流与不回流来连续处理含酚废水的对比。实验表明：在苯酚浓度为100mg/L，微生物量为9mL，pH为5~7时，经过16h处理后，苯酚去除率可达97%。 
　　活性污泥对苯酚有很强的处理效果。 
　　关键词：含酚废水 假单胞菌 固定化微生物 
　　 
　　一、实验部分 
　　1.仪器及主要试剂 
　　主要仪器：曝气沉淀池，752型紫外分光光度计（上海光谱仪器有限公司），曝气泵（江苏一环集团有限公司），PHS-3C型数字式酸度计（上海科学仪器厂），苯酚（分析纯），苯酚标准溶液。 
　　2.检测方法 
　　苯酚含量的测定：紫外分光光度法。 
　　以不加苯酚的空白培养液作为参照，用752型紫外分光光度计（上海光谱仪器有限公司）在270nm的波长下测量待测溶液的吸光度（使用石英比色皿），并根据标准曲线计算出溶液中苯酚的浓度和苯酚的去除率。由于酵母膏的颜色会影响仪器对苯酚吸光度测定的准确性，因此需要减少酵母膏的投加量，以消除酵母膏引起的误差。 
　　3.实验内容 
　　3.1 假单胞菌培养 
　　购买假单胞菌种，投入曝气沉淀池中，并加入10L营养液在常温下曝气培养（实验日期为2010年7月，环境平均温度为30℃）。3d后当曝气沉淀池中培养液变浑浊沉淀池底部出现污泥，就说明微生物开始生长，加料频率以1.5d/次为好。 
　　3.2菌种的驯化 
　　在培养液中逐渐加入苯酚进行驯化来得到优势菌种。选择培养基：NH4Cl，5g； KH2PO4，4g；MgSO4•7H2O，0.5g；CaCl2•2H2O，5g；FeSO4•7H2O，0.1g；H2O，10L；酵母膏，2g，苯酚浓度150mg/L。菌种的驯化：隔1.5d加一次药剂（选择培养基成分）。在培养微生物时，苯酚加200mg/L为宜，为了保证微生物正常成长，加料频率我1.5d/次为好。试验在通风场地进行，不采取任何保暖措施，试验期间温度与浙江上虞本地温度一致，气温25℃~35℃，水温22℃~35℃。培养菌种选用50L的曝气沉淀池，进行不间断曝气，曝气量控制在0.2Nm3/h左右（曝气量太小或太小都会影响微生物的正常生长）。在培养过程中发现，在pH为5~8的条件下，微生物都能较快生长，但由于考虑到在碱性条件下苯酚容易挥发，因此在培养和实验过程中，模拟废水的pH保持在5~7之间为好。 
　　二、游离假单胞菌处理苯酚废水的影响因素研究 
　　在微生物的长过程中是以苯酚作为碳源，但是由于酚的毒性较大，过大浓度的含酚废水可能会抑制微生物的活性导致处理效果的下降。在此基础上综合考虑各种因素，以废水酚含量、投菌量、PH、HRT等4个因素设计一组单因素实验，影响反应温度均保持在（26±2）℃，废水量为200mL。 
　　三、回流与不回流的对比实验 
　　在温度为26℃，苯酚浓度为200mg/Ｌ，pH为6.6，HRT为20h，的条件下，投菌量为200mL，废水量为200mＬ的时候，在以上最佳工艺参数下进行连续处理，并且分别进行污泥回流和不回流，实验数据如下： 
　　由图1和图2对比可以得出：若污泥不回流则从第二次开始，假单胞菌的处理效率就开始下降了，从97.6%下降到了86.5%，处理效率下降11.1%。若进行污泥回流则明显可以延长处理的次数，污泥不回流处理到第四次的时候苯酚的去除率只有61.2%，而进行污泥回流的一方去除率仍保持在97%左右，没有明显的下降。这说明培养过程中产生的活性污泥也具有对苯酚很强的处理能力，活性污泥是否回流对于处理效果是有很大影响的。 
　　四、假单胞菌降解苯酚机理探讨 
　　假单胞菌能将解苯酚的原因是：在驯化初期，假单胞菌并不完全具有降解苯酚的现成的酶系，它对苯酚的降解能力极其微弱或仅具潜在的降解能力，只有在特定环境下，在相应的诱导物苯酚存在时，经一定时间的培养，由诱导物刺激微生物，诱导产生相应的酶系，才能获得对苯酚的降解能力。微生物具有很强有适应能力，当外界环境改变时，它们能相应调节体内新陈代谢系统，使之能在新的环境中继续成长下去。这种适应性的一种是在细菌分裂过程中遗传物质的突变，形成突变种，其中有一些对新环境污染具有较强的适应能力。 
　　五、结论与展望 
　　以苯酚模拟废水为研究对象，采用经过苯酚驯化后的假单胞菌处理含酚废水。探讨了投菌量、pH、水力停留时间（HRT）、污水酚含量等对处理苯酚废水的影响程度，实验结果表明：该假单胞菌为好氧菌，能以苯酚作为唯一碳源。在投菌量为9m；HRT为16h；污水中苯酚的浓度为100mg/L；pH为6.6的最佳工艺条件下废水中的苯酚的去除效率最好，其去除率可以达到97%。 
　　通过创建各类工程菌可以更加有效的降解毒性物质。但是，各种高效降解菌的筛选和纯化比较散乱，迫切需要建立一个具有实际意义的环境污染防治菌种库，以便减少低成本重复工作，促进高效降解菌的实际应用。 
　　微生物共代谢的一些机制还不十分清楚，只有更深入的研究才能使共代谢技术得到更广泛的运用；目前的研究大多数还处于实验室研究阶段，安全性问题一直是其工程应用的主要障碍，但已有一些科学家指出，过分强调甚至夸大基因工程菌的危险，将使我们失去一个对付危害日益严重的难降解污染物的有力工具。 
　　 

本文由： 中国化工贸易杂志社编辑部整理发布，如需转载，请注明来源。

中国化工贸易杂志社编辑部

2019-05-14