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微生物处理机油污染废水研究

发布日期:2011-05-06  浏览次数:1021

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文章摘要: 近年来,国内外对石油及兵产品的微生物降解研究常见报道,却鲜见机油废水微生物降解方面的研究。本试验目的是通过常规微生物驯

  近年来,国内外对石油及兵产品的微生物降解研究常见报道,却鲜见机油废水微生物降解方面的研究。本试验目的是通过常规微生物驯化方法,以市售机油为唯一碳源,从油污土壤中分离筛选出机油高效降解菌株,并对其生长条件及降解特性进行研究,以期进一步应用于含油污水的治理。

1 材料与方法

1.1 土壤样品

  某石油库贮油罐附近的石油污染土壤,取样3份,按含油量由多至少编为1#,2#,3#。

1.2 培养基

  本试验选取两种无机基础培养基,(用蒸馏水配制并高压蒸气灭菌),编号分别为1#,2#,组成如下:

  1#基础培养基:p(KH2PO4)=0.5g/L,ρ(K2HPO4)=0.5g/L,P(MgSO47H2O)=0.2g/L,ρ(NaCl)=0.2g/L,p(CaCl2)=0.1g/L,ρ(NH4NO3)=1.0g/L,MnSO4痕量,FeCl3痕量。

  2#基础培养基:p(NaNO3)=2.0g/L,ρ(KH2O4)=0.2g/L,ρ(MgSO4.7H2O)=0.2g/L,ρ(酵母浸膏)=1.0g/L.

  含油培养基是向上述无机基础培养基中加入适量机油。固体培养基中加入质量分数为0.2%的琼脂。

1.3 优势菌筛分试验

1.3.1 选择富集培养

  称取土样各10g,加入到500mL1#含油培养基(含机油4mL)中,调pH值7.0,通气恒温30℃培养48h后,分别移取上述培养液5mL于45mL1#,2#含油培养基(含机油2mL)中,恒温30℃振荡培养。

1.3.2 平板分离

  制作1#,2#固体含油培养基平板苦干,用接种环蘸取振荡培养较好的菌液在相应平板划线,恒温30℃培养48h后平板划线分离,重复数次。选择生长状况良好的菌株进行平板扩大培养。

1.4 生长条件正交试验

  在保证供氧和氮、磷营养前提下,选择温度。油的质量浓度(以mg/L计)和pH值作为本次实验的三个因素进行三水平实验,方案见表1、表2。将平板培养48h的菌体刮下,5000r/min离心5min,分离得到湿菌体。向方案中每个样品加入0.5g湿菌体,培养60h后测定样品中油的质量浓度。

表1 ZL1菌株正交试验方案及试验结果

分组号

因素

测定结果ρ(油)/(mg.L-1)

降解测量ρ(油)/(mg.L-1)

温度/

ρ(油)/(mg.L-1)

pH值

1

25

424

5.0

192

232

2

25

680

7.0

416

264

3

25

824

9.0

630

194

4

30

424

7.0

220

204

5

30

680

9.0

507

173

6

30

824

5.0

654

170

7

35

424

9.0

297

127

8

35

680

5.0

569

111

9

35

824

7.0

755

69

K1

690

563

513

 

 

K2

547

548

537

 

 

K3

307

433

494

 

 

K1

230

188

171

 

 

K2

182

183

179

 

 

K3

102

144

165

 

 

R

128

44

14

 

 

表2 ZL2菌株正交试验方案及试验结果

分组号

因素

测定结果ρ(油)/(mg.L-1)

降解测量ρ(油)/(mg.L-1)

温度/

ρ(油)/(mg.L-1)

pH值

1

25

368

4.0

69

299

2

25

574

6.0

267

307

3

25

767

8.0

479

288

4

30

368

6.0

354

314

5

30

574

8.0

296

278

6

30

767

4.0

462

305

7

35

368

8.0

142

226

8

35

574

4.0

342

232

9

35

767

6.0

548

219

K1

824

769

766

 

 

K2

897

817

840

 

 

K3

677

812

792

 

 

K1

275

256

255

 

 

K2

299

272

280

 

 

K3

226

271

264

 

 

R

73

16

25

 

 

1.5 降解能力试验

  配制机油质量浓度为270mg/L的含油培养基1L,投入小型间歇反应器中,加入离心分离得到的湿菌体5g,通气恒温30℃培养,间隔12h取样测定其含油量。

1.6 测试方法

  用紫外介光光度法测定。

2 结果分析

2.1 优势菌筛分试验

  富集培养过程中,1#土样的培养液出现的泡沫较多,乳化现象明显,菌液也较为粘稠,分离出较多的菌株,说明土壤中的石油烃能刺激石油降解菌的生长。经过选择富集培养、平板分离出4株以机油为唯一碳源的菌株,编号为ZL1,ZL2,ZL3,ZL4,性状见表3。进一步培养后筛选出降解性能较好的ZL1(1#培养基)和ZL2(2#培养基)进行正交试验和连续培养试验。

表3 4株机油降解菌形态特征

形态特征

ZL1

ZL2

ZL3

ZL4

菌落颜色

粉红

淡黄

淡黄

粉红

菌落形态

不透明,微隆起,全缘,

半透明,圆形

半透明,圆形,隆起,

不透明,米粒状突起,

 

光滑,有光泽

光滑,较干燥

光滑,有光泽

较湿润

菌体形态

短杆

球形

杆状

丝状

菌体大小/μm

(0.3-0.8)×(0.6-1.0)

Φ0.3

(0.5-0.8)×(1.3-5.0)

0.2×(6-60)

革兰氏染色

G

G

G

G

初步鉴定

黄杆菌属

微球菌属

假单胞菌属

酵母菌属

2.2 生长条件正交试验

  ZL1,ZL2菌株按设定的正交试验方案进行试验,测定其剩余含油量,以降解油量作为考察指标,计算结果见表2、表3。分析极差值R可以看出:ZL1菌的R温度为128,ZL2菌的R温度为73,均为最大极差值,说明温度是影响降解效果的主要因素。25℃ZL1菌降解机油能力较强;油质量浓度越低降解效果越好;pH值为7时,降解效果最好,说明ZL1菌适于在中性条件下生长。30℃ZL2菌降解机油能力较强;机油的质量浓度在368-767mg/L范围内对降解效果影响不大,以ρ(油)=574mg/L时降解效果最明显,还应进一步扩大试验的油含量范围以确定油含量对ZL2菌降解能力的影响;pH值在4-8范围内对降解效果的影响也不显著,其中PH值为6时降解效果最好,说明ZL2菌较适于在中性偏酸条件下生长。

2.3 降解能力试验

  向1L油质量浓度为270mg/L培养液中投加5g湿菌体进行间歇培养,考察ZLI,ZLZ菌的降解能力,结果见图1。由含油量与培养时间关系曲线可以看出:ZL1,ZL2菌被加人含油培养基后很快适应环境,随着培养时间的增长,含油量不断下降。ZL1菌在30h左右去除率达到最大,后含油量下降缓慢,到60h左右曲线趋于平直;ZL2菌在20h左右去除率达最大,48h左右曲线趋于平直。曲线说明ZL1,ZL2菌适应能力较强,ZL1菌在0-60h内生长旺盛对机油的去除率可达67.9%,ZL2菌在0-48h内生长旺盛,对机油的去除率高达76.2%,试验后期降解曲线趋于平直,含油量基本不再变化,可能是由于机油中的一些重组分难于降解的原因。

 
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