吡啶降解菌的筛选及其在好氧颗粒污泥生物强化体系中的应用
吡啶是一种应用十分广泛的杂环污染物。该物质的生产和使用过程中产生了大量含吡啶的工业废水。由于吡啶废水生物毒性大、可生化性差，常规生化处理系统（如活性污泥法）难以奏效。本课题研究即以实现吡啶废水经济无害化生物治理为目标，探讨吡啶废水生物强化处理系统的构建和应用方法。 本研究从受吡啶污染的土壤中，筛选得到一株能够降解吡啶的新菌株NJUST18，鉴定为根瘤杆菌（Rhizobiumsp.）。实验表明，NJUST18菌可以利用吡啶为唯一碳源、氮源进行生长。最高可处理的吡啶浓度高达2600mg/L。降解过程中吡啶浓度降低、生物量增加、TOC减少、pH变大以及水中NH4+的释放等一系列实验现象表明，吡啶可被Rhizobiumsp.NJUST18完全降解。Rhizobiumsp.NJUST18降解吡啶的最佳pH条件为中性至弱碱性。在高初始吡啶浓度和高初始pH条件下，降解过程与反应体系pH和NH4+浓度显著相关。在碱性条件下，NH4+释放至反应体系，产生游离氨(NH3)，导致吡啶降解延滞。 研究发现吡啶对微生物的生长和吡啶的降解具有显著地抑制作用。采用Haldane模型能够较好的拟合生长动力学，动力学常量为:μ*=0.1473h-1，Ks=793.97mg/L，Ki=268.60mg/L，Sm=461.80mg/L。真实最大比生长速率(μmax）计算为0.0332h-1。产率系数(YX/S)在吡啶浓度为589.9mg/L时，达到最大值0.51g/g。吡啶降解动力学可用Haldane方程进行拟合，得到qSmax=0.1212g/g/h，Sm'=507.83mg/L，q*=0.3874g/g/h，Ks'=558.03mg/L，Ki'=462.15mg/L。与其他吡啶降解菌相比，NJUST18菌株的μmax和Sm是最高的，表明NJUST18菌株在处理高浓度吡啶废水时具有巨大优势。高的Ki和Ki'值，以及极其高的Ks和Ks'值说明，NJUST18菌能够在大范围吡啶浓度中生长，尤其在高浓度下生长。 以Rhizobiumsp.NJUST18纯菌株作为接种污泥，在SBR反应器中成功培养出可降解吡啶的好氧颗粒污泥，粒径为0.5-1mm左右。反应器内MLSS由0.88g/L升高至5.2g/L，MLVSS由0.847g/L升高至4.61g/L，污泥体积指数(SVI)降低至25.6mL/g。在好氧颗粒污泥反应器中，好氧颗粒污泥可在7.5小时内实现浓度高达4000mg/L的吡啶的完全降解;相比纯菌株体系，好氧颗粒污泥系统降解吡啶的效率及耐受浓度显著提高。PCR-DGGE指纹图分析表明，经过六个月的启动运行，SBR反应器内存在多种微生物群落，其中占主导地位的菌不再是Rhizobiumsp.NJUST18。但是，反应器启动阶段Rhizobiumsp.NJUST18的接种必不可少。 本研究的结果表明，Rhizobiumsp.NUJST18及其好氧颗粒污泥生物强化体系在高浓度吡啶废水的处理领域具有广阔的应用前景。
吡啶降解菌;根瘤杆菌;动力学;好氧颗粒污泥;生物强化处理系统
南京理工大学
硕士
环境科学
沈锦优;刘晓东
2014
中文
X703.1
71
2014-07-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）