借助紫外光解利用解淀粉芽孢桿菌加速2,4,6-三氯酚的生物降解.pdf

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(shù)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(guò)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(guò)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(duì)緩解三氯酚對(duì)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(guò)單獨(dú)紫外輻射降解(Photolysis，P)、單獨(dú)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(duì)三氯酚進(jìn)行降解，并對(duì)其降解規(guī)律、降解動(dòng)力學(xué)以及降解過(guò)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(guò)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(duì)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(duì)苯酚降解的影響及其對(duì)微生物生長(zhǎng)的抑制性。同時(shí)，紫外光解被用來(lái)減小TCP的抑制性以提高苯酚的去除率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明

4、紫外光解可以有效的減小TCP對(duì)微生物的抑制，因?yàn)樽贤夤饨馐筎CP轉(zhuǎn)化為其中間產(chǎn)物，這些中間產(chǎn)物對(duì)微生物具有相對(duì)低的抑制性，當(dāng)以單獨(dú)苯酚(25～200mg/L)作為生長(zhǎng)基質(zhì)時(shí)，微生物生長(zhǎng)符合Monod動(dòng)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(shí)，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(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示紫外光解緩解了TCP對(duì)微生物的抑制。研究TCP的抑制性下降機(jī)理時(shí)，被認(rèn)為是其生成了中間產(chǎn)物，通過(guò)儀器檢測(cè)中間產(chǎn)物及分析其代謝途徑，是因?yàn)樯闪?-MCP和2，4-DCP，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，通過(guò)分別添加4-MCP和2，4-DCP到苯酚溶液中，以觀察其對(duì)苯酚的降解和微生物生長(zhǎng)的影響，證明4-MCP和2，4-DCP相對(duì)于原始TCP來(lái)說(shuō)對(duì)苯酚的降解和微生物生長(zhǎng)具有更低的抑制性。
　　在解淀粉芽孢桿菌(Bacil

6、lusamyloliquefaciens)對(duì)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(duì)各基質(zhì)的反應(yīng)特性，發(fā)現(xiàn)其微生物的生長(zhǎng)曲線都是一致的，且解淀粉芽孢桿菌對(duì)2，4，6-TCP+GL共基質(zhì)模擬廢水所起反應(yīng)最為迅速，對(duì)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(dú)TCP情況下微生物也能很好的生長(zhǎng);在利用該菌以苯酚為外加碳源對(duì)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(shí)驗(yàn)還是反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)中氯酚類物質(zhì)對(duì)解淀粉芽孢桿菌都有不同程度的生長(zhǎng)抑制特性，對(duì)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(duì)解淀粉芽孢桿菌(Bacillusam

8、yloliquefaciens)的實(shí)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(yàn)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(jí)利用三者的聯(lián)合作用。在搖瓶的降解實(shí)驗(yàn)中，單獨(dú)TCP條件下，濃度為20mg/L的2，4，6-TCP完全降解完大約用時(shí)32小時(shí);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(shí)30小時(shí)。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(shí)驗(yàn)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(shuō)明光解和生物處理同步耦合的處理效果是非常好的。在對(duì)解淀粉芽孢桿菌降解2，4，