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在石化、冶金、电力等企业的工业冷却水系统中,物料泄漏会导致设备的垢下腐蚀、点蚀等一系列严重问题,其中以油类污染最为严重,且处理有一定难度。目前,油类污染的处理大多采用物理化学方法,但成本高、效果不彻底,还会产生二次污染。而生物处理法具有经济、高效、对环境副作用小等特点。目前,应用生物技术处理工业冷却水系统中的油类污染正成为国外研究的热点,我国近年来也已有少量的研究报道。
本文首先建立了分离柴油降解菌的方法。从含油活性污泥中,以柴油为唯一碳源富集柴油降解菌,初步筛选得到26株柴油降解菌,经驯化,26株菌株都不同程度地适应了工业冷却水系统中的生长环境。对它们进行复筛,通过革兰氏染色、镜检等,并通过油含量和COD值比较处理效果,得到3株高效柴油降解菌株,其中X-7菌株除油率最高。
选定X-7菌株为进一步研究的出发菌株,对X-7菌株进行鉴定。综合菌株形态特征、生理生化特征以及16S rDNA全序列分析系统研究结果等,确定X-7菌株为斯氏假单胞菌,命名为Pseudomonas stutzeri X-7。
通过单因素实验,确定X-7菌株以柴油为唯一碳源的培养条件优化,即:菌种培养时间18h,菌种培养最适温度35℃,最适pH7.0,培养基氮源最适用量为NH4Cl50g·L-1,试验菌株的最适投加量为10%体积分数。
对在优化条件下培养获得的X-7菌株在工业冷却水系统中的除油性能进行了研究,探讨了初始油浓度、添加其它碳源对菌体生长的影响和菌株对缓蚀剂的适应性。结果表明:
(1)在柴油初始质量浓度较低时,菌株对柴油的降解率较高;随着柴油初始质量浓度的上升,降解率下降;当柴油初始质量浓度为255 mg·L-1时,降解率为60%;本实验菌株具有耐受较高柴油初始浓度的能力。
(2)添加淀粉、葡萄糖、麦芽糖、果糖等碳源可促进菌体生长,对提高柴油降解率具有一定的促进作用,其中添加淀粉对柴油降解效果的促进作用最好。
(3)菌株对常用的几种缓蚀剂均具有较好的适应性。其中Na2MoO4和CeCl3·7H2O对菌株的柴油降解效果有促进作用,ZnSO4·7H2O和葡萄糖酸钠对柴油降解存在一定的抑制作用。
菌株对现场工业冷却水中的油和有机物均有较好的处理能力。Pseudomonasstutzeri X-7在菌液投加量10%时,含油工业冷却水的COD从750 mg·L-1下降到283.8 mg·L-1,去除率达62.2%:油含量从52.6 mg·L-1下降到12.6 mg·L-1,除油率达76.1%。
本论文的研究为生物法处理工业冷却水系统中的油提供了思路,可以进一步研究并使之产业化。