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苯酚废水污染是当前工业生产中主要污染之一。国内外关于苯酚废水处理的研究很多,而其中生物降解的方法是比较可行且很有前途的方法。但目前许多工业废水含重金属盐,其对苯酚降解菌有很强的抑制作用,大大限制了生物降解法在各种含酚废水中的应用。R.metalliduransCH34作为可以满足耐重金属且降酚条件的候选菌株,本文对其生长及降酚等几个方面的特性进行了考察。
固定化技术解决了游离微生物降解效率低,控制困难等一系列问题。在含苯酚废水的生物降解中有许多人尝试过固定化技术,并取得很好的效果。本课题将耐抗重金属的降酚菌R.metalliduransCH34固定化,对其固定化方法及操作条件进行优化,并对其效果进行了考察:
1.R.metalliduransCH34生理特性基本参数的确定。在对R.metalliduransCH34的各种特性进行进一步考察之前,对其基本特性及生长条件进行摸索与确定是很有必要的,比如菌的培养基选取、生长曲线测定以及一系列培养条件(温度、pH值、溶氧)等。确定了使用M9无机培养基;作出了菌种的生长曲线;确定了最适生长温度为30℃,最适pH值为7,最适溶氧(装液量)为20%(v/v)。
2.R.metalliduransCH34的驯化及降酚特性研究。研究了用平板及改变一级种子培养方式来驯化R.metalliduransCH34的效果,表明驯化能够提高菌种的降酚性能。对菌种一系列降酚特性进行了研究,从而为菌种的固定化做好了准备,并作为固定化后菌种各方面性能改变的参照。
3.R.metalliduransCH34固定化细胞的制备。首先通过初选确定了海藻酸钠、聚乙烯醇及其混合载体作为固定化的载体;而后进一步比较确定了用海藻酸钠作为固定化载体;还进一步确定了模拟废水的条件;通过正交实验法确定了制备固定化细胞的最优操作条件为:湿菌体量4.8g/L(湿菌体质量/海藻酸钠体积),氯化钙质量浓度为2%,海藻酸钠质量浓度5%。同时,研究了用海藻酸钠作为固定化载体时对苯酚的吸附性能。
4.R.metalliduransCH34固定化细胞的性能。降酚性能方面,固定化之后的菌种较游离态菌有了较大的提高;在连续降酚过程中表现出了良好的活性,降酚上限也由游离态时的10mM左右提高到15mM左右且降酚速度也得到较大提高;固定化后的菌种相比于游离态菌在重金属环境中抗重金属能力更强、降酚更快。固定化后的R.metalliduransCH34降酚时抗其它额外碳源干扰能力也有了较大提高。
5.固定化R.metalliduransCH34小球可以在装有模拟废水的反应柱中连续培养4-5次,而每次培养最终完全降解苯酚的时间在存在着很大的差异,这说明了重金属对固定化小球有一定的毒性,但该固定化细胞能够连续培养几次,因此,固定化R.metalliduransCH34能够在模拟工业废水中重复利用,这更为工业化处理废水提供了可靠的依据。