含油污泥中多环芳烃的微生物降解及其降解性能研究

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目前石油石化生产过程产生的大量含油污泥已成为行业环境保护关注的主要问题之一。本着减量化、资源化和无害化的“三化”原则,含油污泥处理处置已经形成了热洗、热解、水泥窑协同处理、生物处理等技术,其中生物处理技术以处理温和、无二次污染的特点受到关注。由于含油污泥组成复杂,除含有直链、支链烷烃外,还含有一定量的芳香族化合物如多环芳烃(PAHs:Polycyclic aromatic hydrocarbons)类难降解物,在一定程度上降低了生物处理的效率及效果。优选针对PAHs降解的微生物种群、探究提高微生物对污泥中PAHs的降解效率是提高微生物处理处置含油污泥的重要内容之一。研究工作利用课题组前期从含油污泥中分离得到的十株菌,以单一的萘(NAP:naphthalene)、菲(PHE:phenanthrene)、芘(PYR:pyrene)和混合PAHs为碳源,筛选出PAHs降解菌并构建降解菌群。通过单一变量法优化降解菌群降解环境条件,并利用原油、营养要素、表面活性剂等外源物刺激提升降解菌群的降解效率。最后利用其降解来自陕西某煤化工企业的含油污泥,研究结果如下:1.通过比较十株菌对单一或混合NAP、PHE、PYR的综合降解能力,筛选出1-1(铜绿假单胞菌A)和1-6(粪产碱菌)以1:1(V)构建降解菌群—P&A菌群(Pseudomonas aeruginosa and Alcaligenes faecalis)。P&A菌群可将体系中500mg/L NAP全部降解,20 mg/L PHE和40 mg/L PYR的降解率分别可以达到92.02%和88.66%;菌株1-1(铜绿假单胞菌A)和1-6(粪产碱菌)分离自同一含油污泥,都属于易降解PAHs的菌属,两者混合后具有较强的协同作用。2.采用单一变量法获得了P&A菌群的降解优化环境条件。在35℃、p H 7左右、菌液接种体积比为5%(V)时,P&A菌群对2000 mg/L NAP、20 mg/L PHE和40 mg/L PYR的平均降解率分别在90%、80%和70%左右,最高可分别达到99.51%、92.60%和91.71%。3.利用外源刺激能够强化P&A菌群的降解性能。培养液中添加5 g/L的原油不但可大幅度提升P&A菌群对NAP、PHE、PYR的降解效率,同时原油的降解率也可达到80.85%;添加外源无机盐也可以提高P&A菌群的降解性能,加入土温80(Tween-80)、曲拉通X-100(Triton X-100)、烷基糖苷-1214(APG-1214)和十二烷基硫酸钠(SDS:Sodium dodecyl sulfate)虽有利于原油乳化,但在一定程度上抑制了NAP、PHE、PYR的降解;细菌对重金属离子如Cu2+、Zn2+和Pb2+的最小抑菌浓度(MIC:Minimum inhibitory concentration)分别为2.002、17.388和9.435 m M/L,说明P&A菌群对Cu2+、Zn2+和Pb2+有较高的耐受性。4.陕西某煤化工企业的含油污泥中NAP、PHE、PYR的含量分别为0.2090、3.1115、1.0594 mg/g。P&A菌群对此含油污泥中0.2090 mg/g NAP、3.1116 mg/g PHE、1.0595 mg/g PYR的平均降解率分别可以达到88.50%、81.77%和84.91%;同时发现,P&A菌群对含油污泥中的苊烯、荧蒽、苯并菲和苯并[k]荧蒽等物质也具有一定的降解能力。
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