焦化废水是高COD、高氨氮、高酚值很难处理的一类工业废水。焦化废水量大,成分复杂,污染物浓度高,可生化性较差,降解困难。生物法是利用微生物将废水中的污染物分解转化成无害物质,是废水处理中应用最久、最广、最经济有效的方法,与物理法和化学法比较,具有更大的优点,对环境无二次污染,易于操作。目前环境中存在大量各种污染物,造成了环境的复合污染问题。焦化废水是典型的复合污染废水。其中主要的污染成分有氮杂环类污染物和酚类污染物等。因此,本研究选取焦化废水中吡啶、喹啉作为氮杂环的主要模式污染物,选取苯酚为典型酚类模式污染物作为研究对象。从高效降解菌的分离筛选入手,得到广谱高效的降解菌株并进行鉴定和降解特性研究;为了进一步提升降解效果,降解更广谱的污染物,将几株高效降解菌进行组合,从而得到高效广谱组合;并从应用角度出发,通过固定化技术进一步强化菌株对污染物的耐冲击和降解能力,为今后用于实际废水的处理提供理论依据。(1)降解菌的分离鉴定本课题利用富集培养法从北京某焦化厂旧址污染土壤中分离筛选出6株能够降解焦化废水中特征污染物的高效降解菌株,经过生理生化和16SrDNA的系统发育分析,分别鉴定为红球菌属(T1)、鞘氨醇杆菌属(T2)、红球菌属(T7)、假杆菌属(T9)、黄杆菌属(T11)、产碱杆菌属(H9)。其中T1对吡啶和苯酚有很好的降解效果;T2菌株对吡啶和喹啉有较好的降解效果;T7对吡啶、喹啉、苯酚三种污染物有着极好的降解效果;T11对吡啶、苯酚有着很好的降解效果;T9对2-羟基吡啶、吡啶和苯酚有着很好的降解效果,是唯一一株能够降解2-羟基吡啶的高效菌株;H9菌株对苯酚和2-吡啶甲酸有着很好的降解效果,是唯一株能够降解2-吡啶甲酸的高效菌株。(2)高效降解菌株的降解特性研究在筛选得到的6株菌株中,T7能够同时降解焦化废水中的吡啶、喹啉和苯酚,其中T7菌短时间内能够降解三种物质,故以T7菌作为研究对象,研究T7菌株对吡啶、喹啉、苯酚单底物降解,双底物间降解的关系和三种底物间降解的关系,获得了T7菌株对吡啶、喹啉、苯酚的降解特性,实验结果表明,T7单独降解吡啶、喹啉时,都能降解很高的浓度,单独降解苯酚时,培养基缺乏氮源,超过150mg/L后便不能继续降解。双底物降解实验可以看出,吡啶和喹啉共存时,细菌可以很好的降解这两种底物;吡啶、喹啉分别和苯酚共底物时,T7菌对吡啶喹啉的降解没有受到明显作用,反而增加了氮源,苯酚可以完全降解,低浓度的苯酚可以促进吡啶的降解。吡啶、苯酚喹啉共存时,都能降解彻底,没有表现出明显的延滞现象。(3)高效降解菌群的构建为了扩大底物谱,本课题采用构建高效菌群的方法,将筛到的6株高效降解菌构建降解菌群,降解废水中的吡啶、喹啉、2-羟基吡啶、2-吡啶甲酸、苯酚五种污染物。实验一共进行了 29种菌群组合,在所有的菌群组合中,通过降解实验确定第23号组合能够在12h内降解掉五种底物,平均降解率为98.8%,属于优势组合;它是由T7、T9、H9三株菌组合的菌群;这三株菌组合起来,具有协同作用,能够完全降解5种污染物。本课题通过正交实验,确定这株菌的最佳配比为3:1:3。(4)高效降解菌的固定化研究为了进一步提高降解效果,本课题通过固定化技术将T7菌株进行包埋固定化,研究了固定化细菌降解污染物的特性,选取海藻酸钠作为包埋剂,通过正交实验确定了 T7菌固定化细胞最佳降解条件下海藻酸钠浓度为5%、氯化钙浓度5%、加菌量为12mL。