十二烷基硫酸鈉降解菌株的篩選與特性研究
本文關(guān)鍵詞:十二烷基硫酸鈉降解菌株的篩選與特性研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】:十二烷基硫酸鈉(SDS),一種陰離子表面活性劑,因?yàn)槠涑杀镜、起泡性好等特?是使用最多的洗滌劑成分之一。它廣泛應(yīng)用于家用洗滌劑與工業(yè)洗滌劑中,并且是諸多工業(yè)工業(yè)產(chǎn)品的組成成分。在洗滌劑大量使用的今天,污水處理設(shè)施中SDS通常不能處理完全。當(dāng)排入水體之后,對(duì)魚(yú)和水生生物、微生物、藍(lán)藻細(xì)菌等都有抑制作用與毒性。本研究在實(shí)驗(yàn)室條件下,成功從成都市某污水處理廠的活性污泥中篩選出一株能夠以SDS為唯一碳源生長(zhǎng)的菌株,命名為SDS-Zh2;繼而對(duì)該菌的生理生化特征、菌株生長(zhǎng)降解SDS的特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究。此外,針對(duì)我國(guó)寒冷地區(qū)污水處理廠冬季水溫低,微生物活性低,對(duì)污染物的降解代謝活動(dòng)緩慢等特點(diǎn)。本研究在對(duì)菌株的生理生化特性進(jìn)行系統(tǒng)研究后,對(duì)菌株在低溫條件下的SDS降解特性進(jìn)行了研究,并嘗試研究提高菌株在低溫條件下SDS降解能力。研究結(jié)果如下:1.本研究所篩選出的菌株SDS-Zh2是一株能以SDS為唯一碳源生長(zhǎng)的菌株,為短桿狀革蘭氏陰性菌,經(jīng)16SrDNA序列比對(duì)后確定該菌為假單胞菌屬(Pseudomonas sp.)。2.菌株SDS-Zh2的最佳生長(zhǎng)溫度為30℃,在15℃~25℃的溫度范圍內(nèi)仍能快速生長(zhǎng),并對(duì)SDS進(jìn)行高效降解,在30℃下的降解速率為121.8 mg/L·h-1。該菌在10℃下SDS降解速率較低(為42.19 mg/L·h-1 SDS),代謝SDS多為維持自身活性,其自身生長(zhǎng)緩慢。該菌株在pH為5~9時(shí)均能快速生長(zhǎng)并高效降解SDS,在pH為7.5時(shí)有最佳SDS降解速率。當(dāng)pH低于4.63或pH大于10的時(shí)候幾乎無(wú)法生存與降解SDS。菌株在降解SDS的過(guò)程中,產(chǎn)生的酸性次級(jí)代謝產(chǎn)物會(huì)使環(huán)境pH大幅降低,若pH降低過(guò)多則會(huì)影響菌株本身的生長(zhǎng)與活性。該菌的最佳生長(zhǎng)C/N為100:5.22,自身生長(zhǎng)所需氨氮較多,但當(dāng)氨氮濃度高于120mg/L時(shí)該菌的生長(zhǎng)與SDS降解受到抑制,在氨氮濃度為140 mg/L時(shí),菌株對(duì)SDS的降解速率降至84.125 mg/L·h-1。該菌對(duì)氨氮的利用全部用于合成自身所需物質(zhì),當(dāng)溶液中SDS濃度極低時(shí)無(wú)法利用氨氮。雖然該菌生長(zhǎng)所需氨氮較多,但在氨氮濃度極低的時(shí)仍能通過(guò)代謝SDS來(lái)維持自身活性。該菌生長(zhǎng)的最佳SDS初始濃度為2500 mg/L,在4000 mg/L濃度以下均能高效降解SDS,最高降解速率為136.09 mg/L·h-1 SDS。在SDS濃度大于4000mg/L時(shí)受到較大抑制,在濃度大于8000 mg/L時(shí)完全喪失對(duì)SDS的降解能力。該菌生長(zhǎng)與降解SDS均需要在有氧條件下進(jìn)行,溶解氧過(guò)低則降解難以發(fā)生,本研究中用搖床轉(zhuǎn)速作為表征溶解氧的參數(shù)。結(jié)果表明,搖床轉(zhuǎn)速越快,菌株對(duì)SDS的降解速率越快,在搖床轉(zhuǎn)速為80rpm時(shí),菌株對(duì)SDS的降解速率僅有66mg/L·h-1。綜合考慮能耗與菌株的12小時(shí)SDS去除率,本研究中最終使用的搖床轉(zhuǎn)速為160rpm。在最佳生長(zhǎng)條件下繪制該菌的生長(zhǎng)曲線,結(jié)果表明該菌的生長(zhǎng)速度非?,在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期其生長(zhǎng)速率高達(dá)0.127/h。并且研究發(fā)現(xiàn)在不同的接種量下,該菌均能快速度過(guò)適應(yīng)期(一般為2~4h),進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期并開(kāi)始旺盛的生長(zhǎng)代謝活動(dòng)。3.菌株經(jīng)15℃馴化后,在15℃下有最佳最佳生長(zhǎng)速率與SDS降解速率,為120.5 mg/L·h-1 SDS。但馴化后的菌株在25℃~30℃的生長(zhǎng)狀況不如馴化之前,表明15℃馴化后菌株已完全適應(yīng)15℃的溫度條件。菌株馴化前后在10℃下的生長(zhǎng)速率與SDS降解速率變化不大。在低溫(10℃)條件下,通過(guò)增加菌株接種量、添加丁二酸鈉或硝酸鉀可提升菌株對(duì)SDS的降解速率,達(dá)到40.76mg/L·h-1。本研究成功篩選出能以SDS為唯一碳源生長(zhǎng)的菌株P(guān)seudomonas sp.SDSZh2。與國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究中的SDS降解菌對(duì)比,本研究所篩選菌株具有溫度與pH適應(yīng)范圍廣、低溫(10℃)下SDS降解速度快、SDS耐受性高、C/N與污水處理廠活性污泥相近、生長(zhǎng)適應(yīng)期短、生長(zhǎng)速度快等優(yōu)勢(shì)。表明該菌在實(shí)際工程應(yīng)用中具有多種優(yōu)勢(shì),其應(yīng)用前景廣闊。本研究中通過(guò)生物強(qiáng)化技術(shù)提高了菌株在低溫下對(duì)SDS的降解能力,研究了采取不同措施時(shí)菌株在低溫下SDS降解性能的改變,為SDS降解菌的進(jìn)一步研究、實(shí)際SDS廢水的微生物處理研究、利用生物強(qiáng)化技術(shù)處理低溫廢水等提供了參考與指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】:十二烷基硫酸鈉 微生物降解 生長(zhǎng)特性 低溫降解
【學(xué)位授予單位】:成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類(lèi)號(hào)】:X172
【目錄】:
- 摘要4-6
- Abstract6-11
- 第1章 緒論11-27
- 1.1 課題來(lái)源與研究背景、目的和意義11-12
- 1.1.1 課題來(lái)源11
- 1.1.2 研究目的與意義11-12
- 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-23
- 1.2.1 SDS降解菌種類(lèi)12-13
- 1.2.2 微生物降解SDS的影響因素13-18
- 1.2.3 SDS降解途徑18-20
- 1.2.4 工程應(yīng)用20
- 1.2.5 生物強(qiáng)化技術(shù)20-23
- 1.2.6 生物降解的優(yōu)點(diǎn)與存在的問(wèn)題23
- 1.3 研究?jī)?nèi)容方法與技術(shù)路線23-26
- 1.4 主要成果與認(rèn)識(shí)26-27
- 第2章 SDS降解菌的篩選及鑒定27-35
- 2.1 主要試驗(yàn)儀器與檢測(cè)方法27-28
- 2.1.1 試驗(yàn)儀器27
- 2.1.2 檢測(cè)方法27-28
- 2.2 菌株的分離純化28-29
- 2.2.1 培養(yǎng)基28-29
- 2.2.2 分離純化29
- 2.3 菌株的篩選29-30
- 2.3.1 篩選方法29
- 2.3.2 篩選結(jié)果29-30
- 2.4 菌株的鑒定30-34
- 2.4.1 形態(tài)觀察30
- 2.4.2 革蘭氏染色30-31
- 2.4.3 16SrDNA序列31-34
- 2.5 小結(jié)34-35
- 第3章 SDS-Zh2生長(zhǎng)特性研究35-49
- 3.1 試驗(yàn)方法35-37
- 3.1.1 最佳溫度35
- 3.1.2 最佳pH35-36
- 3.1.3 最佳接種量36
- 3.1.4 最佳氨氮濃度(C/N)36
- 3.1.5 最佳搖床轉(zhuǎn)速(DO)36-37
- 3.1.6 最佳底物濃度37
- 3.1.7 生長(zhǎng)曲線37
- 3.2 結(jié)果分析37-47
- 3.2.1 最佳溫度37-38
- 3.2.2 最佳pH38-40
- 3.2.3 最佳接種量40-41
- 3.2.4 最佳氨氮濃度41-44
- 3.2.5 最佳搖床轉(zhuǎn)速(DO)44-45
- 3.2.6 最佳底物濃度45-46
- 3.2.7 生長(zhǎng)曲線46-47
- 3.3 小結(jié)47-49
- 第4章 低溫下SDS-Zh2降解性能優(yōu)化研究49-56
- 4.1 SDS-Zh2在 15℃馴化后的降解性能研究49-50
- 4.1.1 試驗(yàn)方法49
- 4.1.2 結(jié)果分析49-50
- 4.2 SDS-Zh2在 10℃馴化后的SDS降解性能研究50-51
- 4.2.1 試驗(yàn)方法50-51
- 4.2.2 結(jié)果分析51
- 4.3 10℃下SDS-Zh2的SDS降解性能優(yōu)化研究51-54
- 4.3.1 試驗(yàn)方法51-52
- 4.3.2 結(jié)果分析52-54
- 4.4 小結(jié)54-56
- 結(jié)論56-58
- 致謝58-59
- 參考文獻(xiàn)59-64
- 攻讀學(xué)位期間取得學(xué)術(shù)成果64
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,本文編號(hào):296012
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