【摘要】： 含酚廢水來(lái)源廣泛、成分復(fù)雜,如焦化廢水、醫(yī)藥廢水、化工及印染廢水等,這些廢水中既含有高濃度的酚類化合物,又含有大量的鹽份(Cl~-、Na~+、Ca~(2+)等),會(huì)對(duì)微生物的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用,從而增加生物處理的難度,成為現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外含酚廢水處理技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的一個(gè)難題。為了解決含酚廢水中高鹽含量對(duì)傳統(tǒng)生物處理系統(tǒng)的抑制問(wèn)題,本文以模擬含酚廢水為基質(zhì),構(gòu)建既能耐受高鹽度、又能高效降解酚類化合物的生物處理體系,并在不同條件下對(duì)其降解特性進(jìn)行詳細(xì)的分析,同時(shí)利用RISA指紋、AFDRA功能基因分析、16S rDNA測(cè)序、FISH以及實(shí)時(shí)熒光定量PCR等分子生物技術(shù)對(duì)生物處理體系的群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析,闡明宏觀功能變化與微觀結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)在聯(lián)系,為高鹽含酚廢水的生物處理提供一定的理論依據(jù)和技術(shù)支持。 高鹽條件下,構(gòu)建的活性污泥體系能夠處理不同組分的含酚廢水,其中鄰苯二酚和水楊酸存在時(shí)對(duì)活性污泥體系的總酚去除速率影響較小,而對(duì)甲基酚存在時(shí)總酚去除速率明顯降低。鹽度和pH沖擊對(duì)活性污泥體系降解性能影響較大,鹽度在50g/L NaCl以下時(shí)去除速率隨鹽度的增加而增加,但鹽度達(dá)100 g/L NaCl以上時(shí),去除速率明顯下降。進(jìn)水pH 7.0～9.0范圍內(nèi)活性污泥去除速率比較穩(wěn)定。同時(shí)利用RISA(核糖體基因間隔序列分析)指紋技術(shù),并借助16S rDNA序列分析對(duì)活性污泥體系進(jìn)行群落動(dòng)態(tài)解析,進(jìn)而揭示系統(tǒng)微觀結(jié)構(gòu)與宏觀功能之間的內(nèi)在聯(lián)系。結(jié)果表明,苯酚單獨(dú)作為基質(zhì)時(shí),活性污泥體系的微生物群落多樣性明顯增加,而混合酚作為基質(zhì)時(shí),系統(tǒng)微生物群落多樣性變化較小。鹽度沖擊過(guò)程中活性污泥體系微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了劇烈的變化,而pH沖擊過(guò)程中系統(tǒng)微生物群落結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。遺傳分析表明,鹽度沖擊過(guò)程中鹽單胞菌屬Halomonas和海洋桿菌屬M(fèi)arinobacter菌株代謝旺盛,說(shuō)明這兩類菌屬菌株具有較強(qiáng)的耐鹽能力;而pH和底物濃度沖擊使海洋桿菌屬M(fèi)arinobacter和糞產(chǎn)堿菌屬Alcaligenes faecalis菌株在處理系統(tǒng)中大量生長(zhǎng),逐漸成為優(yōu)勢(shì)菌株。在進(jìn)化分析中還發(fā)現(xiàn)一少部分序列歸屬于希瓦氏菌屬Shewanella和節(jié)桿菌屬Arthrobacter等。 本實(shí)驗(yàn)還采用擴(kuò)增功能DNA限制性分析(AFDRA)的方法對(duì)不同條件下活性污泥體系苯酚羥化酶基因的變化進(jìn)行了分析,與RISA指紋分析相互補(bǔ)充,在基因水平上揭示了活性污泥體系微生物群落結(jié)構(gòu)和功能的變化。研究結(jié)果表明,活性污泥體系中降酚菌群的苯酚羥化酶功能基因的多樣性因處理系統(tǒng)的底物種類、底物濃度、鹽度和pH而有明顯差異。苯酚羥化酶基因的變化可以反映生物系統(tǒng)內(nèi)微生物群落的動(dòng)態(tài)變化,而微生物群落的組成又會(huì)直接影響功能基因的多樣性。 從活性污泥中分離到三株耐鹽苯酚降解菌,經(jīng)形態(tài)觀察、生理生化分析以及16SrDNA或26S rDNA分析分別鑒定為Arthrobacter sp.W1、Rodococcus sp.W2和Candidasp.W3,其序列的GenBank登陸序列號(hào)分別為EU339930、EU339931和EU349016�？疾炝�3株菌的生長(zhǎng)及降解酚類化合物的基本特性,為耐鹽酚類降解復(fù)合菌體系的構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)。3株菌均能在溫度20～30℃、pH 5.0～9.0和鹽度10～100 g/L NaCl范圍內(nèi)以苯酚為唯一碳源進(jìn)行生長(zhǎng),能夠利用苯甲酸、水楊酸、對(duì)甲基酚、氨基酚、對(duì)苯二酚等多種芳香化合物。高鹽條件下,3株菌能夠在細(xì)胞內(nèi)積累相容性物質(zhì)(主要是四氫嘧啶和甜菜堿)抵御外界高鹽環(huán)境,并且相容性物質(zhì)的含量隨鹽度升高而增加,在培養(yǎng)基中外加相容性物質(zhì)能夠促進(jìn)菌株的生長(zhǎng),并且增強(qiáng)菌株的耐鹽能力。 通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)確定菌株W1、W2和W3以1:1:2比例混合構(gòu)建高效的耐鹽酚類降解復(fù)合菌群,該復(fù)合菌與3株單菌相比,對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力更強(qiáng),能在溫度10～40℃、pH4.0～12.0和鹽度10～150 g/L NaCl范圍內(nèi)以苯酚為唯一碳源進(jìn)行生長(zhǎng),在最佳降解條件下140 h即可完全降解2000 mg/L苯酚,降解酚類化合物范圍更廣。模擬SBR工藝對(duì)不同條件下復(fù)合菌群處理高鹽混合酚廢水進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,在3個(gè)月運(yùn)行期內(nèi),復(fù)合菌群處理效果穩(wěn)定,能夠耐受一定范圍的鹽度(10～150 g/L NaCl)、pH(5.0～12.0)和底物濃度(200～1500 mg/L)的沖擊。與活性污泥體系相比,復(fù)合菌體系抗沖擊能力更強(qiáng),去除速率更高。 采用熒光原位雜交技術(shù)(HSH)對(duì)復(fù)合菌群內(nèi)W1、W2和W3菌株的變化進(jìn)行分析,結(jié)果表明,復(fù)合菌群中的W1菌株具有較強(qiáng)的抗鹽度和底物濃度沖擊的能力,而3株菌對(duì)pH沖擊均有較好的耐受性。進(jìn)一步采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)對(duì)復(fù)合菌群中的優(yōu)勢(shì)菌株W1進(jìn)行定量分析,結(jié)果表明,NaCl濃度由10 g/L增加到100 g/LNaCl時(shí),細(xì)胞數(shù)量由1.16×10~(13)增加到5.71×10×~(13)細(xì)胞/每克干重;底物濃度沖擊過(guò)程中細(xì)胞數(shù)量變化與鹽度沖擊過(guò)程細(xì)胞數(shù)量呈現(xiàn)相同的變化趨勢(shì),細(xì)胞數(shù)量在1.47×10~(13)和5.53×10~(13)細(xì)胞/每克干重之間變化;而在pH沖擊條件下,整個(gè)過(guò)程中細(xì)胞數(shù)量基本保持在一個(gè)穩(wěn)定水平。由此推斷,W1菌株可能是復(fù)合菌群處理高鹽混合酚廢水的重要的功能菌,在環(huán)境條件波動(dòng)時(shí)穩(wěn)定存在,并且保持較高的代謝活性。
【圖文】：

反應(yīng)產(chǎn)物不斷累計(jì)，熒光信號(hào)強(qiáng)度也等比例增加。每經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)，收集一個(gè)熒光強(qiáng)度信號(hào)，這樣我們就可以通過(guò)熒光強(qiáng)度變化監(jiān)測(cè)產(chǎn)物量的變化，，從而得到一條熒光擴(kuò)增曲線圖(如圖1.3)。

(l)活性污泥體系處理不同含酚廢水過(guò)程中微生物群落的動(dòng)態(tài)變化本實(shí)驗(yàn)采用RIS指紋方法對(duì)不同底物條件下微生物系統(tǒng)群落動(dòng)態(tài)進(jìn)行解析。PFS代表活性污泥處理苯酚的系統(tǒng)，PCFS代表活性污泥處理苯酚和對(duì)甲酚的系統(tǒng)。如圖2.8所示，PFS系統(tǒng)與PCFS系統(tǒng)的指紋圖譜明顯不同，表明不同酚類化合物的存在對(duì)系統(tǒng)微生物的群落結(jié)構(gòu)有很大的影響。在PFS系統(tǒng)中，樣品 PFS一13與系統(tǒng)內(nèi)其它樣品明顯不同，但是樣品PFs一35與樣品PFs一55相似性高達(dá)90%(圖2.10(b)所示)。說(shuō)明苯酚的加入使得系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：X703

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 高超;王啟山;夏海燕;;國(guó)內(nèi)外高級(jí)氧化技術(shù)降解含酚廢水的研究進(jìn)展[J];工業(yè)水處理;2011年05期

2 孫玉玲;劉杰;孔慶山;;含酚廢水低成本吸附治理技術(shù)研究進(jìn)展[J];環(huán)境科技;2011年S1期

3 袁春華;趙志;;聚硅酸鋁鐵與活化粉煤灰處理含酚廢水的研究[J];粉煤灰;2011年04期

4 劉雷斌;劉文君;;高鹽度對(duì)突發(fā)重金屬污染水源水應(yīng)急處理的影響研究[J];工業(yè)用水與廢水;2011年03期

5 劉文偉;;高鹽度蜜餞加工廢水處理技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究[J];福建師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年04期

6 李建旭;韓永忠;吳曉根;許W氁

本文編號(hào)：2644279