产黄青霉（Penicillium chrysoqenum ZG-16）的分离鉴定及其去除污泥中重金属的效果研究

发布时间：2018-12-14 08:04

【摘要】：截至2014年底,全国设市城市、县累计建成污水处理厂3717座,污水处理能力达1.57亿立方米/日,预计到2015年,全年城镇污水处理厂污泥(含水率为80%)产生量将达到3359万吨,即日产污泥9.2万吨。污泥具有含水量高、重金属含量高和病原污染等特点,污泥中的重金属严重限制了污泥资源化利用,并且会通过食物链富集到人体和动物体内,危害人类的健康。近年来,许多研究发现丝状真菌产生的有机酸能溶解或螯合环境中的重金属,达到治理重金属污染的目的。本文从无锡太湖污水处理厂污泥中分离得到一株产小分子有机酸的产黄青霉菌,考察了其去除污泥中重金属的效果,研究了不同培养方法及不同污泥含固率下对该菌污泥中重金属浸出的影响,并考察了其和自养菌联合作用去除重金属的效果。主要研究内容和结论如下:(1)自太湖新城污水处理厂浓缩池污泥中分离得到4株真菌,分别为毛霉菌、产黄青霉、简青霉和皮壳青霉,经实验选择了一株产草酸、柠檬酸、丙酮酸等小分子有机酸,酸化污泥环境的真菌,经形态学及ITS rDNA序列分析鉴定为产黄青霉(Penicillium chrysoqenum),并命名为Penicilliumsp.ZG-16。该菌的适宜生长温度在20～35℃,适宜生长pH为3.0～8.0,对重金属离子Zn~(2+)、Cu~(2+)和Cd~(2+)抑制率80%浓度分别为200 mg/L、300 mg/L和500 mg/L,能耐受较高浓度的重金属。经过7天的纯培养,pH由初始5.0降至2.98,草酸、苹果酸、柠檬酸、丙酮酸和琥珀酸产量分别3.2 mmol/L、9.8 mmol/L、23.3 mmol/L、6.9 mmol/L 和 3.5mmol/L。(2)利用Penicilliumsp.ZG-16能有效浸出污泥中重金属。在加蔗糖的污泥和不加任何物质的污泥中接入10%(v/v)培养2 d的真菌菌丝,在10 d后,只加菌丝的污泥中几乎没有重金属浸出,加蔗糖和菌丝的污泥中重金属浸出率分别为Cd 4%、Cr 0.1%、Cu 2.1%、Ni 15%、Pb 3.7%和Zn 28%。产黄青霉需要额外添加碳源促进其在污泥中生长代谢,本文选择蔗糖作为碳源,经其处理后污泥中重金属能有效浸出。(3)丝状真菌Penicillium sp.ZG-16处理污泥过程中,污泥含固率是影响污泥重金属浸出的重要因素。污泥体系pH随着污泥含固率的降低而降低,在初始pH为7.0的情况下,1.1%含固率下污泥pH最低降至2.1,1.7%含固率下污泥体系pH降至2.5,3.4%含固率下污泥体系pH只能降至2.9。污泥含固率越低,有机酸产量越高,相应的重金属浸出率也越高,当污泥含固率为1.1%时,各重金属浸出率最大(Cd62%、Cr81%、Cu 20%、Ni 40%、Pb 57%、Zn 95%);污泥含固率为1.7%时,浸出效果也较为理想(Cd45%、Cr51%、Cu14%、Ni30%、Pb43%、Zn70%);而当含固率升至 3.4%时,污泥中各种金属浸出效果较差(Cd4%、Cr 0.1%、Cu 2.1%、Ni 15%、Pb 3.7%、Zn 28%)。对有机酸产量、pH和重金属浸出率做回归性分析可知,柠檬酸、丙酮酸和pH对各重金属影响较大,而草酸对各重金属影响较小。柠檬酸和丙酮酸是影响Cd浸出率的主要因素;草酸和柠檬酸对Cr浸出率影响最大;pH是影响Cu和Ni浸出率的关键因素;Pb浸出率受柠檬酸影响最明显;柠檬酸和pH对Zn影响最大。(4)根据重金属浸出的影响因素不同,选用的微生物种类也不同。自养菌选用本实验室分离保存的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌Acidithiobacillus ferrooxidans LX5(CGMCC NO.0727),真菌采用本实验中的产黄青霉Penicilliumsp.ZG-16。采用三种不同的接种顺序:同时接种自养菌A.ferooxidansLX5和真菌Penicillium sp.ZG-16;先接A.ferrooxidans LX5 两天后接 Penicillium sp.ZG-16;先接 Penicillium sp.ZG-16 两天后接A.ferrooxidans LX5。采用丝状真菌Penicillium sp.ZG-16和嗜酸性氧化亚铁硫杆菌A.ferrooxidansLX5联合处理浸出污泥中时发现,Cd比较适合采用真菌和自养菌同步接种处理,Cr、Cu和Ni比较适合采用自养菌单独浸出,而Zn不论采用真菌处理还是自养菌浸出,都能取得理想效果。本文研究对于产黄青霉生物沥浸去除污泥中的重金属应用具有重要的指导意义。
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【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703;X172

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