偶氮染料脱色特异微生物群落及其应用研究

发布时间：2019-09-16 19:56

【摘要】：偶氮染料由于结构稳定和颜色多样成为应用最为广泛的染料,年产量占所有染料的80%,广泛用于印染、皮革、食品等行业。含偶氮染料的废水排入环境会使光线透过率降低,影响光合作用,破坏生态平衡,同时其降解会消耗水中的溶解氧,威胁水生生物的生存。合成的偶氮染料往往有毒性、致癌性和致突变性,许多研究表明偶氮染料对多种植物种子萌发率和生长速率产生负面影响。传统的物化法虽然效果好,但较高的成本以及严重的二次污染,限制了其在实际中的应用,生物法以廉价、高效与环境友好等优势而广为应用。为获得降解偶氮染料的高效功能菌,用于偶氮染料废水的生物处理和资源化。以脱水活性污泥作为分离源,经偶氮染料驯化后,分离筛选出9株偶氮染料脱色菌株(命名为T-1 T-9),通过形态观察、生理特征及基于16S r RNA基因序列的分子生物学鉴定,初步认定分离株分别属于芽孢杆菌属(Bacillus)、微小杆菌属(Exiguobacterium)、寡单胞菌属(Stenotrophomonas)和副球菌属(Paracoccus)。所得纯培养分离株均可不同程度脱色单一偶氮染料和混合偶氮染料,脱水污泥作为脱色偶氮染料功能菌群的新来源具有良好的应用价值。在以聚氨酯泡沫为载体固定化微生物的脱色过程中,聚氨酯泡沫具有较好的机械性能和化学稳定性,能有效的固定微生物;并且聚氨酯泡沫固定化微生物能有效的提高脱色效率。为探究偶氮染料结构与微生物群落结构之间的关系,利用T-RFLP技术对经过不同偶氮染料驯化后的污泥中的微生物群落结构进行了分析。通过分析表明微生物群落经过偶氮染料驯化后发生了较大演替,而且不同的偶氮染料对应形成的微生物群落结构也不同。因此,偶氮染料的结构对于微生物群落结构的形成起重要作用,经偶氮染料驯化后都能形成与之相对应的以优势种群为主,以其他微生物种群为辅的复杂微生物群落结构。采用典范对应分析(canonial correspondence analysis,CCA)分析了不同驯化处理的生境相似度以及与变量因子的关系,发现脱色率对样本生境的分布贡献率最大,shannon多样性指数的贡献率最小,说明微生物群落结构的形成取决于偶氮染料,经过驯化处理更倾向于形成以优势种群为主的特定微生物群落结构,微生物群落多样性在偶氮染料的脱色作用中不是主要决定因素。本研究尝试构建了以非碳源依赖型偶氮染料降解菌为接种物的简易无膜单室微生物燃料电池(MFC),并对不同运行条件下的微生物燃料电池的产电特性和脱色效果进行了研究比较。结果表明MFC对1-苯基偶氮-2-萘酚-6,8-二磺酸钠(橙黄G)的脱色速率优于单纯细菌脱色,虽然非碳源依赖型偶氮染料降解菌为接种物的MFC处理偶氮染料废水时电能输出水平较低,但是无需额外碳源成本,且加快了脱色速率,有一定应用价值。可溶性微生物产物(soluble microbial product,SMP)是活性污泥污水处理体系中微生物的重要代谢产物,是污泥絮体形成和保证体系稳定运行的关键因素之一。本论文对CASS和A2O工艺产生的脱水污泥进行好氧和厌氧培养,提取SMP和胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS),表征并探究二者对处理含偶氮染料废水的微生物燃料电池产电性能的影响和对脱色效率的改善情况。红外分析表明,不同工艺和培养方法得到的SMP和EPS的成分构成相似度很高;PACl沉降实验说明SMP中的大分子物质含量普遍低于EPS。SMP和EPS均可提升微生物燃料电池的电压,本研究说明SMP和EPS有作为染料废水产电资源化助剂的价值。
【图文】：

照片,菌落

陕西科技大学硕士学位论补料运行方式利用脱水污泥对甲将上清液倒掉加入新的染料驯化 r/min 条件下离心，取离心后上清扫描。反应器为模拟的 Winogradcm 的有机玻璃柱。验取 10 mL 驯化污泥置于 90 mL 无合均匀，即为 10-1浓度混合液， 3 次，摇匀，即为 10-2浓度菌液的试管中分别取 0.5 mL 菌液涂布照片见图 2-2。选取不同形态的养 12 h 进行扩大培养和纯化培养获取纯种单一菌落，用于染料培

聚氨酯泡沫,蒸馏水

图 3-1 所得的聚氨酯泡沫Fig. 3-1 The obtained polyurethane foam固定化微生物泡沫用蒸馏水清洗数次，并使其完全干燥。配制 LB 培养基同灭菌（100 mL 培养基中添加 12 个长方体块），，冷却后接种otrophomonas maltophilia strain T-8（嗜麦芽寡养单胞菌属），将固定化后的聚氨酯泡沫用蒸馏水清洗数次待用。
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703

【参考文献】