复合诱变筛选高效菌株及其对煤气化污水处理的研究

发布时间：2020-06-01 07:23

【摘要】：煤气化是指在一定温度和压力下,将煤转化成含有氢气、一氧化碳的洁净能源。煤气化在改善我国空气环境,减少污染方面具有非常重要意义。然而煤气化过程产生的煤气化污水具有高污染,难降解的特点,其COD含量一般在5000 mg/L左右,氨氮含量在500 mg/L左右,含有酚类、多环芳香烃化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物等有机污染物,煤气化废水的处理利用能极大缓解对环境的污染。本文通过在煤气化污泥中筛选得到一株菌株,以复合诱变方式提高了菌株的降解能力,研究了菌株在可能的复杂环境中的适应性,得到如下结论:(1)在煤气化废水的污泥中,以苯酚为唯一碳源筛选得到3株菌株,分别命名为R,X,Y。初步对3株菌株降解性能测定,结果显示COD含量从1000 mg/L分别下降到了500 mg/L,550 mg/L,600 mg/L。氨氮含量从500 mg/L下降到了270mg/L,350 mg/L,350 mg/L。结果说明菌株R的降解效果较好,对菌株R进行了16S rDNA测序,在GenBank进行匹配,菌株R与枯草芽孢杆菌相似度达到99%。(2)对菌株R通过硫酸二乙酯—紫外诱变结合的复合诱变方式进行诱变育种。先使用体积分数为1%的硫酸二乙酯处理10 min,在用紫外照射30 s进行复合诱变试验,筛选得到3株高效菌株R1、R2、R3,对废水中的COD和氨氮的降解能力都有一定的提升,其中菌株R1的降解效果最好。在废水中降解72 h,测试结果显示:COD和氨氮降解率分别达到了80%和60%,比为突变前分别提高了30%和14%,对菌株R1进行了遗传稳定性测试,传代5次后,菌株对废水中COD降解率保持在80%,氨氮降解效果仍保持在60%,菌株R1降解能力具有良好的遗传稳定性。(3)对得到的高效菌株R1选择了温度、pH、外加碳源进行单因素试验,优化菌株的生长条件,利用正交试验对降解条件包含(温度、pH,接种量)进行优化。得出菌株R1最适宜生长条件为:30℃,pH=7,最适碳源为蔗糖。正交优化试验得出了菌株R1降解废水的最优条件为:温度为30℃,pH=7,接种量为5%,在该条件下,废水中的COD下降到120 mg/L,氨氮含量为120 mg/L,菌株R1的COD降解率比未优化前提高了8%,氨氮降解率提高了16%。(4)考察菌株R1在复杂环境中的适应性。研究了高浓度氨氮和高浓度酚溶液对于菌株R1的生长情况的影响,测定了菌株R1在不同环境中的超氧化物歧化酶(SOD)活性变化。当废水中的氨氮浓度和酚浓度增大时,菌株R1的菌体浓度降低,SOD活性提高。在氨氮含量达到800 mg/L的废水中,菌株R1仍具有一定的适应性,在降解废水24 h后,菌体浓度为1.69 g/L,相比于正常的氨氮浓度,菌体浓度下降了35%,SOD活性活性为653.5 U/ml,相比正常氨氮浓度,SOD活性提高了33.78%。当废水中酚浓度达到400 mg/L,菌株R1在废水中降解24 h后,菌体浓度为0.67 mg/L,对比正常的酚浓度,菌体浓度下降了81.35%,SOD活性为692.7 U/ml,相比正常酚浓度,SOD活性提高了33.14%。这些结果表明菌株R1能够耐受住800 mg/L的氨氮废水和400 mg/L的酚废水。
【图文】：

工艺流程图,活性污泥法处理,废水,工艺流程

图 1-1 活性污泥法处理废水的工艺流程Fig.1-1 Schematic flow diagram of activated sludge processI.Vázquez 等在实验室中利用市政污水厂的活性污泥处理焦化废水。通过添加 NaHCO3强化了污泥对废水中的总氮、有机物和氰化物的去除效果，水力停留时间（HRT）为 54.3 h 时，对总氮、COD 和苯酚的最高出去率分别达到了 71%、65.6%和 97%[11,12]。传统的活性污泥法存在对毒性成分承受能力低、不耐受冲击负荷，污泥易膨胀流失等不足之处。出水的 COD 和氨氮也不达标。近年来出现了一些改良的工艺，P Lai 等采用混凝和零价铁强化煤化工废水处理，废水生化性(B/C)和去除效率得到改善[9]。卢永登采用的生物固定技术，有效解决了煤气化废水中苯酚、氨氮和氰化物的等有毒成分对微生物的抑制作用[13]。Chao 等考察了焦化废水造成生化系统中活性污泥酸化的影响因素。研究发现，进水中-

流程图,好氧工艺,厌氧,流程

图 1-2 厌氧/好氧工艺的流程Fig.1-2 Scheme ofAnoxic/Aerobic process（A/O）废水进入生化池首先进入厌氧池段，厌氧菌以进水中的有机物作为碳源，对回流混合液中的 NO3-N 进行反硝化作用，降低废水中的含氮量。随后废水进入到好氧池段，好氧菌利用废水中的剩余有机物，进行硝化反应。这种工艺在反硝化作用和硝化作用中充分利用了进水中的有机物。反硝化会产生一定碱度，刚好补充到后端氧化池，满足好氧菌硝化作用需要，降低了好氧池的负荷，能够很好的帮助硝化菌的生长。这种组合工艺也是目前国内煤化工废水处理工艺中采用较多的一种工艺。陈劲松等选择了 A/O 系统对河北某焦化厂经蒸氨后的废水进行处理。系统总 HRT 为 142.5 h，污泥回流和混合液回流比分别为 100%和 400%。在进水水质中 COD 和氨氮浓度分别为 3234.6 mg/L 和 327.8 mg/L 时，，出水
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X784

【相似文献】