焦化废水中产表面活性剂菌的筛选及其对多环芳烃降解的影响

发布时间：2020-06-11 15:29

【摘要】：多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)作为焦化废水中的典型污染物在处理过程中会大量吸附到污泥中,大大限制了其生物可利用性。表面活性剂强化修复技术(Surfactant Enhanced Remediation,SER)被认为是一种可以提高PAHs降解率的方法,因为表面活性剂可通过提高吸附于泥相中PAHs的溶出率,增强PAHs与降解微生物间的传质效率来提高PAHs的生物利用性。而化学合成类的表面活性剂大量使用会给环境造成二次污染,因此正在被低毒、环保、易降解的生物表面活性剂所取代。但生物表面活性剂生产成本高且提取过程复杂,严重限制了其在生物修复过程中的使用,因此有必要研究生物表面活性剂生产微生物在污染环境中对PAHs降解的影响,以期通过调控某些生长条件使其能在污染环境中产生生物表面活性剂并促进PAHs的降解。其主要研究内容和结果如下:(1)以韶关焦化废水处理厂二期工程A/O/H/O工艺中第一个好氧池的泥水混合物为菌种来源,以排油圈直径、表面张力和乳化指数为检测指标,经富集、驯化、筛选和纯化等手段从中得到7株表面活性剂产生菌,其中S5菌产生的生物表面活性剂由于排油圈直径最大(88.3 mm)、表面张力最低(28.4 mN·m~(-1))、乳化性能最好(E_(正己烷)=48.9%,E_(石蜡油)=44.2%)而被选为后续研究的对象。经生理生化实验及16S rDNA测序分析,S5菌被鉴定为铜绿假单胞菌。(2)表面活性剂性能的好坏将直接影响其在应用中的效果,因此有必要研究探讨S5菌所产表面活性剂的临界胶束浓度(Critical Micelle Concentration,CMC)、耐酸耐碱耐盐性、对PAHs增溶能力等一系列生理生化指标。S5菌所产表面活性剂经酸碱沉淀法提取、纯化后,其产量1.8±0.4 g·L~(-1)。S5菌产生的生物表面活性剂经红外光谱和化学分析,鉴定为阴离子型糖脂类生物表面活性剂。经测定,S5菌产生的生物表面活性剂的CMC为96.5 mg·L~(-1)。此外,S5菌产生的生物表面活性剂还具有良好的环境适应性,其能在较广的pH(3.5~9.5)和盐度(0%~15%)范围内保持稳定。对菲、荧蒽和苯并[a]芘三种不同环数PAHs增溶结果表明,S5菌产生的生物表面活性剂可以增加PAHs在水相中的溶解度,且当三者共存时,会表现出协同增溶的效果。(3)为探究S5菌对PAHs降解的影响,首先以PAHs为唯一碳源来判断S5菌是否具备直接降解PAHs的能力,其次通过添加葡萄糖和PAHs降解菌来判断S5菌是否能通过产表面活性剂的方式促进PAHs降解。结果表明,S5菌不能利用PAHs,极有可能是因为S5菌不具备降解PAHs所需要的酶。而添加葡萄糖作为生产表面活性剂的诱导物时,S5菌可以增加PAHs降解菌(Stenotrophomonas sp.N5)对PAHs的降解效率,说明在降解过程中S5菌可以产生表面活性剂,增加PAHs的生物可利用性,从而促进PAHs降解。当S5菌投加到含有实际废水和污泥的培养体系中时,在外加碳源的情况下同样能达到促进PAHs降解的效果,说明S5菌能在这种复杂的环境中生存并发挥作用,从而也证明了在控制某些条件下,通过直接投加产表面活性剂微生物于焦化废水中来提高PAHs降解效率的方法是可行的。
【图文】：

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图 1-1 Given 模型Fig.1-1 The model of Given图 1-2 煤焦化过程中 PAHs 的形成Fig. 1-2 The formation of PAHs in coking process

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3图 1-2 煤焦化过程中 PAHs 的形成Fig. 1-2 The formation of PAHs in coking process.2.2 焦化废水中 PAHs 的特征焦化废水中含有的 PAHs 具有种类多，量大的特点，其在焦化废水处理过程中的和变化见图 1-3[8]。以稳定运行的韶关焦化废水处理厂一期工艺厌氧/好氧/好氧（A/二期工艺厌氧/好氧/水解/好氧（A/O/H/O）为例，刘国新[11]等检测分析了在焦化废理过程中 PAHs 的归趋。结果表明，A/O2工艺出水的 16 种 PAHs 总浓度为 8.051 μg·L中苯并[a]芘出水浓度为 0.040 μg·L-1；A/O/H/O 工艺出水的 16 种 PAHs 总浓度为 3.g·L-1，，其中苯并[a]芘出水浓度为 0.010 μg·L-1[11]。除 A/O2工艺中苯并[a]芘的浓度稍
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X784

【参考文献】