嗜盐菌Halomonas sp.H17降解苯酚的条件优化及糖类对其降酚特性的影响

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苯酚是一种高毒性污染物,广泛存在于石油、炼焦、化工等工业废水中。目前含酚废水的处理方法有很多,生物法以其经济、高效、无二次污染等特点而被广泛应用,但是含酚废水中存在的大量盐分增加了生物法降解苯酚的难度。因此研究嗜盐苯酚降解菌能够在高盐环境中有效降解苯酚具有重要意义。本研究以嗜盐高效苯酚降解菌株盐单胞菌Halomonas sp.H17为研究对象,运用响应面法优化菌株H17对苯酚的降解条件,并通过外加不同糖类(葡萄糖、阿拉伯糖、木糖、乳糖)探究其对该菌株生长及苯酚降解效果的影响,得出如下结果和结论:(1)为了提高菌株H17的苯酚降解率,试验通过Box-Benhnken实验设计及响应面分析,确定其降解苯酚的最优条件为pH8.0、葡萄糖浓度0.82 g/L、温度30℃,在此条件下,菌株H17在60 h对苯酚降解率最高可达73.92%。(2)在苯酚降解的最优条件下,通过对菌株H17降解苯酚的动力学研究,发现该菌株对苯酚具有较强的耐受性,其苯酚降解动力学模型符合Halane模型,动力学参数为:μmax=0.35 h-1,Ks=165.92 mg/L,Ki=460.13 mg/L。(3)葡萄糖、木糖、阿拉伯糖和乳糖类的存在均可以提高菌株H17的生物量和苯酚降解能力,随着糖类浓度的升高,菌株H17的生物量逐渐增大,苯酚降解率呈升高后降低的趋势。其中,在分别含有2.0 g/L葡萄糖、木糖、阿拉伯糖和乳糖时,菌株H17的生物量达到最大,分别为2.31、1.66、1.72和1.29;在分别添加0.8 g/L葡萄糖、阿拉伯糖、乳糖和0.4g/L木糖时,菌株H17在60 h对苯酚的降解率达到最大,分别为73.18%、58.37%、49.04%和60.35%。(4)糖类的种类和浓度会影响菌株H17的生长和苯酚降解的瞬时速率。同种碳源,随着浓度的升高,该菌株的瞬时生长速率和瞬时苯酚降解速率均呈先升高后降低的趋势。当添加1.2 g/L葡萄糖时,在1824 h菌株H17瞬时苯酚降解速率可达到最大6.89 mg/(L?h);当添加1.6 g/L木糖时,在1824 h菌株H17的瞬时苯酚降解速率可达到最大5.88 mg/(L?h);当分别添加0.8 g/L阿拉伯糖和乳糖时,在2430 h菌株H17的瞬时苯酚降解速率可达到最大,分别为4.58mg/(L?h)和5.19 mg/(L?h)。(5)糖类的种类和浓度会影响菌株H17的生长和苯酚降解的平均速率。随着糖类浓度的升高,菌株H17在60 h内的平均生长速率逐渐升高,平均苯酚降解速率呈升高后降低的趋势。当分别添加2.0 g/L的葡萄糖、木糖、阿拉伯糖和乳糖,菌株H17的平均生长速率均达到最大值,分别为11.57 mg-DCW/h、8.23mg-DCW/h、8.21mg-DCW/h和6.46 mg-DCW/h;在分别添加0.8 g/L葡萄糖、阿拉伯糖、乳糖和0.4g/L木糖时,菌株H17对苯酚降解率达到最大,分别为2.39mg/(L?h)、2.01 mg/(L?h)、1.65 mg/(L?h)和2.03 mg/(L?h)。
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