【摘 要】
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吡啶是一种碱性六元氮杂环化合物,是有特殊臭味的无色液体,具有有毒、致畸和致癌的特性。以高效吡啶降解菌筛选分离为基础的生物强化处理技术是一种解决吡啶污染环境的经济有效途径。然而,诸如焦化废水、印染废水、制药废水等工业废水,除含有吡啶外,往往也含有较高的盐分。该类废水盐度较高,会抑制微生物的生长和繁殖,从而制约了该类废水的生物处理效果。目前文献报道的吡啶降解微生物大都是在无盐或低盐环境中进行的,而对于
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吡啶是一种碱性六元氮杂环化合物,是有特殊臭味的无色液体,具有有毒、致畸和致癌的特性。以高效吡啶降解菌筛选分离为基础的生物强化处理技术是一种解决吡啶污染环境的经济有效途径。然而,诸如焦化废水、印染废水、制药废水等工业废水,除含有吡啶外,往往也含有较高的盐分。该类废水盐度较高,会抑制微生物的生长和繁殖,从而制约了该类废水的生物处理效果。目前文献报道的吡啶降解微生物大都是在无盐或低盐环境中进行的,而对于高盐环境中的吡啶降解还鲜有报道。因此,开发具有吡啶降解性能且能够耐受高盐分的微生物,对于提高高盐吡啶废水的生物强化处理效果显得尤为重要。本文针对高盐环境条件下的吡啶展开研究,对山西某焦化废水处理厂好氧活性污泥进行驯化富集,经过分离纯化得到一株耐盐吡啶降解菌LV4,并结合形态观察与16Sr DNA序列同源性分析方法对菌株LV4进行分类鉴定,确定耐盐菌株LV4属于红球菌属(Rhodococcus sp.)。首先重点分析了菌株LV4的耐盐性能及其在高盐条件下的吡啶降解性能。然后通过单因素实验探讨了不同环境因子对菌株LV4高盐吡啶降解性能的影响。最后对菌株LV4在最优条件下的吡啶降解以及讲解路径进行了分析,以期为菌株LV4实际应用提供理论参考。主要结论包括:(1)从山西某焦化废水处理厂好氧活性污泥分离筛选出一株耐盐的吡啶降解菌LV4,通过形态学及16S rDNA序列鉴定,确定该菌株归属于红球菌属(Rhodococcus sp.)。(2)通过研究不同盐度对菌株LV4生长及吡啶降解性能的影响发现,当初始吡啶浓度为500 mg/L时,菌株LV4能够在无盐环境和1%–6%盐度范围内生长并完全降解吡啶。菌株LV4对吡啶的降解与其生长密切相关,盐度对菌株LV4的影响直接反应在延滞期的延长上,扫描电镜结果显示高盐条件会使菌体细胞细胞分裂变慢,表面皱缩严重,并出现大量的EPS附着。结合菌株LV4在高盐条件下EPS分泌特征进一步说明菌株LV4会分泌更多的EPS来抵抗高盐度的冲击,并主要依靠蛋白含量的增加来响应盐度变化。(3)单因素实验结果表明耐盐菌株LV4在盐度为4%高盐吡啶降解过程的最优条件为温度为30℃、pH 7.0、转速为120 rpm(初始DO浓度为10.30 mg/L)。研究发现菌株LV4在高盐条件下同时降解吡啶和喹啉,并且吡啶加入促进了喹啉的降解。(4)在盐度为4%的高盐环境中,最优条件下耐盐菌株LV4在36 h可以完全去除500 mg/L的吡啶,TOC的矿化率为87.88%,表明菌株LV4对吡啶的矿化效果较好。借助HPLC/MS方法进一步分析鉴定了菌株LV4吡啶降解过程中的9种中间产物,初步确定菌株LV4的吡啶降解的两条主路径,一条以羟基化反应为主,另一条以吡啶环的加氢反应为主。
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