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以二苯并噻吩(DBT)作为模型化合物,从炼油厂污水中分离出一株专一性脱硫的红串红球菌TJQ,该菌能降解DBT,终产物为2-羟基联苯(2-HBP)。系统研究了初始pH值、碳源、氮源、硫源,脱硫代谢产物硫酸根(SO42-)和2-HBP等因素对TJQ菌生长及脱硫的影响。并设计了小型生物脱硫反应器,考察了菌体在反应器中对不同体系中硫的脱除。为生物脱硫的工业化发展提供参考。 1.TJQ菌的最佳适宜的初始pH值为6.0~7.0,控制溶液pH在适宜值时可提高菌体的生长和脱硫能力;在不断监测和调节溶液pH值的反应体系中,菌株在3天内可将6.4mg/L(0.2mmol/L)水相中的DBT硫完全脱除,并可使2-HBP的浓度由22.98mg/L(0.135mmol/L)提高到31.66mg/L(0.186mmol/L),产率增加35%左右。 2.TJQ菌体生长所适合的碳源和氮源分别是20g/L的葡萄糖和1g/L的氯化铵;TJQ菌可以利用多种硫源作为生长硫源,其中硫酸钠(Na2SO4)和二甲基亚砜作为生长硫源能更有效地提高细胞收率,因此可以用廉价的无机硫源Na2SO4代替昂贵的有机硫源来培养菌体。 3.以Na2SO4作为硫源培养的TJQ菌体,可专一性脱除苯并噻吩(BT)和DBT及其甲基衍生物4,6-DMDBT中的硫,除此之外它还可以脱除苯硫醚(PS)类含硫化合物中的硫。在正十六烷模拟体系中,TJQ可以使噻吩(TH)硫由100mg/L降到3.6mg/L,脱硫率达到96.4%,使BT硫由207.1mg/L降到135mg/L,脱硫率达到34.8%;使DBT硫由150mg/L降到20mg/L,脱硫率达到86.7%,使4,6-DMDBT中的硫由100mg/L降到1.6mg/L,脱硫率达到98.4%,使PS硫由100mg/L降到52mg/L,脱硫率达到48%。把TJQ菌应用于加氢柴油体系中,循环脱硫三次可以使实际柴油中的总硫量由554mg/L降至267mg/L;脱硫率达到51.8%。 4.SO42-和2-HBP作为菌体的脱硫代谢产物对菌体的生长脱硫有一定的影响。SO42-的存在可以作为菌体的生长硫源促进菌体的生长,但会延长菌体的脱硫时间:以硫酸盐作为生长硫源培养的菌体用于脱硫实验,效果较好;并且当加入硫酸盐还原菌或者PYS菌去除SO42-后,菌体能够将水相中12.8mg/L(0.4mmol/L)的DBT完全脱除,同时能使2-HBP的生成量由1.34mg/L(0.0079mmol/L)增加到33.74mg/L(0.1982mmol/L),提高了菌体的脱硫效率。 5.设计了新型生物脱硫反应器,经过小试连续反应2天,TJO菌能够在高浓度的DBT培养基中生长良好,可以将水相中DBT硫含量从19.2mg/L(0.6mmol/L)降至0.224mg/L(0.007mmol/L),脱硫率达到98.8%。菌体在反应仅1天后能使含硫量为463mg/L的正十六烷模拟体系中的硫降低到396mg/L,降解率为14.5%。在反应仅1天后能使含硫量为440mg/L的加氢柴油中的硫降低到386mg/L,降解率为12.3%。