通过Pseudomonas sp. LZ-B生物强化增强活性污泥对醇乙氧基化物的降解

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醇乙氧基化物(AE)被归类为非离子表面活性剂(NS),广泛应用于农药,药物,油漆和化妆品生产的工业应用,以及矿物分离,导致大量的AEs被释放到水环境中。AEs毒性已对水生生物构成了风险,其毒性和大量使用引起了广泛的关注。物理和化学法可以高效的去除污水中表面活性剂,但这些方法可能导致二次污染且成本非常高。因此,生物修复这是一种低成本且环保的方法,但单一微生物菌株难以应用,常规活性污泥技术效率低,迫切需要开发一种高效的去除AE的生物修复技术。生物强化技术可以增强微生物对顽固化合物的去除能力,如果可以通过生物强化增强活性污泥对废水中AEs的去除,这将是AEs处理技术的重要突破。本研究通过富集培养的方式,从市政污水处理厂曝气池活性污泥中分离出一株高效AEs降解菌株,基于16S rRNA基因测序鉴定分离株的系统发育特征,将其命名为Pseudomonas sp.LZ-B。将菌株接种到以AEs为唯一碳源的MSM培养基中检测其降解性能和优化降解参数。结果显示菌株LZ-B能够利用C12E4(醇乙氧基化Brij 30)为唯一碳源生长,10小时达到稳定期,在24小时内降解96.8%的200 mg/L的Brij 30,并实现80%的总有机碳(TOC)去除,表明LZ-B是一株高效去除AEs的菌株并将AEs完全矿化。最佳降解温度和pH值分别为37℃和6.0。此外,该菌株可以在5天内降解五种分子量更大的AEs。通过液-质联用(LC-MS)分析AEs降解通路,结果表明AE是具有分散性的,其降解的主要代谢物是聚乙二醇(PEG)和羧化的AE链。通过将菌株LZ-B接种到活性污泥反应器中强化活性污泥,检测生物强化后的活性污泥对市政污水中多种AEs的去除能力。研究发现菌株LZ-B成功定殖到活性污泥,在水力停留时间(HRT)为10 h时,AEs去除效率提高到95%以上,同时也显著提高了污水中化学需氧量(COD)和NH4-N的去除。研究表明,生物强化改变了活性污泥中的微生物群落,当菌株LZ-B裂解AE链后,微生物群落更容易利用PEG片段,从而促进AE的完全降解。这是第一份研究生物强化增强活性污泥系统对AEs降解的研究,菌株LZ-B是一株潜在的强化活性污泥去除含有复杂AEs的市政污水的菌株,生物强化可能是含有复杂AEs的市政污水生物降解的可行方法。
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