磷化氢降解功能微生物的分离纯化及理化特性研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:moovent_chrisx
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PH3是一种剧毒气体,在自然界以及工业生产过程普遍存在。磷化氢不仅危害人体健康、污染环境;它也是典型的催化剂毒物,对工业气体的净化与利用造成不利影响。目前,工业生产过程高浓度的磷化氢尾气通过燃烧、吸附、催化转化这类方式进行净化处理,但垃圾填埋场、污水处理厂等产生的低浓度磷化氢(其浓度通常低于20mg/m~3)尾气并没有得到有效的净化处理,其任意排放势必污染周围环境、危害人体健康。目前,生物净化技术在恶臭气体、有机废气处理等方面备受关注,课题组前期利用活性污泥法净化低浓度磷化氢尾气,取得了良好的磷化氢降解效果,但体系中何种微生物对磷化氢具有净化作用、其理化性质如何等问题未有深入研究。本研究旨在分离、纯化功能微生物,考察磷化氢降解的主要功能微生物及理化特性,之后将功能微生物与生物炭耦合净化处理低浓度磷化氢尾气并取得良好作用效果。富集培养前期经过驯化的微生物,结合稀释涂布、平板划线方法分离得到5类具有典型特征的菌株。常温中性条件下,利用菌株增殖形成活性污泥体系,在100m L/min、磷化氢浓度15mg/m~3条件下连续测试15d(中途不换培养液),得到两种磷化氢去除效率高的菌株。1号、2号菌株在菌落形态、磷化氢去除效率方面差异存在较大差异,但其高通量测序结果表明,其基因组序列与Clostridiu已有种属相似度均不低于96%。3号菌株为灰白色半透明,其对磷化氢的去除效果高于1、2号菌株,但其基因测序结果与已有种属并没有很高的相似度。4号菌株的磷化氢去除率约为20%,其与已有微生物种属Pseudomonas相似度高达97%。5号菌株菌落呈黄色、不透明、圆形,其对磷化氢的去除率高达33%,该菌株基因组序列与Streptococcus pentose相似度为97%。Pseudomonas、Streptococcus pentose微生物通常具有环境耐受度高、能降解各种有毒污染物的典型特点。将4号、5号菌株增殖培养后,于常温下采用半连续运行的方式,通过活性污泥体系开展半连续运行,测试微生物理化特性。最利于微生物生长的碳源为乳酸钠,适宜的p H值为8.0~9.0。当微生物以乳酸钠为碳源、PH3为唯一磷源、p H值9.0条件下,连续运行13d后,生物净化体系主要指标逐步趋于稳定,4号、5号菌株形成的活性污泥体系对磷化氢的净化效率分别约为30%、38%左右。微生物更容易利用体系中高价态的磷化合物比如正磷酸盐以及亚磷酸盐,同一条件以磷化氢为唯一磷源的体系净化效率略高于添加磷酸盐的体系。为了使生化体系有较高的磷化氢净化效率,宜选用磷化氢作为净化体系的唯一磷源。考虑单一菌株形成的活性污泥体系对磷化氢的净化效率不超过40%,将炭基材料(竹炭、木炭以及椰壳基活性炭)添加至生物反应器以增强生物体系的磷化氢净化效果。当微生物活性完全受到抑制(添加叠氮化钠)时,炭基材料与微生物耦合体系一般在180min达到吸附饱和,之后出口尾气中磷化氢浓度与其进口浓度基本接近。耦合体系连续运行一段时间后,生物反应器内磷化氢净化效率均明显提升。5号菌株活性污泥体系添加椰壳基活性炭,其净化效率最高可达67.3%。生物反应器内添加炭基材料后,磷化氢因基体材料的吸附作用而增强,减小了磷化氢这一难溶气体的气--液传质阻力,尾气中磷化氢的生物(或基体)吸附--生物转化作用进行更为顺畅,因而促进了耦合体系的磷化氢净化效果。
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