论文部分内容阅读
随着经济的发展以及环保法规日趋严格,对能源需求的进一步扩大,控制含硫物质的污染、生物脱硫技术的开发和改进己成为国民经济及环保的迫切要求。本文从环境中分离得到降解H2S的优势菌,全面系统地研究了优势菌的降解特性,构建高效的脱硫工程菌,以提高微生物的脱硫能力。本论文从浙江华海制药厂废水处理站水样中驯化、分离得到4株以硫化物为唯一硫源生长的高效降解菌株,经过对其形态特征、生理生化以及16S rRNA基因序列分析,确定这4株菌株分别属于根瘤杆菌属、人苍白杆菌属、土壤农杆菌属和鞘氨酸杆菌属,并分别命名为T3、B3、T4和B4。查阅相关文献,可确定上述菌株除了B3,其它3株均为降解硫化物的新性能物种。考察了硫氧化菌对硫化钠的液相去除能力和去除规律。菌株T3比其它菌株具有更高的降解效率,其最佳生长和降解温度为30℃左右,最佳pH=8.0；菌株对碳源具有普遍适用性,而以氯化铵为最佳氮源生长；最佳条件下,当硫化钠浓度低于300mg/L时,菌株生长良好并可高效降解硫化钠,2d内可将其降解彻底,浓度为400～500mg/L时,菌株生长缓慢,降解速率下降,当浓度高于500mg/L时,菌株降解速率显著降低,说明在该浓度下菌株降解过程中产生有害物质,抑制了菌株的生长及降解特性；通过测定生物氧化过程中各种形式硫的含量,初步确定菌株对硫化钠的去除机理为S2-→S2O32-/S0→SO32-→SO42-。进一步研究了菌株T3对H2S的降解特性并根据其对不同浓度H2S的降解曲线进行动力学拟合。结果表明,菌株T3降解H2S的特性同其对硫化钠的降解特性基本一致。动力学拟合发现,菌株降解H2S的速率及降解过程中菌株生长速率,符合Haldane动力学方程,动力学参数分别为μmax=0.1652g/(g·h),Ks=24.23mg·H2S/L,Ki=665.35mg/L。通过拮抗实验和不同组合方式考察混合菌株对H2S的降解效果,得出T3/B3为优势混合菌。采用海藻酸钠和改进的海藻酸钠-PVA包埋T3/B3优势混合菌,并与自由的优势混合菌对照,发现在同一浓度水平上,三种生物处理方法对H2S的降解率为海藻酸钠-PVA固定化小球>海藻酸钠固定化小球>未固定化微生物,并且海藻酸钠-PVA固定化小球具有良好的机械强度和基质通透性能。采用海藻酸钠-PVA复合载体对优势混合菌进行固定化,以其对H2S的降解率来表示细胞的活性,确定固定化操作的最优条件：复合载体的配比为2%海藻酸钠+7%PVA；与1%氯化钙溶液和4%硼酸溶液交联时间为24h；固定化细胞的粒径为2mm左右；包菌量为0.3g/L；固定化细胞用量为4g。固定化细胞对于pH值、温度和H2S浓度的适应范围较自由细胞宽,在pH5.0～10.0、温度25℃～40℃、H2S浓度100～400ppm时,固定化细胞对H2S具有较高的降解能力。当H2S浓度提高到400ppm以上时,自由的优势混合菌降解效果下降较大,而固定化细胞还能保持60%以上的降解率,并且其重复脱硫能力得到极大的提高,为工业应用提供了可能性。