论文部分内容阅读
溴氨酸是一种重要的蒽醌染料中间体，在其合成和制备过程中产生大量的废水。这类废水具有高色度、高CODCr、高盐度和低BOD5/CODCr的特点，传统的活性污泥生物法难以有效处理。
本文利用1株分离筛选的高效降解菌，考察了其对溴氨酸的降解特性，分析了溴氨酸的降解机理。此外，研究了添加该菌株的生物体系对溴氨酸模拟废水的强化处理，并在此基础上探讨了强化生物体系在溴氨酸生产废水处理中的应用方式和效果。论文内容分为以下四个部分：
(1)分离筛选出1株溴氨酸高效降解菌，命名为FL，菌株可以溴氨酸为唯一碳源生长并使其完全脱色。通过生理生化实验、形态观察和16srDNA鉴定，菌株FL属于鞘氨醇单胞菌(Sphingomonassp.)。
(2)菌株FL生长及降解溴氨酸的最适培养条件：温度30℃，pH7.0，转速150rpm。在此条件下，100mgL-1溴氨酸在10h内的脱色率可达99％。加大接种量或添加菌体易于吸收利用的碳源可加快溴氨酸的脱色。以Haldane底物抑制模型表征溴氨酸初始浓度对脱色的影响，确定当初始浓度为1393.5mgL-1时可取得最佳比降解速率1.4h-1。菌株FL可利用多种氮源对溴氨酸进行降解。低浓度NaCl(＜2％)对溴氨酸的脱色有促进作用，高浓度NaCl(≥2％)对脱色产生抑制，NaCl浓度≥3％时溴氨酸不发生降解。溴氨酸脱色酶需经过底物诱导合成。
(3)通过测定菌株FL降解溴氨酸过程中的紫外-可见光吸收光谱、总有机碳和离子的释放，鉴定代谢产物的结构，以及测试菌株对可能的中间产物的利用，推测了溴氨酸的降解途径：溴氨酸在单加氧酶的作用下，于葸醌环的9-C和11-C间加入氧，形成C-O键，再经水解作用生成邻苯二甲酸和2-氨基-3-羟基-5-溴苯磺酸，邻苯二甲酸经3,4.二羟基苯甲酸途径进一步降解，提供菌体生长所需碳源。通过质粒提取、消除和转化实验推测，菌株FL细胞内编码溴氨酸脱色酶的基因位于＞100kb的质粒DNA上。
(4)考察了菌株FL对溴氨酸模拟废水的强化处理。固定化微生物体系比游离态细胞体系的运行更稳定，运行期内溴氨酸的去除率一直保持98％以上，但混合微生物系统不能利用菌株FL降解溴氨酸生成的多取代苯磺酸类产物。以微电解-生物强化组合工艺处理溴氨酸生产废水，当HRT为43.4h，OLR为0.56kgm-3d-1时，组合工艺的处理效果最佳，CODcr、TOC和色度去除率分别可达81.2％、94.0％和96.7％。溴氨酸生产废水中主要的有机污染物为生产原料1-氨基葸醌、磺化副产物单磺酸邻二氯苯和未分离的溴氨酸成品。微电解预处理降低了废水的毒性，提高了有机污染物的可生化性；生物强化处理提高了系统对水力冲击负荷的耐受能力，确保了溴氨酸和色度的高效去除。利用PCR-DGGE分析生物强化反应器中的微生物群落结构，鉴定出的优势菌属包括多噬菌(Variovoraxsp.)、鞘氨醇单胞菌(Sphingomonassp.)、分枝杆菌(Mycobacteriumsp.)和微杆菌(Microbacteriumsp.)，分析显示菌株FL在BAF反应器中可长期稳定存活并维持较高的代谢活性。