固定化微生物處理含油污水的研究

【摘要】：石油在給人們帶來巨大經(jīng)濟(jì)利益的同時(shí),也對生態(tài)環(huán)境造成了巨大威脅。石油污染對環(huán)境生態(tài)和人體健康的危害已經(jīng)逐漸引起了人們的關(guān)注,石油污染治理的方法和技術(shù)也成為當(dāng)今環(huán)境工作者迫切需要解決的難題。利用微生物固定化技術(shù)修復(fù)污染環(huán)境的研究成果,固定化微生物技術(shù)在處理含油廢水領(lǐng)域也有一定的突破。 所謂固定化技術(shù),是指利用物理或化學(xué)手段將游離的微生物或酶定位于限定的空間區(qū)域,使其保持活性并可反復(fù)使用,在適宜的條件下還可以增殖以滿足應(yīng)用之需的生物技術(shù)。微生物經(jīng)固定化后,對有毒物質(zhì)的承受能力及對有機(jī)物的降解能力都有明顯的提高。本論文重點(diǎn)討論了固定化技術(shù)在含油污水處理中的應(yīng)用。 本論文以含油污水為研究對象,考察了實(shí)驗(yàn)室已有的兩株石油烴降解菌對原油的降解能力；采用海藻酸鈉包埋法對微生物進(jìn)行包埋固定并比較了固定化菌與游離菌對原油的降解效果；對殼聚糖掛膜方法做了初步的探討,增強(qiáng)了海藻酸鈣微球強(qiáng)度,為海藻酸鈣微球的實(shí)際應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。通過實(shí)驗(yàn)研究,主要的研究結(jié)論概括如下： (1)通過生理生化實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)室已有的兩株石油烴降解菌W-1和W-2初步鑒定為紅球菌和蠟樣芽孢桿菌。通過測定兩株菌的生長曲線,得出W-1和W-2在富集培養(yǎng)基中生長速度比較快,7h達(dá)到生長穩(wěn)定期。通過單因素分析實(shí)驗(yàn)得出兩株菌的最佳生長條件,W-1：pH值為7.5-8.5,溫度為35℃,鹽度為2%左右；W-2：pH值為7.5-8.5,溫度為35℃,鹽度為4%左右。與W-1相比,W-2有較高的耐鹽性。 (2)兩株菌對原油的降解率,隨著原油濃度的增大而減?。籛-1和W-2能適應(yīng)的最大原油濃度為0.3%且W-2對原油的降解率高于W-1,分別為32%和45%；當(dāng)原油濃度超過0.3%時(shí),原油中的有毒物質(zhì)明顯抑制菌的生長,培養(yǎng)基中W：1和W-2數(shù)量顯著減少,甚至無法進(jìn)行生物修復(fù)；微生物對原油的降解率,隨著降解時(shí)間增長而逐漸增大,7d后兩株菌的數(shù)量達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,趨于穩(wěn)定,對原油的降解率也趨于穩(wěn)定。W-1和W-2對原油降解的最佳條件與生長的最佳條件基本一致。(3)測定了25℃時(shí)活性炭對菌W-2的吸附量為10.9×108cell/g,所以添加活性炭不僅能給微球提供支撐增強(qiáng)微球強(qiáng)度而且能通過對菌的吸附作用增強(qiáng)固定化效果。采用含有活性炭的海藻酸鈉包埋法固定W-2,通過單因素分析實(shí)驗(yàn),得出最佳的固定化條件為：交聯(lián)溫度25℃；交聯(lián)劑pH值為5-6；交聯(lián)時(shí)間為24h；包埋菌量為6 mL(包埋菌與凝膠劑的體積比為5：1)。通過對比試驗(yàn)得出,添加無機(jī)鹽能加快固定化W-2的活性恢復(fù)。 (4)在含油量為0.3%的無機(jī)鹽培養(yǎng)基中,固定化W-2能適應(yīng)的降解條件為：溫度,30-50℃；pH值,6-9；鹽度,2-5%,比游離W-2的適應(yīng)范圍(溫度40℃,pH值為7-8,鹽度4%左右)變寬；并且游離W-2對原油的降解率最高達(dá)到40%左右,固定化W-2對原油的降解率能達(dá)到70%以上,比游離W-2提高了30%以上,處理效果明顯優(yōu)于游離菌。 (5)由于海藻酸鈉存在機(jī)械強(qiáng)度低、易分解等缺點(diǎn),本論文除了采用添加活性炭外,還采用殼聚糖溶液在微球表面掛膜的方法增強(qiáng)固定化微球的強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)證明,當(dāng)采用脫乙酰度為85%殼聚糖溶液、殼聚糖溶液濃度為0.8%、掛膜時(shí)間為1.5 h條件下,掛膜效果最好,機(jī)械強(qiáng)度最強(qiáng),經(jīng)過一段時(shí)間的攪拌,無破損。掛膜后,微球的機(jī)械強(qiáng)度顯著提高,可重復(fù)利用兩次。 【關(guān)鍵詞】：含油污水 海藻酸鈉 固定化微生物 生物降解
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：X703
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 0.引言12-13
• 1.文獻(xiàn)綜述13-31
• 1.1 石油的組成13
• 1.2 石油污染的現(xiàn)狀13-15
• 1.3 石油污染的治理方法15-17
• 1.4 微生物固定化技術(shù)17-24
• 1.5 微生物固定化技術(shù)在含油廢水處理中的應(yīng)用24-28
• 1.6 微生物固定化方法在其他領(lǐng)域的應(yīng)用28-29
• 1.7 本論文的研究目的和研究內(nèi)容29-31
• 2.高效石油烴降解菌的鑒定及培養(yǎng)條件優(yōu)化31-43
• 2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及材料31-33
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法33-36
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論36-42
• 2.3.1 菌株鑒定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果36-38
• 2.3.2.菌株生長曲線的測定結(jié)果38-39
• 2.3.3 微生物生長最佳pH值的確定39-40
• 2.3.4 微生物生長最佳溫度的確定40-41
• 2.3.5 微生物生長最佳鹽度的確定41-42
• 2.4 本章小結(jié)42-43
• 3.石油烴降解菌降解條件的優(yōu)化43-54
• 3.1 實(shí)驗(yàn)儀器及材料43-45
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方法45-47
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論47-53
• 3.3.1 基準(zhǔn)油的標(biāo)準(zhǔn)曲線47-48
• 3.3.2 原油濃度對微生物降解率的影響48-49
• 3.3.3 降解時(shí)間對微生物降解率的影響49-50
• 3.3.4 pH值對微生物降解率的影響50-51
• 3.3.5 溫度對微生物降解率的影響51-52
• 3.3.6 鹽度對微生物降解率的影響52-53
• 3.4 本章小結(jié)53-54
• 4.石油烴降解菌的包埋固定及固定化效果的評(píng)價(jià)54-74
• 4.1 實(shí)驗(yàn)儀器及材料54-55
• 4.2 實(shí)驗(yàn)方法55-60
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論60-72
• 4.3.1 吸附材料吸附量的測定結(jié)果60-61
• 4.3.2 固定化過程中凝膠劑、交聯(lián)劑和吸附劑配比的確定61-64
• 4.3.3 兩種不同固定化方法的比較64
• 4.3.4 最佳固定化條件的確定64-66
• 4.3.5 無機(jī)鹽對微球性能的影響66-67
• 4.3.6 固定化微生物小球SEM和傳質(zhì)性67-68
• 4.3.7 固定化菌與游離菌降解效果的比較68-72
• 4.4 本章小結(jié)72-74
• 5.殼聚糖掛膜效果的評(píng)價(jià)74-80
• 5.1 實(shí)驗(yàn)儀器及材料75
• 5.2 實(shí)驗(yàn)方法75-76
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論76-79
• 5.3.1 殼聚糖脫乙酰度的確定76-77
• 5.3.2 殼聚糖濃度的確定77-78
• 5.3.3 掛膜時(shí)間的確定78
• 5.3.4 微球掛膜前后對原油的降解效果比較78-79
• 5.4 本章小結(jié)79-80
• 6.結(jié)論及展望80-82
• 6.1 結(jié)論80-81
• 6.2 存在的問題及展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-88
• 致謝88-89
• 個(gè)人簡歷89
• 發(fā)表學(xué)術(shù)論文89

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