固定化微生物处理含油污水的研究

【摘要】：石油在给人们带来巨大经济利益的同时,也对生态环境造成了巨大威胁。石油污染对环境生态和人体健康的危害已经逐渐引起了人们的关注,石油污染治理的方法和技术也成为当今环境工作者迫切需要解决的难题。利用微生物固定化技术修复污染环境的研究成果,固定化微生物技术在处理含油废水领域也有一定的突破。 所谓固定化技术,是指利用物理或化学手段将游离的微生物或酶定位于限定的空间区域,使其保持活性并可反复使用,在适宜的条件下还可以增殖以满足应用之需的生物技术。微生物经固定化后,对有毒物质的承受能力及对有机物的降解能力都有明显的提高。本论文重点讨论了固定化技术在含油污水处理中的应用。 本论文以含油污水为研究对象,考察了实验室已有的两株石油烃降解菌对原油的降解能力；采用海藻酸钠包埋法对微生物进行包埋固定并比较了固定化菌与游离菌对原油的降解效果；对壳聚糖挂膜方法做了初步的探讨,增强了海藻酸钙微球强度,为海藻酸钙微球的实际应用提供了理论基础。通过实验研究,主要的研究结论概括如下： (1)通过生理生化实验,实验室已有的两株石油烃降解菌W-1和W-2初步鉴定为红球菌和蜡样芽孢杆菌。通过测定两株菌的生长曲线,得出W-1和W-2在富集培养基中生长速度比较快,7h达到生长稳定期。通过单因素分析实验得出两株菌的最佳生长条件,W-1：pH值为7.5-8.5,温度为35℃,盐度为2%左右；W-2：pH值为7.5-8.5,温度为35℃,盐度为4%左右。与W-1相比,W-2有较高的耐盐性。 (2)两株菌对原油的降解率,随着原油浓度的增大而减小；W-1和W-2能适应的最大原油浓度为0.3%且W-2对原油的降解率高于W-1,分别为32%和45%；当原油浓度超过0.3%时,原油中的有毒物质明显抑制菌的生长,培养基中W：1和W-2数量显著减少,甚至无法进行生物修复；微生物对原油的降解率,随着降解时间增长而逐渐增大,7d后两株菌的数量达到动态平衡,趋于稳定,对原油的降解率也趋于稳定。W-1和W-2对原油降解的最佳条件与生长的最佳条件基本一致。(3)测定了25℃时活性炭对菌W-2的吸附量为10.9×108cell/g,所以添加活性炭不仅能给微球提供支撑增强微球强度而且能通过对菌的吸附作用增强固定化效果。采用含有活性炭的海藻酸钠包埋法固定W-2,通过单因素分析实验,得出最佳的固定化条件为：交联温度25℃；交联剂pH值为5-6；交联时间为24h；包埋菌量为6 mL(包埋菌与凝胶剂的体积比为5：1)。通过对比试验得出,添加无机盐能加快固定化W-2的活性恢复。 (4)在含油量为0.3%的无机盐培养基中,固定化W-2能适应的降解条件为：温度,30-50℃；pH值,6-9；盐度,2-5%,比游离W-2的适应范围(温度40℃,pH值为7-8,盐度4%左右)变宽；并且游离W-2对原油的降解率最高达到40%左右,固定化W-2对原油的降解率能达到70%以上,比游离W-2提高了30%以上,处理效果明显优于游离菌。 (5)由于海藻酸钠存在机械强度低、易分解等缺点,本论文除了采用添加活性炭外,还采用壳聚糖溶液在微球表面挂膜的方法增强固定化微球的强度。实验证明,当采用脱乙酰度为85%壳聚糖溶液、壳聚糖溶液浓度为0.8%、挂膜时间为1.5 h条件下,挂膜效果最好,机械强度最强,经过一段时间的搅拌,无破损。挂膜后,微球的机械强度显著提高,可重复利用两次。 【关键词】：含油污水 海藻酸钠 固定化微生物 生物降解
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 0.引言12-13
• 1.文献综述13-31
• 1.1 石油的组成13
• 1.2 石油污染的现状13-15
• 1.3 石油污染的治理方法15-17
• 1.4 微生物固定化技术17-24
• 1.5 微生物固定化技术在含油废水处理中的应用24-28
• 1.6 微生物固定化方法在其他领域的应用28-29
• 1.7 本论文的研究目的和研究内容29-31
• 2.高效石油烃降解菌的鉴定及培养条件优化31-43
• 2.1 实验仪器及材料31-33
• 2.2 实验方法33-36
• 2.3 实验结果与讨论36-42
• 2.3.1 菌株鉴定的实验结果36-38
• 2.3.2.菌株生长曲线的测定结果38-39
• 2.3.3 微生物生长最佳pH值的确定39-40
• 2.3.4 微生物生长最佳温度的确定40-41
• 2.3.5 微生物生长最佳盐度的确定41-42
• 2.4 本章小结42-43
• 3.石油烃降解菌降解条件的优化43-54
• 3.1 实验仪器及材料43-45
• 3.2 实验方法45-47
• 3.3 实验结果和讨论47-53
• 3.3.1 基准油的标准曲线47-48
• 3.3.2 原油浓度对微生物降解率的影响48-49
• 3.3.3 降解时间对微生物降解率的影响49-50
• 3.3.4 pH值对微生物降解率的影响50-51
• 3.3.5 温度对微生物降解率的影响51-52
• 3.3.6 盐度对微生物降解率的影响52-53
• 3.4 本章小结53-54
• 4.石油烃降解菌的包埋固定及固定化效果的评价54-74
• 4.1 实验仪器及材料54-55
• 4.2 实验方法55-60
• 4.3 实验结果和讨论60-72
• 4.3.1 吸附材料吸附量的测定结果60-61
• 4.3.2 固定化过程中凝胶剂、交联剂和吸附剂配比的确定61-64
• 4.3.3 两种不同固定化方法的比较64
• 4.3.4 最佳固定化条件的确定64-66
• 4.3.5 无机盐对微球性能的影响66-67
• 4.3.6 固定化微生物小球SEM和传质性67-68
• 4.3.7 固定化菌与游离菌降解效果的比较68-72
• 4.4 本章小结72-74
• 5.壳聚糖挂膜效果的评价74-80
• 5.1 实验仪器及材料75
• 5.2 实验方法75-76
• 5.3 实验结果和讨论76-79
• 5.3.1 壳聚糖脱乙酰度的确定76-77
• 5.3.2 壳聚糖浓度的确定77-78
• 5.3.3 挂膜时间的确定78
• 5.3.4 微球挂膜前后对原油的降解效果比较78-79
• 5.4 本章小结79-80
• 6.结论及展望80-82
• 6.1 结论80-81
• 6.2 存在的问题及展望81-82
• 参考文献82-88
• 致谢88-89
• 个人简历89
• 发表学术论文89

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