混合细菌群体对六价铬和苯酚的同时去除

【摘要】： 随着工业的迅速发展,重金属铬及其化合物广泛应用于制革、冶金、印染、纺织等行业。这些行业排放的废水,造成了水体铬的严重污染,危害人类健康和社会发展。作为各国优先控制污染物,铬及其治理已经引起社会重视。然而,在含Cr(VI)废水中,常常伴随有有机物的存在,这不仅使金属铬在环境中的行为转化更加复杂,更增加了污染环境的治理难度。虽然之前有学者对微生物还原Cr(VI)和降解芳香族化合物做了大量的相关的研究工作,为Cr(VI)污染和有机物污染的治理提供了重要的理论依据,但是,以往的研究大多是针对单一污染物在环境中的行为而展开。环境污染实质上是多种污染物组成的复合污染体系,以往的针对单一污染物在单介质中的环境行为的研究成果在应用到实际污染环境的治理时,往往会因为其他共存污染物的存在而影响了治理效果。因而,对微生物处理既含Cr(VI)又含有机物的废水进行研究是十分有必要的。本文利用耐Cr(VI)且利用有机物苯酚(phenol)作为营养碳源的高效混合细菌群体,Cr(VI)还原菌Bacillus sp.和phenol降解菌Pseudomonas putida Migula (CCTCC AB92019),对既含Cr(VI)又含phenol的废水进行同时处理,并对混合细菌群体同时还原Cr(VI)和降解phenol的特性和机理进行了研究和探讨。 从Cr(VI)污染环境中分离筛选出一株Cr(VI)还原菌株Bacillus sp.,经测定,该菌株对Cr(VI)有较好的抗性,菌体能在Cr(VI)浓度高达100mg/l的液体培养基中生长。随着Cr(VI)初始浓度的不断增大,细胞的生长量越来越低。对Bacillus sp.菌株还原Cr(VI)的影响因素,如碳源、培养基初始pH值、Cr(VI)初始浓度、温度等的研究发现,外加碳源(葡萄糖)能明显促进Cr(VI)的还原;培养基初始pH值对菌体还原Cr(VI)有重要影响,当pH值为9时,Bacillus sp.对Cr(VI)的还原效果最好,42小时后,Cr(VI)的浓度由开始的20mg/l几乎降到0mg/l。在三个不同温度下考察Bacillus sp.对Cr(VI)的还原,结果发现,37℃下Cr(VI)的还原速率明显高于其他两个温度条件下Cr(VI)的还原速率,36小时以后几乎达到了完全还原。 实验设计的第二步是对phenol降解菌Pseudomonas putida Migula (CCTCC AB92019)对phenol的降解情况及动力学的考察研究。phenol作为唯一碳源和能量来源。实验分别在phenol初始浓度100-1000mg/l, pH值4-10,温度20-50℃以及外加碳源葡萄糖浓度0.5-1.0g/l的条件下进行,并使用著名的莫氏动力学模型来描述phenol的降解过程。结果表明,在考察范围内,当phenol的降解率达到最大(95.5%)的条件下,phenol的降解过程符合一级动力学过程,其相关系数为0.928;phenol降解最优情况下,pH值、温度、外加葡萄糖浓度等参数的值分别为7.07, 30℃和0.5-0.6g/l。 另外,实验最后研究了包含Cr(VI)还原菌Bacillus sp.和phenol降解菌Pseudomonas putida Migula (CCTCC AB92019)的复合细菌群体对Cr(VI)和phenol的同时去除。phenol作为唯一的碳源和能量来源。Bacillus sp.利用phenol降解产生的中间产物作为电子供体和碳源来还原Cr(VI)。当Cr(VI)初始浓度为15mg/l,phenol浓度为150mg/l时,Cr(VI)还原达到最优。细菌组成比例对Cr(VI)还原和phenol降解都有影响,但phenol的降解受Bacillus sp.含量变化影响较小。实验同时发现,还原相当量的Cr(VI)所消耗的phenol的量比理论值要大。