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1株三乙胺降解菌SYA-1的分离、降解性能及其动力学研究

作　者: 沈敏雅
导　师: 蔡天明
学　校: 南京农业大学
专　业: 环境工程
关键词: 三乙胺无色杆菌属分离降解特性动力学工程化应用
分类号: X172
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

三乙胺是一种脂肪族胺,在化工生产上多用作辅料,如在抗菌素生产中用作青霉素和四环素的纯化溶剂,在四氟乙烯的生产中用作阻聚剂等；三乙胺又是比虫净、氯氰菊酯、杀虫剂磷胺等农药的重要原料；三乙胺还可作为表面活性剂、杀菌剂、防腐剂、高能燃料和液体火箭推进剂等。近年来随着医药、农药等行业的迅速发展,三乙胺的使用范围及使用规模不断扩大,向环境排放的总量也迅速增加。在生产和使用过程中,三乙胺作为一种环境污染物,会对机体产生毒害作用。本研究从农药厂废水处理池的活性污泥中分离得到1株能以三乙胺为唯一碳、氮源生长的菌株,命名为SYA-1。通过气相色谱法测定证明菌株SYA-1对三乙胺降解效果良好。生理生化鉴定菌株SYA-1为革兰氏染色阴性；可以液化明胶,不能水解淀粉；接触酶实验呈阳性；V.P试验,反硝化实验均呈阴性。结合16S rRNA基因序列测定和同源性比较,鉴定菌株SYA-1为无色菌属(Achromobacter sp.)。菌株SYA-1最适生长温度为30℃,25～35℃均生长良好；菌株最适生长pH为7.0,在pH6.0～8.0菌株均能良好生长；装液量为50～125mL范围内,菌株生长良好不受抑制；菌株SYA-1对果糖利用情况最好,而对乳糖较难利用；菌株SYA-1在以蛋白胨为唯一氮源的培养基中生长良好。菌株SYA-1可以利用三乙胺为唯一碳、氮源生长,能在24h内完全降解200mg/L的三乙胺；菌株SYA-1降解三乙胺的最适温度为30℃,最适pH为7.0；当三乙胺初始浓度为50～500mg/L时,菌株SYA-1均能在52h内完全降解；培养基中NaCl浓度低于10g/L时,菌株生长良好,对三乙胺的降解均大于90%；金属离子会在不同程度上抑制三乙胺降解,其抑制作用强弱为：Cu2+>Co2+>Ag+>Cd2+>Fe3+>Pb2+。动力学研究中,菌株SYA-1最大比生长速率在初始三乙胺浓度为200mg/L时测得,其值为0.0574h-1。菌株SYA-1降解三乙胺的过程采用Monod,Haldane,Luong和Yano四种模型进行拟合,Yano模型相关性最高R2=0.963,其参数为,μmax=0.099h-1；Ks=71mg/L；Ki=3228mg/L,这些数据为相关研究提供了基础数据和理论依据。三乙胺降解菌菌株SYA-1和二乙胺降解菌菌株EYA-2的混合菌群共同降解三乙胺实验采用Yano模型进行拟合,相关参数为μmax=0.091h-1;Ks=85mg/L；Ki=6600mg/L,混合菌的抑制系数Ki远大于单菌株的抑制系数,表明混合菌SYA-1和EYA-2对于三乙胺有更高的耐受性。因此,该混合菌群可作为含三乙胺工业废水生物处理系统中具有广泛应用前景。废水小试应用研究中,将本研究分离筛选得到的三乙胺降解菌SYA-1投加到SBR生化系统中,考察其对三乙胺废水的处理能力和负荷提高后对COD的去除能力。研究表明,投加三乙胺降解菌SYA-1的活性污泥经过短时间的驯化,可以实现对三乙胺的降解,为工程实用中确定污染物进水浓度等提供了理论依据。

全文目录

目录  4-7
摘要  7-9
ABSTRACT  9-11
符号与縮略语说明  11-12
第一章文献综述  12-22
  1.1 有机胺废水来源以及危害  12-13
    1.1.1 有机胺概况  12
    1.1.2 有机胺废水的危害  12-13
  1.2 有机胺废水的处理方法  13-15
    1.2.1 物化法  13-14
    1.2.2 化学法  14-15
    1.2.3 生物法  15
  1.3 三乙胺的概述  15-18
    1.3.1 三乙胺理化性质及药害  15-16
    1.3.2 三乙胺的生产及废水来源  16-17
    1.3.3 三乙胺废水处理现状  17
    1.3.4 三乙胺的微生物降解研究进展  17-18
  1.4 微生物反应动力学研究进展  18-20
    1.4.1 微生物生长速率  18-19
    1.4.2 动力学模型的建立  19-20
  1.5 研究目的和研究内容  20-22
    1.5.1 研究目的及意义  20-21
    1.5.2 研究内容和技术路线  21-22
第二章三乙胺降解菌株SYA-1的分离与鉴定  22-30
  2.1 材料和方法  22-26
    2.1.1 污泥样品、培养基、试剂以及仪器  22-23
    2.1.2 三乙胺的检测方法  23
    2.1.3 菌株的富集筛选分离  23
    2.1.4 菌株的培养特征及生理生化鉴定  23-24
    2.1.5 菌株16S rRNA基因序列的测定  24-26
    2.1.6 菌株的系统发育分析  26
  2.2 结果与分析  26-29
    2.2.1 三乙胺降解菌株的分离筛选  26-27
    2.2.2 三乙胺降解菌株SYA-1的菌落形态及生理生化特征  27-28
    2.2.3 菌株系统发育分析  28-29
  2.3 本章讨论与小结  29-30
第三章三乙胺降解菌株SYA-1的生长特性研究  30-36
  3.1 材料与方法  30-31
    3.1.1 菌株、试剂与培养基  30
    3.1.2 菌种制备和菌体生长量的测定方法  30
    3.1.3 菌株在LB培养基中生长曲线的测定  30-31
    3.1.4 环境因素对菌株SYA-1生长的影响  31
    3.1.5 碳氮源对菌株生长的影响  31
    3.1.6 数据分析方法  31
  3.2 结果与分析  31-35
    3.2.1 菌株在LB培养基中生长曲线的测定  31-32
    3.2.2 环境因素对菌株SYA-1生长的影响  32-34
    3.2.3 碳氮源对菌株SYA-1生长的影响  34-35
  3.3 本章论讨与小结  35-36
第四章三乙胺降解菌株SYA-1的降解特性研究  36-44
  4.1 材料与方法  36-37
    4.1.1 菌株、试剂与培养基  36
    4.1.2 菌种制备及菌体生长量的测定方法  36
    4.1.3 三乙胺的检测方法  36
    4.1.4 菌株利用三乙胺的降解生长曲线  36
    4.1.5 三乙胺起始浓度对降解的影响  36-37
    4.1.6 培养温度对三乙胺降解的影响  37
    4.1.7 初始pH对三乙胺降解的影响  37
    4.1.8 NaCl浓度对三乙胺降解的影响  37
    4.1.9 金属离子对三乙胺降解的影响  37
  4.2 结果与分析  37-43
    4.2.1 菌株SYA-1利用三乙胺的生长降解曲线  37-38
    4.2.2 三乙胺起始浓度对菌株SYA-1降解的影响  38-39
    4.2.3 温度对菌株SYA-1生长和三乙胺降解的影响  39-40
    4.2.4 pH对菌株SYA-1生长和三乙胺降解的影响  40-41
    4.2.5 NaCl浓度对菌株SYA-1生长和三乙胺降解的影响  41-42
    4.2.6 金属离子对菌株SYA-1生长和三乙胺降解的影响  42-43
  4.3 本章讨论与小结  43-44
第五章三乙胺降解动力学模型研究  44-52
  5.1 材料与方法  44-45
    5.1.1 菌株、试剂与培养基  44
    5.1.2 菌种制备及菌体生长量的测定方法  44-45
    5.1.3 三乙胺的检测方法  45
    5.1.4 菌株动力学研究实验  45
  5.2 结果与分析  45-51
    5.2.1 菌株SYA-1的三乙胺降解实验  45-46
    5.2.2 菌株SYA-1降解三乙胺的动力学研究  46-48
    5.2.3 三乙胺降解过程中菌株SYA-1的细胞产率  48
    5.2.4 菌株SYA-1和菌株EYA-2共同降解三乙胺实验  48-50
    5.2.5 菌株SYA-1和菌株EYA-2共同降解三乙胺的动力学研究  50-51
  5.3 本章讨论与小结  51-52
第六章三乙胺降解菌SYA-1的废水小试应用研究  52-56
  6.1 材料和方法  52-54
    6.1.1 供试菌株与污泥  52
    6.1.2 实验配水  52
    6.1.3 分析方法  52-53
    6.1.4 实验装置  53
    6.1.5 试验方法  53-54
  6.2 结果与分析  54-55
    6.2.1 SBR生化系统的建立及其COD的去除情况  54
    6.2.2 提高进水负荷对SBR生化系统COD去除的影响  54-55
  6.3 本章讨论与小结  55-56
全文总结  56-58
  1 总结  56-57
  2 创新点  57
  3 展望  57-58
参考文献  58-64
附录Ⅰ 攻读硕士学位期间发表的学术论文  64-66
致谢  66

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