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羟肟酸类捕收剂H_（205）的生物降解特性及降解菌种选育

作　者: 王灿
导　师: 龚文琪
学　校: 武汉理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 羟肟酸H205 单基质共基质降解动力学优势降解菌
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

工农业的生产的快速发展和人类生活质量的改善,使得社会对矿产资源的需求量日益增大,矿产资源的开发与加工过程会不可避免地改变与破坏自然环境。H205作为一种高效的羟肟酸类浮选捕收剂,在选矿工业中具有广泛的应用。然而它属于难降解有机污染物,其分子结构中含有稳定的萘环,直接排放会造成环境的严重污染与破坏。针对这样的现状,研究羟肟酸类捕收剂H205的生物降解规律,在自然条件下驯化、筛选并分离羟肟酸类捕收剂H205优势降解菌,并研究其降解规律,对生物法处理羟肟酸类选矿废水及保护矿山的生态环境具有极其重要的意义。本文首先采用投加活性污泥,应用振荡培养法,研究了单基质条件下H205的生物降解特性及生物降解过程的动力学模型；也研究了共基质条件下H205的生物降解特性,考察不同因素对H205生物降解性的影响。然后,借鉴石油烃、芳香族化合物、杂环化合物及农药等难降解有机物的降解菌种选育的方法,在自然条件下驯化、筛选并分离能降解H205的优势菌种,并研究其对H205的降解性能及降解过程的动力学模型；最后初步研究了H205优势菌种降解其他羟肟酸捕收剂的效果。得到如下结论：(1)不同初始浓度下(10-50 mg/L)的羟肟酸类捕收剂H205在单基质条件下的降解过程都满足一级降解动力学方程,其动力学方程分别为：lnc=-0.11286t+2.39948、lnc=-0.10343t+3.04386、lnc=-0.11571t+3.41521 lnc=-0.12229t+3.68775、lnc=-0.12371t+3.85229。速率常数分别为0.11286、1.10343、0.11571、0.12229、0.12371。(2)共基质的存在,增强了H205的生物降解性。在相同的实验条件下,共基质条件下即添加120 mg/L乙酸钠、200 mg/L酵母膏时,H205的降解率为55.35%,而单基质条件下H205的降解率仅为36.63%,相差18.72%。这样缩短了H205生物降解的周期,提高了H205废水的处理效率,节省了废水的处理时间和运行成本,因此共基质代谢方式是提高H205生物降解性的一条行之有效的途径。(3)从三个土壤样品和两个活性污泥样品中总共筛选出27株菌株,其中Q11对H205的降解率为44.56%,经鉴定为革兰氏阴性菌(G-),为克雷伯氏菌属。(4)本实验中优势降解菌Q11降解H205的最适条件是：pH在6-7范围内,温度为30℃,空气振荡器转速为150 r/min,接种量为10%,底物H205的浓度为100 mg/L。添加外加碳源时,葡萄糖、蔗糖、乙酸钠均对菌株Q11降解H205有抑制作用。用酵母膏与蛋白胨等量替换培养基中的硫酸铵时(浓度为0.5 g/L),酵母膏与蛋白胨均对菌株Q11降解H205有促进作用。以蛋白胨作为氮源的降解试样中捕收剂H205降解率达到50.06%,以酵母膏作为氮源的降解试验中捕收剂H205的降解率达到46.05%,相对于硫酸铵作为氮源时,以蛋白胨与酵母膏作为氮源时H205的降解率分别增加了8.03%、4.02%。(5)不同时间和不同初始浓度下菌株Q11对H205的降解过程中,当H205浓度为15、50 mg/L时,H205的降解符合一级反应,其动力学方程分别为：lnc=-0.03507t+2.47835、lnc=-0.03822t+3.89265,速率常数分别为：0.03507、0.03822。当H205浓度为100、150、200、500 mg/L时,H205的降解符合零级反应。H205的降解都符合废水生物处理工程中的Monod方程。其Monod方程为1/q=399.212661/c+3.08772,半速度常数Ks为129.291,最大比基质降解速率qmax为0.323864。(6)菌株q11对羟肟酸捕收剂都有一定的降解作用,对苯甲羟肟酸、水杨羟肟酸、H205都有较好的降解效果。12d后,苯甲羟肟酸的降解率达到85.04%,水杨羟肟酸的降解率达到了62.04%,H205的降解率达到44.56%。菌株Q11对苯甲羟肟酸、水杨羟肟酸的降解效果明显高于H205,这与三种羟肟酸的结构有关系,苯甲羟肟酸与水杨羟肟酸含有一个苯环结构,而H205含有稳定的萘环。

羟肟酸类捕收剂H_（205）的生物降解特性及降解菌种选育

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