高效脱色菌群降解特性及扩大培养研究

论文摘要

染料广泛应用于纺织印染、造纸印刷和皮革制造等行业，染料废水是工业难处理废水之一。染料废水影响水体环境的美观，危害水体生物的生存，且部分染料对人体具有致癌及致畸变等危害，因此必须进行妥善处理。从实验室驯化污泥中分离具有较好脱色能力的微生物菌株，复配得到高效脱色菌群。研究脱色菌群对于孔雀石绿和活性红染料降解特性，初步探索脱色菌群对染料的可能降解脱色途径，摸索脱色菌群的高密度培养方法，进行扩大脱色实验。分离筛选得到7株具有较好脱色能力的菌株，经鉴定可分为6类菌：Bacillus、Klebsiella、Escherichia、Acinetobacter、 Enterobacter和Yersinia属。经复配得到2种高效脱色菌群M-C和M-H。脱色菌群M-C和M-H对孔雀石绿和活性红染料的最大耐受浓度分别为150mg/L和100mg/L；合适脱色培养基组分为：葡萄糖1.0g/L、磷酸二氢钾2.65g/L和磷酸氢二钠4.26g/L；最佳脱色条件为：温度30℃37℃、中性或偏碱性条件、厌氧或兼氧；脱色菌群对6种不同的单一染料都有较好的脱色率，对孔雀石绿和活性红二元混合染料脱色率超过90%。高效脱色菌群M-H对孔雀石绿染料的脱色过程属于生物降解，可以分为四个阶段：未脱色阶段、脱色阶段、生物降解阶段和降解完成阶段；可能降解途径为：孔雀石绿首先被羟化形成甲醇孔雀石绿，然后逐步脱甲基分解为二苯甲基甲烷和N,N-二甲基苯胺，二苯甲基甲烷和二甲基苯胺被进一步降解。高效脱色菌群经过高密度培养后能够直接对染料进行脱色，菌群对孔雀石绿和活性红染料的脱色率分别为96.07%和85.95%，可以重复对染料进行脱色，脱色菌群在扩大培养的过程中能保持原有的脱色性能。扩大培养后脱色菌群在反应器中对60mg/L活性红染料废水COD和染料的去除率约为75%和90%。研究丰富了染料脱色的微生物资源，为染料废水生物脱色提供理论依据，同时，对提高染料废水生化系统的处理效率，节省处理成本等，具有重要的理论意义和现实意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 染料及染料废水
• 1.1.1 染料分类及发色机理
• 1.1.2 染料废水特点及其危害
• 1.2 染料废水处理技术研究进展
• 1.2.1 物理化学方法
• 1.2.2 生物方法
• 1.3 微生物处理染料废水研究进展
• 1.3.1 微生物纯化培养技术
• 1.3.2 固定化微生物技术
• 1.3.3 微生物复合培养技术
• 1.4 课题来源、意义及研究内容
• 1.4.1 课题来源及意义
• 1.4.2 课题研究内容及技术路线
• 第二章 脱色菌株的鉴定与分类
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料
• 2.2.1 菌株
• 2.2.2 培养基
• 2.2.3 试剂
• 2.2.4 实验仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 菌落形态观察
• 2.3.2 革兰氏染色
• 2.3.3 16S rDNA 序列分析
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 菌落形态观察结果
• 2.4.2 革兰氏染色结果
• 2.4.3 16S rDNA 序列测定结果
• 2.5 本章小结
• 第三章 高效混合菌群脱色性能实验研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料
• 3.2.1 菌株
• 3.2.2 染料
• 3.2.3 培养基
• 3.2.4 实验仪器
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 染料脱色率及菌体浓度测定
• 3.3.2 生长曲线的测定
• 3.3.3 最适脱色培养基的确定
• 3.3.4 最佳脱色条件的研究
• 3.3.5 脱色广谱性研究
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 染料标准曲线的测定
• 3.4.2 生长曲线的测定
• 3.4.3 最适培养基的确定
• 3.4.4 脱色菌群脱色性能研究
• 3.4.5 染料脱色广谱性研究
• 3.5 本章小结
• 第四章 高效脱色菌群脱色机理初步研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料
• 4.2.1 菌株
• 4.2.2 染料
• 4.2.3 培养基
• 4.2.4 实验仪器
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 脱色过程 COD 和氨氮变化
• 4.3.2 紫外可见光谱分析
• 4.3.3 傅里叶变换红外光谱分析
• 4.3.4 扫描电镜观察
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 脱色过程 COD 和氨氮变化
• 4.4.2 紫外可见光谱分析结果
• 4.4.3 傅里叶变换红外光谱分析结果
• 4.4.4 扫描电镜观察结果
• 4.4.5 染料脱色途径分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 高效脱色菌群扩大培养研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验材料
• 5.2.1 菌株
• 5.2.2 染料
• 5.2.3 培养基
• 5.2.4 实验仪器
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 菌群高密度培养
• 5.3.2 菌群脱色性能实验
• 5.3.3 反应器脱色实验
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 菌群高密度培养结果
• 5.4.2 菌群脱色性能实验结果
• 5.4.3 反应器脱色实验结果
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论和建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文