制革工业含铬污泥耐铬菌株的分离及对污泥处置研究

摘要

制革污泥中由于含有多种有机物、重金属(特别是铬)、硫化物、盐、蛋白质、多酚类化合物、表面活性剂、染料和合成鞣剂制等有毒有害的化学物质，使其成为了一种极难处理的固体废弃物。目前的研究主要是针对含铬制革污泥中铬的去除，有关含铬制革污泥减量化处理的研究很少，传统的物化处理方法存在费用高、容易产生二次污染等问题，因此，更需要找到一种经济有效的方法处理该类固体废弃物。本研究通过对高铬污泥中的微生物进行分离驯化和富集培养，得到18株耐铬菌株，通过添加这些耐铬菌株对含高铬污泥进行减量化处理。同时还研究耐铬菌株的特性(Cr(Ⅵ)的耐受性、还原性、温度、pH等)以及耐铬机理。主要的研究内容如下:
　　1.耐铬菌株对含铬制革污泥减量化处理的研究。从含高铬制革污泥中分离筛选出的耐铬菌株，通过富集培养后投加到制革污泥中进行减量化处理，结果表明，从含高铬污泥中分离出的18株耐铬菌株，可有效地减少污泥的量，在加入混合耐铬菌株后的前15天内，污泥的量不断减少且污泥的减量符合一级反应动力学，当接菌量为2％和20％时，污泥分别减少了6％和26％，随着制革污泥量的减少，TOC也在不断减少，当接种量为20％时，TOC的最大去除率可达30％。温度、pH、碳源对污泥的减量也有一定的影响。
　　2.耐铬优势菌株的性能研究。通过对筛选出的耐铬菌株的耐受性和还原性实验的研究，结果表明，从含高铬污泥中分离出的18株耐铬菌株中有5株表现出较强的耐受性和还原性，分别为Stenotrophomonas pavanii WY601、Bacillus cereus BPC543、Bacillus subtilis strain BTS741、Microbacterium sp.MMCC609、Proteus mirabilis PCL312。当Cr(Ⅵ)浓度为300mg/L时，WY601、MMCC609、BPC543、BTS741、PCL312菌株对Cr(Ⅵ)的去除率分别为90％、79％、83.8％、84.12％、90.12％。在最佳条件下(37℃，180rpm，pH6)，WY601、BPC543、BTS741、MMCC609、PCL312菌株在70h内，对Cr(Ⅵ)(600mg/L)还原性都可达80％以上，而这五株优势混合菌在40h内，对Cr(Ⅵ)(600mg/L)还原率可达100％。WY601、BPC543、BTS741、MMCC609、PCL312菌株对其它重金属Pb、Fe、Mn、Zn、Ni、Cd、Cu、Co也具有较强的去除能力。
　　3.WY601菌株耐铬机理的研究。通过对WY601菌株还原酶实验的研究，结果表明，WY601菌株对铬的还原作用主要发生在胞外和细胞膜上，胞外分泌物在铬的解毒过程中起主要作用;当pH为7，温度为37℃时，该还原酶的活性和相对稳定性最高;不同的重金属离子和电子供体对WY601菌株的还原酶活性明显具有不同的影响，在所考察的金属离子中，Cu2+对铬还原酶的活性明显提高了20％，而Hg2+对酶具有较强的抑制性，使其相对活性减少到35％。在考察的所有电子供体中，都可以提高还原酶活性。

目录

摘要

第一章 引言

1．1 中国制革工业概述

1．2 含铬制革污泥来源和特性

1．2．1 制革生产工艺

1．2．2 含铬制革污泥来源

1．2．3 含铬制革污泥的危害

1．3 含铬制革污泥处理的研究现状

1．3．1 目前我国含铬制革污泥处理技术发展趋势

1．3．2 国内外含铬制革污泥处理技术

1．4 对铬的去除研究

1．5 本文研究目的和内容

第二章 含铬制革污泥中耐铬菌株的筛选及污泥减量化的研究

2．1 实验材料与仪器

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验仪器

2．1．3 样品来源

2．2 实验方法

2．2．1 微生物的分离培养

2．2．2 16S rDNA的扩增与测序

2．2．3 实验程序

2．2．4 测定方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 含铬制革污泥的特性

2．3．2 含铬制革污泥的化学元素分析

2．3．3 耐铬菌的分离与鉴定

2．3．4 厌氧实验

2．3．5 添加耐铬菌株对含铬制革污泥中TOC的影响

2．3．6 混合耐铬菌株对含铬制革污泥Cr以及其它重金属的影响

2．3．7 温度、pH、碳源对含铬制革污泥减量的影响

2．4 本章小结

第三章 五株耐铬优势菌的筛选和性能研究

3．1 实验材料与仪器

3．1．1 实验材料

3．1．2 实验仪器

3．1．3 菌种来源

3．1．4 实验程序

3．2 分析方法

3．2．1 耐铬优势菌种的筛选和系统发育树构建

3．2．2 五株优势菌株对Cr(Ⅵ)的耐受性及还原性的研究

3．2．3 温度、pH、转速、碳源对五株优势菌株Cr(Ⅵ)还原性的影响

3．3．4 最佳条件下五株优势菌株对Or(Ⅵ)还原性的影响

3．3．5 五株优势菌株对其他重金属的去除

3．3．7 五株优势混合菌株对含铬制革污泥处理效果

3．3 本章小结

第四章 WY601菌株还原机理研究

4．1 实验材料与仪器

4．1．1 实验材料

4．1．2 实验仪器

4．2 实验方法

4．2．1 酶的提取

4．2．2 铬还原酶的活性和稳定性研究

4．2．3 在厌氧条件下不同重金属离子和电子供体对WY601菌株Cr(Ⅵ)还原酶活性的研究

4．2．4 质粒的提取

4．2．5 细菌DNA的提取

4．2．6 蛋白质变性实验

4．3 结果与讨论

4．3．1 WY601菌株的Cr(Ⅵ)还原酶研究

4．3．2 铬还原酶的活性和稳定性

4．3．3 在厌氧条件下不同重金属离子和电子供体对WY601菌株还原酶活性的研究

4．3．4 WY601菌株质粒、DNA的提取和蛋白质的研究

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 本文的创新点

5．3 今后研究展望

参考文献

致谢

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