一株N,N-二甲基甲酰胺降解菌的特性及其在SBR系统中的生物强化作用

摘要

本研究从医药企业污水处理池的活性污泥中分离得到一株能以二甲基甲酰胺(DMF)为唯一碳,氮源生长的菌株。经形态观察、生理生化实验及16S rRNA基因序列分析,将此菌株初步鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.),命名为DMF-3。
　　 对DMF-3的最适生长条件研究发现在碳源利用方面,DMF-3对葡萄糖和麦芽糖的利用率较高,在氮源利用方面,对牛肉膏和蛋白胨两种有机氮源利用率最高。最适生长温度和pH分别为30℃和7.0,通气量对DMF-3生长的影响较小,在0-15g·L-1的NaCl浓度范围内生长较好,最适生长的NaCl浓度是5g·L-1。DMF-3对氨苄青霉素、卡那霉素、氯霉素和红霉素都具有抗性,对庆大霉素比较敏感。
　　 当DMF浓度为400mg·L-1,接种量为2％时,菌株能在72小时内完全降解DMF,底物DMF中的氮90%左右被转化为代谢终产物NH4+。降解最适温度为30℃,pH为7.0～7.5,降解速率与初始接种量呈正相关。通过HPLC-MS分析发现DMF降解的主要中间产物为甲酰胺,氮的主要代谢终产物为NH4+。底物广谱性实验表明:菌株DMF-3能在甲酸盐中生长,在甲酰胺中的生长情况优于二甲胺。
　　 研究降解菌对不同DMF初始浓度的生物降解情况,并采用反应动力学方程(Monod方程和Haldane方程)拟合其降解过程。结果表明初始DMF质量浓度较低时,遵循Monod方程;初始质量浓度较高时,其降解过程以基质抑制型的Haldane方程为主。
　　 为了考察高效菌株生物强化效能,解决DMF废水处理效果差的问题。选择实验室筛选的高效DMF降解菌DMF-3为研究对象,采用生物强化的方法将其投加到SBR反应系统中,考察其对DMF废水的处理能力的改善和负荷提高后对废水COD的去除能力,为工程实用中确定污染物进水浓度及确定水力停留时间提供理论依据。