光合细菌共代谢降解对氯苯酚废水的研究

摘要

本文以对氯苯酚（4-CP）为研究对象，通过驯化光合细菌(PSB)，得到降解4-CP的优势复合菌群PSB-DR，研究了PSB-DR的细胞形态以及部分生理生化的特性，并考察了PSB-DR对4-CP废水的降解性能。 在黑暗好氧的条件下，研究了不同碳源、碳源浓度、初始pH、摇床转速、温度和盐度对PSB-DR生长和4-CP降解性能的影响，得到最适降解条件。结果表明，在以3g/L的葡萄糖为共代谢基质，初始pH为7.5，摇床转速为135rpm，温度为30℃，且未添加NaCl的条件下，经过6d培养，PSB-DR对4-CP(50mg/L)的降解效果达到98.31％。同时，利用Haladane动力学方程对PSB-DR降解4-CP的过程进行动力学拟合，得到相关的动力学参数:rmax=0.14 d-1，Km=39.91mg/L，Ki=159.59mg/L。此外，在黑暗好氧的条件下，实验还考察了多种酚共存时PSB-DR对4-CP的降解情况，当共存的苯酚浓度为100mg/L时，4-CP的最大降解率达到90.24％，当共存的2，4-二氯酚浓度增加时，4-CP的降解效果也随着下降。 在光照厌氧的条件下，研究了不同碳源、碳源浓度、初始pH、光照强度、温度和盐度对PSB-DR生长和4-CP降解性能的影响，得到最适降解条件。结果表明，在以3g/L的乙酸钠为共代谢基质，初始pH为7.0，光照强度为3094 lx，温度为30℃，且未添加NaCl的条件下，经过9d培养，PSB-DR对4-CP(50mg/L)的降解效果达到93.02％。同时，利用Haladane动力学方程对PSB-DR降解4-CP的过程进行动力学拟合，得到相关的动力学参数:rmax=0.08d-1，Km=44.92mg/L，Ki=207.39mg/L。此外，在光照厌氧的条件下，PSB-DR在2L的自制生物反应器中分别处理初始浓度为20mg/L，50mg/L，100mg/L的4-CP模拟废水10d，达到100％，74.05％，33.80％的降解率。根据实验结果，4-CP通过还原脱氯的方式形成苯酚，再进一步降解生成低毒性的有机物，最后完全矿化生成CO2和CH4。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 前言

1．1 选题背景及意义

1．2 研究内容

第二章 文献综述

2．1 氯酚类化合物简介

2．1．1 氯酚类化合物的来源及其在环境中的行为

2．1．2 氯酚类化合物的危害

2．2 氯酚类化合物处理的研究现状

2．2．1 物理法处理氯酚类化合物

2．2．2 化学法处理氯酚类化合物

2．2．3 生物法处理氯酚类化合物

2．3 氯酚类化合物生物处理中的共代谢作用

2．3．1 共代谢的概念及类型

2．3．2 共代谢的作用机理

2．3．3 共代谢的影响因素

2．3．4 微生物共代谢降解氯酚类化合物的研究现状

2．4 生物降解氯酚类化合物的脱氯机制

2．4．1 好氧生物降解氯酚类化合物的脱氯机制

2．4．2 厌氧生物降解氯酚类化合物的脱氯机制

2．5 光合细菌的概况及其在废水处理中的应用

2．5．1 光合细菌的分类

2．5．2 光合细菌的主要生理学特性

2．5．3 光合细菌在废水处理中的应用

第三章 实验材料与实验方案

3．1 材料

3．1．1 实验菌种

3．1．2 培养基

3．1．3 药品与试剂

3．1．4 实验仪器

3．2 方法

3．2．1 菌种的驯化

3．2．2 菌种的扩大培养

3．2．3 菌种的特征

3．2．4 菌体生长量的测定

3．2．5 酚类化合物浓度的测定

3．2．6 酚类化合物降解率的计算公式

3．3 黑暗好氧条件下共代谢降解实验

3．3．1 对氯苯酚挥发性和吸附性实验

3．3．2 碳源对共代谢降解对氯苯酚废水的影晌

3．3．3 环境因素对共代谢降解对氯苯酚废水的影响

3．3．4 降解动力学

3．3．5 两种酚类化合物共存条件下的降解特性

3．4 光照厌氧条件下共代谢降解实验

3．4．1 对氯苯酚挥发性和吸附性实验

3．4．2 碳源对共代谢降解对氯苯酚废水的影响

3．4．3 环境因素对共代谢降解对氯苯酚废水的影响

3．4．4 降解动力学

3．4．5 小试实验

3．4．6 光照厌氧条件下对氯苯酚降解途径的研究

第四章 菌种的驯化及其扩大培养

4．1 菌种的驯化

4．2 菌种的扩大培养

4．2．1 细菌的生长曲线

4．2．2 OD值与干菌重的关系

4．3 菌种的特征

4．3．1 扫描和透射电镜观察

4．3．2 菌种的紫外扫描

4．4 小结

第五章 黑暗好氧条件下光合细菌共代谢降解对氯苯酚

5．1 引言

5．2 酚类化合物标准曲线的绘制

5．2．1 对氯苯酚标准曲线的绘制

5．2．2 苯酚标准曲线的绘制

5．2．3 2，4-二氯酚标准曲线的绘制

5．3 对氯苯酚挥发性和吸附性实验

5．4 碳源对共代谢降解对氯苯酚废水的影响

5．4．1 不同碳源的影响

5．4．2 葡萄糖浓度的影响

5．5 环境因素对共代谢降解对氯苯酚废水的影响

5．5．1 初始pH的影响

5．5．2 摇床转速的影响

5．5．3 温度的影响

5．5．4 盐度的影响

5．6 降解动力学

5．7 两种酚类化合物共存条件下的降解特性

5．7．1 苯酚浓度的影响

5．7．2 2，4-二氯酚浓度的影响

5．8 本章小结

第六章 光照厌氧条件下光合细菌共代谢降解对氯苯酚

6．1 引言

6．2 对氯苯酚挥发性和吸附性实验

6．3 碳源对共代谢降解对氯苯酚废水的影响

6．3．1 不同碳源的影响

6．3．2 乙酸钠浓度的影响

6．4 环境因素对共代谢降解对氯苯酚废水的影响

6．4．1 初始pH的影响

6．4．2 光照强度的影响

6．4．3 温度的影响

6．4．4 盐度的影响

6．5 降解动力学

6．6 小试实验

6．7 光照厌氧条件下对氯苯酚降解途径的研究

6．7．1 降解产物的分析

6．7．2 降解途径的推测

6．8 小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

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