活性污泥中降解煤菌種的選育及其降解效果研究.pdf

1、我國(guó)是煤炭?jī)?chǔ)量和消耗量大國(guó)。目前，煤炭最主要的利用方式是燃燒。煤炭的直接燃燒會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，使霧霾天氣增多。因此，如何實(shí)現(xiàn)煤炭的清潔轉(zhuǎn)化，是我國(guó)踐行人與自然和諧共生理念必須面對(duì)的課題。本研究的主要目的是從活性污泥中篩選出能夠降解煤的微生物，為煤生物降解在菌種選育方面提供新的方向，為煤的生物降解利用的進(jìn)一步研究提供理論基礎(chǔ)。
　　首先，將富集培養(yǎng)之后的污泥上清液轉(zhuǎn)接至含有50mL無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)液和0.5g煤的錐形瓶中培養(yǎng)。觀察發(fā)現(xiàn)

2、，實(shí)驗(yàn)組瓶中有氣泡浮在液面，而對(duì)照組中沒(méi)有；實(shí)驗(yàn)組煤樣的電鏡圖和紅外光譜圖表明，煤樣表面空隙增大，煤樣中分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化；實(shí)驗(yàn)組上清液元素分析結(jié)果顯示，上清液中Ca、Mg和P的含量有所減少，Zn的含量有所增加。以上變化表明活性污泥中存在能夠降解煤的微生物，證實(shí)從活性污泥中篩選能夠降解煤菌種的可行性。
　　其次，利用控制變量的方法對(duì)泥碳比進(jìn)行優(yōu)化；利用Minitab設(shè)計(jì)中心復(fù)合實(shí)驗(yàn)對(duì)無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)液的成分進(jìn)行優(yōu)化；利用正交實(shí)驗(yàn)(三因素三

3、水平)對(duì)培養(yǎng)溫度、煤樣預(yù)處理方法和pH進(jìn)行優(yōu)化。最終得到微生物降解煤的最佳培養(yǎng)方案，即泥3g、煤樣0.5g、無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)液50mL、未經(jīng)處理煤樣、培養(yǎng)溫度35℃和pH設(shè)為8。其中無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)液的成分為：磷酸二氫鉀的濃度為1.1g/L,氯化鈣的濃度為1.1g/L,硫硫酸鐵的濃度為0.4/L，酸鎂的濃度為0.1g/L,氯化鈉的濃度為0.5g/L，硝酸銨的濃度為5g/L。
　　再次，利用Z字劃線方法從活性污泥中分離菌種，將得到的5種菌種回接

4、至無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)液為50mL和煤樣為0.5g的錐形瓶中恒溫培養(yǎng)。上清液元素分析結(jié)果表明接入菌種Z1的上清液中Ca、Mg、P和Zn元素含量較對(duì)照組有所變化，接入其余菌種的上清液元素含量變化不大；煤樣紅外光譜分析結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)菌種Z1、Z2和Z3作用后的煤樣中芳環(huán)結(jié)構(gòu)和含氧官能團(tuán)均有所變化，而接入其余菌種的煤樣分子結(jié)構(gòu)變化微??；菌種Z1、Z2和Z3作用后的煤樣電鏡圖顯示，其煤樣松散程度增加。因此，最終篩選出能夠降解煤的菌種Z1、Z2和Z3。菌種

5、Z1的降解率最大。利用水浸片和革蘭氏染色法初步分析得到：菌種Z1為放線，菌種Z2為毛霉菌，菌種Z3為酵母菌。
　　最后，研究菌種Z1、Z2和Z3對(duì)煤的降解效果。利用ICP-OES等離子光譜儀分析液態(tài)降解產(chǎn)物，結(jié)果表明Ca元素、Mg元素和P元素的含量減少， Zn元素含量增加，這說(shuō)明在微生物降解煤的過(guò)程中，培養(yǎng)液中部分元素被利用，煤中部分元素析出；利用紅外光譜分析固態(tài)降解產(chǎn)物，結(jié)果表明煤樣中芳環(huán)結(jié)構(gòu)相對(duì)增多，含氧官能團(tuán)和C≡C鍵相對(duì)減