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1、山西大学学报 (自然科学版) 22 (3) :278282 ,1999Journal of Shanxi Un iversity( Nat. Sci. Ed. )降解氰化物微生物的筛选王翠红徐建红辛晓芸马建运史军致郭翠花( 山西大学环科系 , 太原 030006)摘要 氰化物是一种毒性极大的物质 ,CN - 浓度高将影响废水生化处理效果 。对此 ,我们从太原煤气化公司生化站曝气池活性污泥中分离 ,筛选出高效降解 CN - 的细菌 ,共分离出 23 个菌株 。 通过降 CN - 实验 比 较 、筛 选 出 6 h 内 降 解 率 达 80 %以 上 的 菌 株 8 个 。最 适 作 用 条 件
2、为 : 温 度28 ,p H 为 7 . 28 . 5 。其中 9704006 号菌株的降解率可高达 90 %以上 。该菌株 8 h 内可使浓度在 30mg/ L 的含 CN - 废水降致 0 . 5mg/ L 以下 ,达到国家废水排放一级标准 。关键词 CN - 分离 , 筛选 , 生物降解中图法分类号 Q81 ; X52目前 ,我 国 大 中 型 焦 化 企 业 、煤 气 化 公 司 及 石 油 化 工 企 业 排 放 的 废 水 中 , 含 大 量 的CN - ,这类废水对地表水及地下水体会造成严重污染 。我国工业 废 水 排 放 标 准 中 规 定 , CN - 的一级排放标准小于 0
3、 . 5 mg/ L 。然而 ,迄今为止 ,对这类剧毒和难降解的化合物 ,用一 般的活性污泥和其它生物法处理 ,分解作用十分缓慢 ,效果并不理想 ,且当 CN - 浓度提高到20 mg/ L 以上时 ,常引起污泥中毒 ,废水生化处理效果明显下降 。为此 , 国内外都开展了降 解 CN - 化合物微生物的选育工作 ,并将得到的高效菌株用于含氰废水的处理 ,取得了显著的效果 。例如 ,日本富士等人报告 ,他们从普通活性污泥中的产碱杆菌属和无色杆菌属选出 两株有较强的解氰能力的菌种 ,把它们扩大培养后加到经一定驯化的普通活性污泥中 ,再经 一段时间的驯化后 , 用于含氰废水的处理 , 达到很高的处理
4、效果 , 去除率在 98 . 0 % 99 .2 % 。如将高效菌株用于滤塔挂膜 ,则效果更明显 ,如中国科学院微生物研究所把筛选所得 的分解丙烯腈能力强的菌种挂摸于塔式滤池中 ,使处理丙烯腈的效果明显提高 ,在生产性大塔的实际运转中 ,丙烯腈去除率达 99 % ,且效果稳定 。所以 ,选用高效菌株 ,用于生产实践 是一条切实可行的方法 。太原煤气化公司焦化厂是以生产焦炭和煤气为主的大型企业 ,焦 化生产过程中产生大量的酚氰为主的废水 ,每天废水排放量约为 2000t ,水质情况见表 1 。 收稿日期 :1998 - 12 - 17基金项目 :山西省青年科学基金资助项目 , (项目编号 971
5、009) .表 1 太原煤气公司焦化厂生化站进出水水质(1996 年 - 1997 年平均)可见 ,出水水质中 ,COD 、氨氮及 CN - 超标 ,其中 CN - 的毒性极大 。大量超标含 CN - 废水排入水体后 ,能引起水生生物中毒死亡 ,灌溉农田会使农作物减产甚至枯死 。另外 ,曝气 池中 CN - 浓度过高 ,也会抑制其它微生物的生物氧化过程 ,造成活性污泥中毒或出水水质 下降 。本研究即从生化站活性污泥中分离 ,筛选高效降 CN - 菌株 ,并进行实验比较 ,摸索其 最佳生长和运行条件 ,为将来扩大培养和生产上应用提供菌源 。1实验方法和步骤1 . 1样品来源样品采自太原煤气化公司
6、生化站曝气池活性污泥和生化站进水二个点 。1 . 2培 养 基 ( g/ L ) : 葡 萄 糖 3 . 0 , ( N H4 ) 2 SO4 0 . 5 , MgSO4 7 H2 0 . 5 , KH2 PO4 0 . 5 ,Na2 HPO4 12 H2 O1 . 0 ,加入不同浓度的 NaCN 。调整 p H 为 7 . 5 。1 . 3 CN - 的测定方法 见国家环保局“环境监测分析方法”1 ,用异烟酸吡唑啉酮法 。1 . 4 降 CN - 微生物的分离 将采自曝气池进口的水和一曝活性污泥分别取 10 ml ,放入盛 有玻璃珠的无菌锥形瓶中振荡 ,使样品分散均匀 ,然后在固体培养基上涂
7、布 ,采用生长谱法 培养 。分别在 24 h 、48 h 选择在高浓度 CN - 滤片附近生长的细菌菌落 ,将边缘清楚 ,特征明 显 ,直径大的 菌 落 挑 取 到 斜 面 培 养 基 上 扩 大 培 养 , 为 避 免 菌 种 污 染 , 斜 面 培 养 基 中 加 入5 mg/ L 的 CN - ,筛选方法及步骤见图 1 。共分离菌株 23 株 ,编号为 9704001 9704023 。0 号 对照 1 - 5 号 NaCN 浓度分别为 5mg/ L 、10mg/ L 、15mg/ L 、20mg/ L 、25mg/ L 。图 1 降 CN - 微生物的分离步骤2结果2 . 1降 CN
8、- 力的测定结果在 500 ml 的三角瓶中 , 加入 250 ml 的液体培养基 , 再分别接种已分离得 到 的 菌 株 和10 ml 曝气池的污泥 ,在 28 ,使用旋转式摇床 ,以 100r/ min 的转速振荡培养 16 h ,使细菌进水质指标酚p H COD CN - N H3 - N进水 ( mg/ L ) 134 . 33 9 . 0 2604 . 15 16 . 31 1368. 65出水 ( mg/ L ) 0 . 359 7 . 7 814 . 14 1 . 80 1115. 50入指数生长期 ,然后加入 NaCN ,使培养基中 CN - 的浓度达到 8 mg/ L ,以诱
9、导解 CN - 酶的产生 ,继续振荡 2 h 后 ,再次加入 NaCN ,使每个三角瓶中的总加 CN - 量达到 30 mg/ L ,振荡培 养 6 h 后 ,测定其 p H 和残留 CN - 浓度 ,每个样品作三个平行 ,取其平均值 ,结果见表 2 。效 果较好的有 11 个菌株 。其中有 6 株细菌的降解力大于 80 % ,而 9704006 号菌株的去除率 高达 92 % ,该菌株菌落光滑 ,边缘整齐 ,经电镜观察其形态为杆状 ,见图 2 。所选菌株 4 h 内的降解率均高于采自生化站曝气池的活性污泥 。不同菌株降 CN - 效果 ( t = 28 )表 22 . 2降 CN - 力和培
10、养时间的关系将 9704006 号 菌 株 接 种 在 液 体 培 养 基 中 , 振 荡20 h ,调 p H 为 7 . 5 ,加入 NaCN ,使培养液中 CN - 浓度 达到 10 mg/ L ,2 h 后 , 再次加入 NaCN 使其浓度达到30 mg/ L ,然后 ,定时测定 CN - 含量 。结果见表 3 和图3 。表 3 不同时间 9704006 号菌株的降 CN - 效果 ( t = 28 )对照去除率可能是由于瓶壁的吸附和挥发 。由于此实验 p H 始终在 7 . 58 . 5 之间 ,故其挥发可以认 为是非常少的 。2 . 3降 CN - 力和温度的关系将 970006
11、号菌株测定不同温度下的降解率曲线 ,进水 CN - 浓度为 30 mg/图 2 9704006 号菌株电镜照片 ( 3000)0 h 4h 6 h 8h 10h9704006 ( mg/ L ) 30 . 0 5 . 95 2 . 04 0 . 45 0 . 01对照 ( mg/ L ) 30 . 0 24 . 5 24 . 1 23 . 3 23 . 29菌株来源CN - 降解率 %9704001 污水6 . 72 77 . 69704006 污泥2 . 20 92 . 679704008 污泥3 . 90 87 . 009704009 污泥4 . 70 84 . 339704010 污水4
12、 . 32 85 . 609704012 污水5 . 30 82 . 339704013 污泥3 . 23 89 . 209704015 污泥7 . 80 74 . 009704017 污水12 . 33 58 . 909704020 污水8 . 90 70 . 339704023 污泥 10 . 38 65 . 70 对照 28 . 2 6 . 67 污泥 曝气池 18 . 27 39 . 1L ,条件和方法同上 。结果见表 4 。表 4 不同温度下 970006 号菌株的降 CN - 效果 (单位 : ng/ L )可见在温度大于 20 时 ,降解效率较高 。但与对照相比 ,可以看到 ,当
13、温度高于 28 时 ,对照降解率亦 提高很快 ,见图 4 ,这是由于温度升高 , CN - 的挥发增大所致 。故为避免 CN - 挥发到大气中 ,建议在脱氰塔运行中 ,控制温度在 24 28 之间 。图 3 9704006 号菌株不同时间段的降 CN - 率曲线3结论和讨论3 . 1我们从活性污泥和污水中共选出处理效果较好的 6 个菌株 , 其降解率均高于 80 % , 最高达 90 % , 由 此可知 ,焦化厂活性污泥中确实存在高效菌株 。但由于其在活性污泥中所占的数量很少 ,故其作用甚微 ,使焦化厂生化站出水 CN - 指标连年超标 。3 . 2建议建立脱氰塔 ,选用高效菌株挂膜 ,控制污
14、水 停留时间超过 2 h ,使进入曝气池的污水 CN - 浓度大幅下降 ,提高曝气池的生化处理效果 。3 . 3最佳运行条件为温度 24 28 ,p H7 . 58 . 5 。图 4 970006 号菌株在不同温度下的降 CN - 率曲线参考文献123456国家环保局 . 环境监测分析方法 . 北京 :中国环境科学出版社 ,1983 . 9698国家环保局编. 钢铁工业废水治理 . 北京 :中国环境科学出版社 ,1996 . 81106 徐亚同 . 废水生物处理的运行和管理 . 上海 :华东师大出版社 ,1994 . 3039 武汉钢铁公司编. 工业污染防治及其技术经济分析. 冶金工业出版社
15、,1993 . 410415 史家梁等 . 环境微生物学. 上海 :华东师大出版社 ,1993 . 180222常永强等 . 含氰废水处理的研究动态. 工业水处理 ,1996 ,16 (6) :6718 20 24 28 32 36 970006 3 . 01 2 . 28 1 . 27 1 . 24 0 . 97 0 . 23对照27 . 6 26 . 3 24 . 1 24 . 1 20 . 8 17 . 5Screen ing of Bacteria Degra ding Cyanate Compoun dsWang Cuiho ngXu J ianho ngXin XiaoyunMa
16、J ianyunShi J unzhiGuo Cuihua( Depa rt ment of En v i ron ment al S cience , S han x i U ni versi ty , T aiy u an 030006 , Chi n a)AbstractThere are 23 st rains of bacteria w hich can grow in t he medium using so dium cyanate ,screened fo r m t he active sludge of wastewater t reat ment pool at Bioc
17、hemical Statio n of Taiyuan Coal Gas Co mpany. Amo ng t hem , t he st rain 9704006 co uld reduce CN - to 90 % o r so af ter 6 h incubatio n. if CN - co ncent ratio n in wastewater reaches 30 mg/ L , t he st rain makes it reducingto 0 . 5 mg/ L af ter 8 h incubatio n . It s op timum temperat ure and p H is 24 28 and 7 . 58 .5 respectively.Key wordsbio degradatio n ,isolatio n ,screeningCla ssif icat ion Code of Chinese L iteratures Q81 X52(王翠红 ,1963 年出生 ,硕士 ,现为山西大学环科系讲师 。)
