苯降解菌的篩選、鑒定及其在生物滴濾塔中運(yùn)行條件的研究

馬若蘭，張長平，劉　彬，索志誠

(1.河北工業(yè)大學(xué),天津 300401；2.天津天藥藥業(yè)股份有限公司，天津 300161)

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苯降解菌的篩選、鑒定及其在生物滴濾塔中運(yùn)行條件的研究

馬若蘭1，張長平1，劉彬2，索志誠1

(1.河北工業(yè)大學(xué),天津 300401；2.天津天藥藥業(yè)股份有限公司，天津 300161)

摘要：從原污水與生物滴濾塔中馴化、篩選苯降解菌，經(jīng)鑒定共有4種細(xì)菌、5種真菌、4種放線菌，其對苯的降解率較馴化前提高了20%左右。將篩選得到的苯降解菌投放到生物滴濾塔中，采用均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)考察了進(jìn)口苯濃度、鐵含量、溫度、pH值對苯降解率的影響，結(jié)果表明，隨進(jìn)口苯濃度的增大、鐵含量的增加、溫度的升高，苯降解率均呈升高趨勢，最適鐵含量為14 mg·L-1，最適溫度為34 ℃；pH值對苯降解率的影響不大。

關(guān)鍵詞：苯；降解；馴化；篩選；鑒定；生物滴濾塔；運(yùn)行條件

隨著工業(yè)的發(fā)展，大氣中的揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)越來越多，環(huán)境污染越來越嚴(yán)重，有關(guān)VOCs處理的研究受到研究者的廣泛關(guān)注。生物法處理VOCs因具有處理效果好、成本低、操作簡便、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)[1]已成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。作者從原污水與生物滴濾塔中馴化、篩選苯降解菌，對其進(jìn)行生理生化鑒定，測定其對苯的降解率，并將其投放到生物滴濾塔中運(yùn)行，考察其最適運(yùn)行條件，擬為生物法處理VOCs提供幫助。

1實(shí)驗(yàn)

1.1　菌種的馴化與篩選

1)傳代實(shí)驗(yàn)

配制無碳源液體培養(yǎng)基(MS)。用量筒分別量取100 mL液體培養(yǎng)基置于6個錐形瓶中，編號A1、A2、A3、B1、B2、B3。用滴定管分別吸取2 mL 原污水菌液滴加到A1、A2、A3中，分別吸取2 mL生物滴濾塔菌液滴加到B1、B2、B3中，再加入10 μL苯，密封，放入恒溫水浴振蕩器中培養(yǎng)馴化。重復(fù)以上步驟，馴化n代，直至加入的苯達(dá)到200 μL。

2)平板培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)

配制細(xì)菌培養(yǎng)基、真菌培養(yǎng)基(孟加拉紅培養(yǎng)基)、放線菌培養(yǎng)基。在無菌操作室中，將上述馴化n代的兩種菌液分別梯度稀釋至10-3~10-7數(shù)量級，放入10個干凈的干熱滅菌(140 ℃,4 h)試管中。取一定量菌液劃線接種到平板培養(yǎng)皿中，每個濃度設(shè)3個平行樣。其中，細(xì)菌平板培養(yǎng)皿放入YQX 型厭氧培養(yǎng)箱中37 ℃恒溫培養(yǎng)，真菌和放線菌平板培養(yǎng)皿放入隔水式電熱恒溫培養(yǎng)箱中28 ℃恒溫培養(yǎng)。觀察并記錄形態(tài)。

3)純化實(shí)驗(yàn)

分別統(tǒng)計(jì)平板培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)細(xì)菌、真菌、放線菌種類，將其接種到平板培養(yǎng)皿中純化培養(yǎng)一段時間，每種菌做2個平行樣。

1.2　菌種的鑒定

通過鏡檢、穿刺、細(xì)胞色素氧化酶實(shí)驗(yàn)、過氧化氫酶實(shí)驗(yàn)、硝酸鹽還原實(shí)驗(yàn)對所篩選的菌種進(jìn)行生理生化鑒定。

1.3　降解率的測定

用氣相色譜儀測定微生物對苯的降解率。

1.4　苯降解菌在生物滴濾塔中運(yùn)行條件的優(yōu)化

生物滴濾塔是通過逆流操作對苯進(jìn)行降解的。生物滴濾塔內(nèi)裝濾料，營養(yǎng)液從塔頂流入、塔底流出，實(shí)現(xiàn)循環(huán)流動，在此過程中濾料上會生成生物膜；氣體從塔底進(jìn)入，經(jīng)生物膜吸附凈化后從塔頂排出[2]。生物滴濾塔每天運(yùn)行8 h，從早上9點(diǎn)到下午17點(diǎn)，分別在9:00、11:00、15:00、17:00測定進(jìn)口和出口的苯濃度，早晚測定水樣的pH值[3]。

采用均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)[4]考察進(jìn)口苯濃度、鐵含量、溫度、pH值等因素對苯降解率的影響。

2結(jié)果與討論

2.1　苯降解菌的鑒定

苯降解菌的菌落形態(tài)如表1所示。

經(jīng)傳代實(shí)驗(yàn)、平板培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)、純化實(shí)驗(yàn)、生理生化實(shí)驗(yàn)篩選并鑒定苯降解菌，發(fā)現(xiàn)：

(1)1#細(xì)菌為短桿狀，成對鏈狀連接，有八字狀，無分支，不規(guī)則，革蘭氏染色呈紫色，革蘭氏陽性菌，氧化酶陽性，接觸酶陽性，不還原硝酸鹽；2#細(xì)菌為單桿菌，較長，不規(guī)則，無分支，較細(xì)的桿狀，革蘭氏染色呈紫色，革蘭氏陽性菌，氧化酶陰性，接觸酶陰性，不還原硝酸鹽；3#細(xì)菌為單桿菌，不規(guī)則，無分支，較短較粗的桿狀，革蘭氏染色呈紫色，革蘭氏陽性菌，氧化酶陽性，接觸酶陽性，還原硝酸鹽；4#細(xì)菌為顆粒球桿狀的短粗桿菌，不規(guī)則，桿狀菌呈鏈狀分布，有分支，氧化酶陰性，接觸酶陽性，還原硝酸鹽。

(2)1#真菌為長桿菌，無分支，較規(guī)則，革蘭氏陽性菌；2#真菌為短桿菌，有絲狀連接，分布較均勻，不規(guī)則，革蘭氏染色呈紫色，革蘭氏陽性菌；3#真菌呈絲狀，有分支，不規(guī)則，呈網(wǎng)狀分布，革蘭氏陰性菌；4#真菌為長桿菌，有分支，不規(guī)則，革蘭氏陽性菌；5#真菌呈絲狀，不規(guī)則，有分支，呈大片網(wǎng)狀，革蘭氏陽性菌。

(3)1#放線菌為革蘭氏陽性菌，桿狀，不規(guī)則，有分支，有的堆在一起，有的呈短鏈狀；2#放線菌為革蘭氏陰性菌，桿狀，成鏈，有分支，不規(guī)則，有的呈片狀；3#放線菌為桿狀，不規(guī)則，有分支，相連呈網(wǎng)狀；4#放線菌為革蘭氏陽性菌，呈桿狀，短鏈，不規(guī)則，有分支。

查閱伯杰氏手冊和真菌鑒定手冊可得出：1#細(xì)菌為球桿菌屬，2#細(xì)菌為肉桿菌屬，3#細(xì)菌為短小桿菌屬，4#細(xì)菌為蛛菌屬；1#真菌為曲霉屬，2#真菌為毛栓菌，3#真菌為白腐真菌，4#真菌為草酸青霉，5#真菌為青霉菌；1#放線菌為短桿菌屬，2#放線菌為微桿菌屬，3#放線菌為蛛網(wǎng)菌屬，4#放線菌為庫特氏菌屬。

2.2　苯降解菌對苯的降解率

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，馴化后的微生物對苯的降解效果優(yōu)于未馴化的微生物，降解率提高了20%左右。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過不斷馴化微生物來提高降解效果。

2.3　運(yùn)行條件的優(yōu)化

將苯降解菌投放到生物滴濾塔中，采用均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分別考察進(jìn)口苯濃度、鐵含量、溫度、pH值對苯降解率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，pH值對苯降解率的影響不大，實(shí)驗(yàn)開始時，將pH值調(diào)到所需值，運(yùn)行1 d后，pH值會發(fā)生變化，但最終會穩(wěn)定在7.5~8.0之間。進(jìn)口苯濃度、鐵含量、溫度對苯降解率的影響見圖1。

從圖1可以看出：隨進(jìn)口苯濃度的增大、鐵含量的增加、溫度的升高，苯降解率均呈升高趨勢，最適鐵含量為14 mg·L-1，最適溫度為34 ℃。

3 結(jié)論

從原污水與生物滴濾塔中馴化、篩選苯降解菌，經(jīng)鑒定共有4種細(xì)菌、5種真菌、4種放線菌，其對苯的降解率較馴化前提高了20%左右。將篩選到的苯降解菌投放到生物滴濾塔中，采用均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)考察了進(jìn)口苯濃度、鐵含量、溫度、pH值對苯降解率的影響，結(jié)果表明，隨進(jìn)口苯濃度的增大、鐵含量的增加、溫度的升高，苯降解率均呈升高趨勢，最適鐵含量為14 mg·L-1，最適溫度為34 ℃；pH值對苯降解率的影響不大。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊衛(wèi)兵，朱潤曄，張麗麗，等.1株BTEX降解新菌株的分離鑒定及其降解特性研究[J].環(huán)境科學(xué)，2010，31(3)：821-827.

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[3]CHEN C L，F(xiàn)ANG H Y，SHU C M.Source location and characterization of volatile organic compound emissions at a petrochemical plant in Kaohsiung，Taiwan[J].Journal of the Air & Waste Management Association，2005，55(10)：1487-1497.

[4]李清雪，王冬云，馮如彬.生物滴濾池處理甲苯廢氣研究[J].河北建筑科技學(xué)院學(xué)報，2004，21(1)：1-3，15.

10.3969/j.issn.1672-5425.2015.12.012

Screening,Identification of Benzene-Degradation Microorganisms and Study on

Operation Conditions in Biological Filter Tower

MA Ruo-lan1，ZHANG Chang-ping1,LIU Bin2，SUO Zhi-cheng1

(1.Hebei University of Technology,Tianjin 300401,China;

2.Tianjin Tianyao Pharmaceuticals Co.,Ltd.,Tianjin 300161,China)

Abstract：Benzene-degradation microorganisms including four kinds of bacteria,five kinds of fungi,four kinds of actinomycetes were domesticated,screened from raw sewage and biological filter tower,and their benzene-degradation rate were improved about 20% after domestication.Effects of import benzene concentration,iron content,temperature and pH value on benzene-degradation rate were investigated by uniform design experiment.Results showed that with the increasing of import benzene concentration,iron content,temperature,the benzene-degradation rate increased,and the optimal iron content was 14 mg·L-1，the optimal temperature was 34 ℃,and pH value had little effect on benzene-degradation rate.

Keywords：response surface methodology；ultrasonic-assisted extraction；Eupatorium adenophorum Sprengel；tannindoi：

中圖分類號：TQ 920

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-5425(2015)12-0051-03

作者簡介：馬若蘭(1990-)，女，河北保定人，碩士研究生，研究方向：微生物處理污染物，E-mail:839015169@qq.com；通訊作者：張長平，副教授，E-mail:469407048@qq.com。

收稿日期：2015-09-09

基金項(xiàng)目：河北省高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(ZD201511)