氢自养高氯酸盐还原菌培养驯化的研究

考察了以氢气作为电子供体和厌氧污泥作为接种污泥培养驯化氢自养高氯酸盐还原菌的过程。结果表明,在高氯酸盐的起始控制浓度约为300mg/L和厌氧条件下,采用周期运行培养方式,随着培养驯化时间的增加而逐渐缩短,高氯酸根去除率达99%所需时间从最初的8天最终稳定在1天,未发现中间产物的ClO-3和ClO-2的积累,全部被还原为氯离子。对不同阶段的样品进行PCR-DGGE图谱和相似系数分析,发现随着反应的持续进行,微生物种群结构发生了演替变化,证实污泥微生物生态能够迅速进行优胜劣汰的筛选,调整内部微生物种群结构,从而达到适应环境的目的。

高氯酸盐还原菌的代谢过程及应用研究进展

生物法降解高氯酸盐(ClO4-)作为一种经济、高效、二次污染小的技术,在处理ClO4-方面取得了显著的效果。本文综述了高氯酸盐还原菌还原ClO4-的主要机理、不同菌株的来源及特性、降解过程中其他因素(如电子受体、电子供体、pH、温度、盐度和重金属等)对高氯酸盐还原菌性能的影响并对高氯酸盐还原菌的应用现状进行了概述。指出高氯酸盐还原菌广泛存在于环境中,可通过一系列还原酶将ClO4-还原为Cl-,但是不同菌株的还原机理可能存在一定差异需进一步研究。同时操作参数和环境因子均会对高氯酸盐还原菌降解ClO4-性能产生或正或负的显著影响。电子供体的额外投加作为生物法的缺点,使得其在实际工程中的应用非常有限。因此,寻找经济性较好的电子供体并将其应用在实际工程中是未来生物法降解ClO4-研究的热点。本文就电子供体的投加策略及未来高氯酸盐降解研究方向提供了一些见解,以期实现生物法更经济、高效地应用在实际ClO4-污染水体处理中。

硫自养高氯酸盐还原菌培养与驯化

考察了以污水处理厂的好氧污泥作为接种污泥,以S0作为电子供体培养驯化硫自养高氯酸盐还原菌的过程,并利用PCR-DGGE技术对不同阶段的污泥样品进行群落分析。结果表明,接种污泥在经过短暂的适应期后能具有较高的还原ClO-4的性能,随着驯化时间的延长,降解速率显著提高。培养驯化过程中微生物种群结构发生了演替变化,菌种Dechloromonas sp.CL、Quadrisphaera granulorum、Comamonadaceae bacterium 32-4、Acidovorax caeni、filamentous bacterium Plant1Iso8、Candidatus Nitrospira defluvii存在整个驯化培养阶段。随着培养驯化时间的延长,菌种Bacteroidetes bacterium S22-33、Herbaspirillum huttiense逐渐消失,出现新菌种Methyloversatilis universalis、beta proteobacterium HTCC379、beta proteobacterium CDB21和Clostridium bifermentans,并逐渐成为优势菌种。

硫自养高氯酸盐还原菌和反硝化菌的培养和驯化

为了提高硫自养高氯酸盐和硝酸盐的还原效率,进行了以单质硫(S0)和好氧污泥分别作为电子供体和接种污泥培养驯化硫自养高氯酸盐还原菌和反硝化菌的过程研究.结果显示,在厌氧条件下采用间歇周期运行的培养方式,高氯酸盐和硝酸盐的初始浓度分别从80 mg/L和40 mg/L逐渐增加到240 mg/L和120 mg/L时,去除率达到99%以上的周期随培养驯化时间的增加而逐渐缩短,从最初的7 d稳定在4 d,高氯酸盐和硝酸盐最终分别被还原为Cl-和N2.由于S0的歧化反应,SO42-的实际产生量高于理论产生量.培养驯化过程中pH在6.5-7.3范围内变化,适合硫自养高氯酸盐还原菌和反硝化菌生长、发育和繁殖的条件.PCR-DGGE图谱分析表明随着培养和驯化时间的增加微生物种群数量逐渐减少,污泥微生物群落能够迅速进行优胜劣汰,达到适应环境的目的.培养驯化末期的污泥中β变形杆菌纲处于优势地位,是硫自养高氯酸盐还原菌和反硝化菌的主要组成部分.因此,经培养驯化的微生物菌群具有较高的高氯酸盐和硝酸盐还原能力,本研究可为水中高氯酸盐和硝酸盐净化技术提供一定的理论依据和技术支持.

生物法还原高浓度高氯酸盐动力学及反应条件的优化

在高质量浓度高氯酸盐ClO_4^-(1 500 mg/L)的条件下,驯化得到能够处理高质量浓度ClO_4^-废水的异养厌氧高氯酸盐还原菌群。通过摇床实验,用控制变量法探究初始ClO_4^-质量浓度(0~1 500 mg/L)、乙酸钠质量浓度(0~11.83 g/L)、pH(5.55~9.00)、温度(15~40℃)、共存离子SO42-质量浓度(0~26.0 g/L)和NO3-质量浓度(0~3.9 g/L)对高质量浓度ClO_4^-生物还原性能的影响,确定最佳的反应条件。结果表明:最大比去除速率qmax和半饱和常数Ks分别为0.89(mg·mg)/h和141.6 mg/L,驯化的高氯酸盐还原菌群具有处理高质量浓度ClO_4^-的潜力;在初始ClO_4^-质量浓度为1 300 mg/L时,乙酸钠的最佳投加量、最适p H和最适温度分别为6.5 g/L,35℃和6.85,常见共存离子SO42-和NO3-都会不同程度的抑制ClO_4^-的还原,且NO3-对ClO_4^-还原的抑制作用远高于SO42-。驯化污泥中,Dechloromonas sp.是ClO_4^-还原微生物的优势种属,占总菌的69.32%。

高氯酸盐降解菌的分离鉴定及特性研究

研究降解高氯酸盐环境污染物微生物的形态特征、分子系统特征、生长特性和降解活性。利用PCA选择性培养基富集分离高氯酸根降解菌,观察其形态,进行生理生化测定,用分子克隆技术获得菌株的16SrDNA基因并测序,并对菌株的16S rDNA基因序列进行比对和系统发育分析,并用培养技术和离子色谱法检测菌株对底物的利用和降解情况。从镇江江滨和镇江新区污水处理厂的活性污泥中分别分离到一株能降解高氯酸根的菌株JD14和JD125。此菌株在24～30℃条件下较快地降解底物高氯酸盐,其中在24℃下,15d内可以将初始质量浓度为1600mg·kg-1的高氯酸根降解(86±6.5)%。对两菌株的16S rDNA基因进行了克隆和测序,并进行系统发育分析,结果表明菌株JD14和Dechloromonas sp.SIUL相似度高达100%,JD125和Dechlorospirillum相似度达97%,最后鉴定JD14和JD125属于高氯酸盐降解菌。此前国内并无降解高氯酸根微生物的报道,对今后在环境污染防治中开发利用此类细菌具有指导意义。