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( r# x. V; Z# O, F0 Z7 g/ N. o 中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1009-2455(200)06-0032-03; g4 D- u- p' x4 h& q6 D
An Experimental Study on Microbiological Treatment of Lubricating Oil-Contaminated WaterLlU Qin-ya, ZHOU Hai-dong(College of Environmental and Spatial Informatics, China University of Mining and Technology, X......6 c/ I K. ^/ o( ]: T0 \8 f
8 K6 V. O$ A7 B . H# N1 d! v F6 c& \9 m
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中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1009-2455(200)06-0032-03
4 J/ b) d" B9 |; \1 S+ Q% GAn Experimental Study on Microbiological Treatment of Lubricating Oil-Contaminated WaterLlU Qin-ya, ZHOU Hai-dong(College of Environmental and Spatial Informatics, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221008, China) ) N- M* J( o9 X" W. Q3 Y' s' t, d
Abstract: Two strains of high-effective, lubricating oil degrading bacteria, ZL1 and ZL2, were screened out from oil-contaminated soil, which were preliminarily identified as flavobacteriun and tnicrococcus. The effects of temperature, oil content and pH value on their oil-degrading capacities were dletermined by orthogonal experiment of growth conditions. A degrading capacity experiment was carried out with an initial wastewater oil content of 270 mg/L. The experimental results showed that the oil removal rates by the strains ZL1 and ZL2 from the in-oculum in about 2 days were up to 67. 9% and 76. 2% respectively and the adaptation range of strain ZL2 to oil content and pH value was wider than that of ZL1. Key Words: lubricating oil; oil-containing wastewater; wastewater treatment; microorganism; flavobacteri-un; micrococcus
" `0 d0 e- N9 e9 y 近年来,国内外对石油及兵产品的微生物降解研究常见报道,却鲜见机油废水微生物降解方面的研究。本试验目的是通过常规微生物驯化方法,以市售机油为唯一碳源,从油污土壤中分离筛选出机油高效降解菌株,并对其生长条件及降解特性进行研究,以期进一步应用于含油污水的治理。 ' s" g1 h7 D& r e O
1 材料与方法
0 [& g5 ?; P8 K7 |4 U% p0 Y" K1.1 土壤样品 某石油库贮油罐附近的石油污染土壤,取样3份,按含油量由多至少编为1#,2#,3#。1.2 培养基 本试验选取两种无机基础培养基,(用蒸馏水配制并高压蒸气灭菌),编号分别为1#,2#,组成如下: 1#基础培养基:p(KH2PO4)=0.5g/L,ρ(K2HPO4)=0.5g/L,P(MgSO4·7H2O)=0.2g/L,ρ(NaCl)=0.2g/L,p(CaCl2)=0.1g/L,ρ(NH4NO3)=1.0g/L,MnSO4痕量,FeCl3痕量。 2#基础培养基:p(NaNO3)=2.0g/L,ρ(KH2O4)=0.2g/L,ρ(MgSO4.7H2O)=0.2g/L,ρ(酵母浸膏)=1.0g/L. 含油培养基是向上述无机基础培养基中加入适量机油。固体培养基中加入质量分数为0.2%的琼脂。1.3 优势菌筛分试验1.3.1 选择富集培养 称取土样各10g,加入到500mL1#含油培养基(含机油4mL)中,调pH值7.0,通气恒温30℃培养48h后,分别移取上述培养液5mL于45mL1#,2#含油培养基(含机油2mL)中,恒温30℃振荡培养。1.3.2 平板分离 制作1#,2#固体含油培养基平板苦干,用接种环蘸取振荡培养较好的菌液在相应平板划线,恒温30℃培养48h后平板划线分离,重复数次。选择生长状况良好的菌株进行平板扩大培养。1.4 生长条件正交试验 在保证供氧和氮、磷营养前提下,选择温度。油的质量浓度(以mg/L计)和pH值作为本次实验的三个因素进行三水平实验,方案见表1、表2。将平板培养48h的菌体刮下,5000r/min离心5min,分离得到湿菌体。向方案中每个样品加入0.5g湿菌体,培养60h后测定样品中油的质量浓度。 ) l' T* C9 {, `. _4 _- E
表1 ZL1菌株正交试验方案及试验结果
& h a4 |; v/ ~! `' z L A! T+ s" s; K2 {" G
1 a @+ O/ o( \5 y: _7 l
: t; }& r Q! }1 g
1 a! V" y: U0 W w0 j分组号
& w: e q2 R G" N% _3 }因素
6 d$ D: r# k9 D' n测定结果ρ(油)/(mg.L-1)
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1
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4
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5.0
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4 W* R2 D5 X0 n/ D: i" s824
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230
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1825 t# N1 }) j% K; G8 E4 E* j$ b
183: @+ H8 v- w- z0 N
179* F8 g I# a7 `2 C' p
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4 y. U# ]; @% G" U ]
4 C2 K: Q5 l& @! J7 s2 S' \- u3 k$ XK3, X( A4 X: t5 S- Y$ f7 ?, R
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6 J) W3 c L8 R144' x% g. T ^! L' j- k
165
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4 n: d5 p+ s1 E2 r' @& mR
1 V- H6 Q1 Z5 P) Z& {* ^7 r1287 G( I1 j' x. {2 `- a
44/ C4 ]) U6 A$ [2 N, X* b) S9 i' r3 m
14
& B9 B8 n, ]+ [* F4 P" [. S4 r/ I+ b8 c! o
* X: W; n. a9 Y0 T $ K+ R2 g2 P& T8 i% Y2 B
表2 ZL2菌株正交试验方案及试验结果 : O% w5 D) o2 Q, m$ M; o& y
% @9 P; F: d: p3 {1 v. \7 V6 }; a9 h$ \5 c1 g. [0 r2 c
5 W/ s, e f, d+ G, K- _- C
0 Q8 X: z0 T$ H
分组号8 f: X/ N3 B% P) U
因素
5 r9 w/ x7 M/ h; E; U0 J测定结果ρ(油)/(mg.L-1)
* C2 m Q! [/ o# A降解测量ρ(油)/(mg.L-1)
2 s; W3 G) J0 o$ a: g. @" ?3 d
6 e& V6 O. p* [- p3 a" T2 m温度/7 w3 g' v! U1 ] W; d
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, n# K ` S+ f/ D) }$ `$ V: I
14 c, f% ~* X! Q
25" f% F- J- H, P0 |" H5 S$ Z
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4.0
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5 _% w2 ?" |8 g; p* o+ a! _
2
1 L# l/ }- @2 U1 N" x25. t$ z& P/ c3 g$ q9 M: I* p
5749 ~: Q0 P N$ u5 d G3 \5 t v
6.0
6 c6 t* B4 r. D1 \" E# w267
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1 g# {; f3 \. a- ^- G: u+ v
6 T6 {2 ?1 ^9 D( V; y4 {3; A# a" ^; q( l& p- v' X
25
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8.0
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226
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6 q1 A' O; M. ?
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4 D2 E- c: Q% U. ?( }2 Q250 K! u6 t7 }7 d6 G1 q1 d9 ^
# y1 H& V' [0 R; C4 _8 o1 D
% Z1 M3 k6 M/ T& a9 p
1.5 降解能力试验 配制机油质量浓度为270mg/L的含油培养基1L,投入小型间歇反应器中,加入离心分离得到的湿菌体5g,通气恒温30℃培养,间隔12h取样测定其含油量。1.6 测试方法 用紫外介光光度法测定。
* m5 L S9 Q& m1 q. W K1 m2 结果分析
* O1 K' v2 m7 U$ R/ J c6 [2.1 优势菌筛分试验 富集培养过程中,1#土样的培养液出现的泡沫较多,乳化现象明显,菌液也较为粘稠,分离出较多的菌株,说明土壤中的石油烃能刺激石油降解菌的生长。经过选择富集培养、平板分离出4株以机油为唯一碳源的菌株,编号为ZL1,ZL2,ZL3,ZL4,性状见表3。进一步培养后筛选出降解性能较好的ZL1(1#培养基)和ZL2(2#培养基)进行正交试验和连续培养试验。 3 H b) O; o, m- c; w
表3 4株机油降解菌形态特征 - [# J3 l" r5 F5 K9 ?: l1 j
( ?( j' L% r& e2 |4 ~( l) M
& a9 p) O% e; {: N
' U, R# W4 D: c: E _
6 G3 W" N) x. m. W形态特征
! h1 e9 F" u8 `, mZL1
7 U- @: k7 q0 g( P8 HZL28 U" W* E4 ^. a: r& P4 D% B0 T
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ZL4
% w U3 S( l6 O4 \' P
0 F- m" @' j* B8 O菌落颜色! U* N; [/ }3 c, B. t w
粉红. r# q2 ]: S% v* g* s8 u
淡黄6 f: X8 F& o6 H: l
淡黄( G" c! a3 i1 s/ H
粉红/ P) P8 U$ P6 I' w! E6 G. X
1 ]8 ~1 _' B a, K a菌落形态% F& U5 p- \2 a Z5 C
不透明,微隆起,全缘,
- c u$ o. p- T1 l* h2 ^半透明,圆形
4 O: G. g: a& e: n8 j7 x半透明,圆形,隆起,1 p7 E( h2 x7 L
不透明,米粒状突起,1 d; Q- I8 U) A! M8 l! v t- B, o" U
% b+ D' U0 P$ l- W; U
6 J# L: R8 q4 N光滑,有光泽$ g. q1 W/ q/ N1 c/ K
光滑,较干燥
% ?% f- ]$ E- M/ ?- `7 [光滑,有光泽
i+ j% }. F( X1 |较湿润
4 z* D- l9 Q, y! x2 b0 D: M3 ?& @: V$ K/ [5 y1 l
菌体形态0 A. X7 G5 e+ O; ]3 ?
短杆+ {6 v$ r) C1 s3 r
球形
" B5 }, N$ V9 e$ S% Q杆状
/ ~3 H! L% I5 H# y, ]3 k6 V z* i0 y丝状7 ~! \9 n3 \2 N( [$ a
) o1 a0 d6 c E' [% F% ^, z
菌体大小/μm" k$ z- k; z3 j/ b' |- O4 r
(0.3-0.8)×(0.6-1.0)$ R: A A' _8 C. b' L; d
Φ0.34 Q& }# B3 Q; q( h$ n: i
(0.5-0.8)×(1.3-5.0)+ N9 F, i9 P" H3 B2 j
0.2×(6-60); x" T8 F9 W) k) R; y2 ]
9 V7 s4 P5 X% b# ]革兰氏染色
. k) R! ]/ K% L- `* N) YG! ?' ~3 @( m# \' F5 I! v ?# V+ x
G
; O n. o% X/ R1 d$ r# b2 l! h9 `G
4 C: H9 [3 @* x! ^" P' PG! l6 P8 K: t( J& [
6 c' O8 W6 b$ j, G; N' _初步鉴定% a) r f) q8 D% B
黄杆菌属
& h% a: s$ d: g, t) {6 M* M$ x- ^微球菌属
0 Y2 H' y9 \; s6 `假单胞菌属
% H/ ?0 j, h) S4 z3 U酵母菌属
4 [5 P, _! o, ?' g9 @2.2 生长条件正交试验 ZL1,ZL2菌株按设定的正交试验方案进行试验,测定其剩余含油量,以降解油量作为考察指标,计算结果见表2、表3。分析极差值R可以看出:ZL1菌的R温度为128,ZL2菌的R温度为73,均为最大极差值,说明温度是影响降解效果的主要因素。25℃ZL1菌降解机油能力较强;油质量浓度越低降解效果越好;pH值为7时,降解效果最好,说明ZL1菌适于在中性条件下生长。30℃ZL2菌降解机油能力较强;机油的质量浓度在368-767mg/L范围内对降解效果影响不大,以ρ(油)=574mg/L时降解效果最明显,还应进一步扩大试验的油含量范围以确定油含量对ZL2菌降解能力的影响;pH值在4-8范围内对降解效果的影响也不显著,其中PH值为6时降解效果最好,说明ZL2菌较适于在中性偏酸条件下生长。2.3 降解能力试验 向1L油质量浓度为270mg/L培养液中投加5g湿菌体进行间歇培养,考察ZLI,ZLZ菌的降解能力,结果见图1。由含油量与培养时间关系曲线可以看出:ZL1,ZL2菌被加人含油培养基后很快适应环境,随着培养时间的增长,含油量不断下降。ZL1菌在30h左右去除率达到最大,后含油量下降缓慢,到60h左右曲线趋于平直;ZL2菌在20h左右去除率达最大,48h左右曲线趋于平直。曲线说明ZL1,ZL2菌适应能力较强,ZL1菌在0-60h内生长旺盛对机油的去除率可达67.9%,ZL2菌在0-48h内生长旺盛,对机油的去除率高达76.2%,试验后期降解曲线趋于平直,含油量基本不再变化,可能是由于机油中的一些重组分难于降解的原因。 + J& F7 J5 T- c) o1 c' ^' m: s$ V0 z
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3 结论 & _& v$ _( X+ [8 M
①石油污染土壤较适于做高效石油降解菌驯化菌源。筛选到两株高效机油降解菌ZL1,ZL2。通过正交试验得出ZL1黄杆菌属适于在25℃,油的质量浓度在424mg/L左右,中性条件下生长。ZL2微球菌属适于在 30℃,油的质量浓度在574mg/L左右,中性偏酸条件下生长。 ②温度对ZL1,ZL2菌的机油降解能力影响较大。ZL2菌的PH值、机油浓度适应范围较广,有较好的应用前景。 ③ZL1,ZL2菌对初始机油质量浓度为270mg/L培养液的去除率分别达到67.9%和76.2%,混合菌株的降解效果有待进一步研究。
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0 g/ P3 K$ s" \5 f1 y0 l% h 作者简介:刘勤亚(1977-),女,河北石家庄人,环境工程专业硕士在读。
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