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微生物处理机油污染废水研究

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发表于 2010-2-21 20:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
老杨团队,追求完美;客户至上,服务到位!

3 |  f) X5 X5 P# W! H/ e5 a, Q% L6 x$ ^3 k- B9 r. }( g9 u: y7 I
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  中图分类号:X703   文献标识码:A   文章编号:1009-2455(200)06-0032-037 U8 H# m/ M) m6 c* e
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7 l3 o+ M, a- O, B$ N* @6 |  b3 H
  中图分类号:X703   文献标识码:A   文章编号:1009-2455(200)06-0032-03$ o" Q2 K: }6 V* e( H3 X6 w
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, Xuzhou 221008, China) ( _" G: k  t% S; h/ z
  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 ) k$ \4 d: o( U) a% m9 Y( g4 [) Q
  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。 # T% Q. S. U4 `" V9 M
1 材料与方法
" m" {! G, p4 `6 d1.1 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. m& c: p. \" P
表1  ZL1菌株正交试验方案及试验结果 ! `& X  }- i; p5 K
0 U4 O6 t6 w- z' Q* y9 X

0 j4 Z$ g" j8 e( D; v7 i+ w+ r+ Q$ C/ d& h; D( R1 [

# V2 A+ \2 A$ u/ W% ]分组号
. z) X. I* `, ?  t3 }  v' G, m, `因素1 ?' u8 n: u  D- Q4 n1 u& z- ~
测定结果ρ(油)/(mg.L-1)
5 K4 G* D1 P6 b) _: m降解测量ρ(油)/(mg.L-1)4 p" q  I6 H- G$ a' ~2 ~) u) U/ m
, X' y8 d9 X. ~8 O  `
温度/, g% `0 w( ^0 X9 Z9 L
ρ(油)/(mg.L-1)4 Z: i! C1 c% {" T4 t# _
pH值3 V, \0 K9 ^( w) G  d: I

& d5 d' W: b  t2 V- v/ V" l11 w2 m  Q0 ]3 p8 N2 \5 N/ S. X
25
3 }# l% U7 V5 [424
7 Y$ x6 h1 y! H% o% n5.0
% x2 m/ x) D0 S& K; u1922 A1 M4 D: U$ N; b+ n( b
2322 U8 H( g- J2 `2 O$ t9 Q

9 B. G* Q$ t; B6 X; R' p2: y4 C& f* U* {# S
25
8 D6 _. W+ J' Q680
& U$ G: N2 R) |) e9 I7.0! y# ]+ S6 u( P5 s  ], W5 `2 E
416$ M8 \/ q( n& k, c) o
264
8 T0 ~4 l# f& y. z
  M: G- |5 @9 j, z1 x7 f0 `9 j9 i32 C. Y  u9 k( ?) V
25
5 A! W) l& w* F' Z8244 D# q, w+ K+ I' q. }/ a
9.0: f( @+ `8 }# G" u
630+ U% k0 c, N' {" H2 L0 V4 B5 ?5 H
194
" U4 d; ^6 q4 U. ~0 A5 }' J! j/ ~& }8 A  x( r/ Y2 z
43 U3 }; O2 o% w/ T" H2 f( u
30
+ }9 M2 ?9 ?$ U$ v424
! T3 j; R/ t: y! d7.00 H. O7 I% M1 i/ p
220
3 f7 i1 g' n! K  P204/ k2 x3 T% S5 N4 w9 w

( G, x8 v# B) J8 d5( e5 m) T+ H; [. z! X
30
- X) g3 W& w0 N* K7 u, h1 u680
2 J, g! M5 a2 I6 L9.0. t& @1 ~9 k. M! O# I. o
5075 }+ h0 O; N% `' s2 j
173. {* x5 _5 N2 D4 P; I4 Q
8 b. e" K; s2 o. @' S! C
6
+ h& _2 ~7 o4 ^8 f; ~  [8 e" J& m30
5 c3 H. t) L8 V* D$ K5 Z; R+ E- c824+ ?( F1 q& ~0 y% S+ D. u- r. _% s
5.0# W2 t1 a  t2 v* C& j# \
654
+ Q: M7 [4 U- b! j0 u* C' X170
/ z* a( P# L( E5 Y6 N) Z6 D% J
! S1 e; E- ]4 F) e+ L2 y( ?7
; [+ d3 J7 }0 P9 a35& i1 e  e: u6 e8 n
424: F1 u! o* w7 F# q
9.0; x1 ?# P2 D3 t% K* t% _& e. I; ^
297/ V! f* R* {: S& ?8 q0 Z  R) Z  T7 X
127( d5 V; R  g3 R& S" K
/ i0 _- r) _/ _% ^* r
8
8 ]: V9 C* S$ a  _" E35
6 o% ~* O9 r% t) b" H7 ^680
9 p+ i' m; C& m2 @" v+ C, _5.0" w1 p9 d- O; X: d; K
569" h# s# Z& r  w" E: n& ^$ ?) ~
111
4 |5 e) x% k! ^- I) d, X
9 A* M& d- m' A3 S. `; ~9% x5 a1 i+ G" |& s
35
5 y) n% ^5 y: T8241 @5 B: N5 N- c" K' Q
7.0$ P* s. V9 |( s6 O/ k
755! X, [  G  J" K& {; s- U9 A1 t7 C2 |
69
' e( e+ E! B$ r; V$ b3 ~; `0 ^
! D! [  i) X" E/ B9 a; m- NK1  C! D+ ^+ g( h; f" b: j- @
690
7 X0 F0 i" D  f7 f563
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6 n1 S" Y0 e3 w) R2 Y 8 u% R) H/ G6 ^( e, {
 
0 k' K8 x/ I7 D2 a% b/ Z7 c% W( V2 ^+ h3 P4 Y
K2( W9 y& D: m) S+ ~# H# D- l5 P$ f
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548- F1 S8 }0 E$ U6 P, N- Q  h
537
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* W* }% R% ~0 }" q  a4 E; L9 [; d % I2 I* U3 h" L% m9 s0 _* d4 t

' Y3 J( k+ |0 s. h) ^! }8 kK35 l6 T" F5 g& {) V% D2 B0 [9 v
307
. L3 v2 G% x1 |& R433
6 q: L- ~+ ^# i- a; @4942 C* y& |' s/ @
 + }7 e3 g# J( D' Q$ ?
 
5 _9 M" f/ N5 \7 j% |
' U7 u0 N+ p0 J! V4 L  ~6 |! m! IK14 s$ p2 R9 t' l3 E$ L7 W% r
230& l% _# d$ q* c7 ~4 |5 S
188
9 c3 x* K( }, e. X171- Y$ n# q( f& q6 Y5 `" D, P/ \  h
 
& N0 r' X/ ^1 q' f( H 
6 x7 Q- Z) n7 D! L
$ d! X* h( ~7 ?- g# oK2! l8 {% @# R9 c. E; T
1825 u' o+ c# a/ g* a+ A' F9 o/ Y
1836 C8 ~+ v+ D) W# r; Y- h
179
! P# ^- B- f5 c$ B/ q $ c) f7 v: Q9 q" ^8 Z" K% W
 
% B% I: ^( Z! }0 Y) R# T8 \+ P- V+ t6 o+ T6 g
K3
9 K1 c. Z5 _3 C102
# k- v3 h: R2 u' ~1 S; d) y0 P144
) ]# a; ^' I% Y8 O8 E8 v9 a165
/ K/ p. |( F: g6 L0 P6 I 9 Q- X$ u# m& F* x/ T$ k
 " L4 M9 D: O1 _7 W

& G; v8 U6 D6 s* [R/ S0 d2 s) X6 H  K& B) }
128! v0 A% M8 h# B( b
44
& s2 k- S6 T! D14( o( i3 A2 |' d3 ~' }) m
 
6 ]. {' Y+ u, R2 r# J1 H - D' C  W% v4 C, u5 _; d+ X$ A
表2  ZL2菌株正交试验方案及试验结果
: e$ ?# i3 s$ ]% ~$ h* O" l0 j7 W' }' T
4 _% @& n: C$ W1 Q5 C0 q

# n5 Q; }7 @  s. q1 }- _; K( @$ }& m" ?# t: h* P
分组号
0 {! V( S: A* G: T因素' h6 t* w& q& L9 N% j" p
测定结果ρ(油)/(mg.L-1)
( d8 i3 Z; a" Z降解测量ρ(油)/(mg.L-1)
4 @  D* [1 n; h: J$ Y8 p
0 V6 {0 l% b1 x4 a; X; H温度/' D2 M$ ~; }( Q  h. t
ρ(油)/(mg.L-1); U* q6 ]0 K) t9 K+ x5 F" C
pH值3 H2 c. T5 }3 t% x$ q7 q$ W

( k- R1 s: D# p. ^. h18 X% B3 K" }) |  U; d
25/ U7 h: G1 M  s- C
368' B& B' C4 W( S9 @; ]
4.0
' D1 _" j. r& T9 R69$ N+ @' a0 b9 Z0 W. x
299
9 R8 i* V7 k9 ~. ~6 Z# z
/ u  C' I) Z" G5 n3 s: G7 E: b2: i; I( ?- p8 l2 x# o
25# k# y# f. d+ y; w+ t: o( `' Q9 i
574
5 g) }5 \# \" B$ d1 G2 W* t1 i# Y4 i) ^6.0& u( }. W2 G" c; n
267
# M0 E) f& w# c4 [7 N307
: P# O' ^; y& I( b2 c: {! d
( \) {* H% V( Q6 X! g% A& i2 X3" z' Q9 B8 d( G
25# {. L9 e. b5 A% {( L3 H/ y+ ~
7674 I/ O8 a+ Y& P" ~. e
8.0
, i% k' [& u1 l& b479
$ u2 b7 E' p& F: d, W288
* k; i( k% s8 `. m0 i: }1 F1 c4 T6 @+ r1 @# ^1 K6 w# a8 s5 ?+ K
4; v. B* x* e0 Y& ~+ x
307 O; {* w1 U! h% e3 r% p7 f
368
" ~, A8 b+ ]3 k$ E6.0
4 l; D- l1 {! A" i0 \/ s2 _354; _8 B+ S( m) K8 [- L
314
% u: s' y5 ]' E. K9 }* H+ S
; n: R0 n% [; ^5
& H2 m, M" {: l; m30+ W; _0 F" C% l8 C8 G. r( R0 {
574
8 i7 Z. X8 o- U2 p5 w8.03 |3 T) K, u" j" J' t- `1 S; w8 R
296
% q  L: U- O. ?0 l  T& h, {278
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6
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767
' w) o2 j2 _8 Z5 z/ ?- y% O1 N4.05 J8 _5 c7 f$ q5 H
462( T3 j4 G" B! D5 K  N
305$ Z- y- G/ Q: d& M
- ^6 r1 ~" E4 a9 B0 w% d) O8 C
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" Z' }+ [- a! {( @35
% H& l1 S) ]' l% s6 i368
2 q& V& i* Q" B$ m; G* }: M& l8.0
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6 W! Y/ Q* r7 [# D& N* Z6 K226
7 h) J5 `7 E6 \9 r; m% v
3 X& V+ m! I1 M0 N" ?8
7 L; l, v% O6 O8 |$ ~5 K35
& p+ U0 H0 o" G0 k574, r! c% s6 p7 [3 A
4.0- B0 e, i9 N& ^1 i0 ^0 t
342
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- b* v. C0 x0 G. ?8 U6 M
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35
2 T1 U0 v7 {" e; [, H+ A3 L. ?767# [# v! j' N2 K) ^
6.03 W1 A0 _% U7 o) `9 ^+ b/ r. a: q5 C
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0 `2 y6 F. b/ e* @1 t824
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+ `- `+ f- I6 u" a  B 
, ~4 ]& K- j6 t; X! N' j! f' W! y8 R5 _9 y$ T  p$ @  {
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K35 q- m. x2 k1 H2 `* q
677
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792
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; j: f$ f6 g# s" b7 p3 Z( \. ]1 @6 A  K( V' C5 f/ x) v" ]$ C
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255; G- z6 {. h  M! W5 `) k! ^) M
 0 k6 g8 f( c' S/ z! l( x3 f
 
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272
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! e: O* ?; c' F8 O* j0 m0 I 5 O; s5 S& v- p1 i4 x
 + T' k  H4 ?/ C

+ T+ M: \! s. E4 U5 TK3
; h- H) a/ u: E9 q5 w5 n226# N0 }4 d8 s9 W; ?; X! s
271  r! @7 M" M% n1 i
2645 @% O# R' f4 ~
 * f$ a4 x) f) M( X) A; J
 
& v& {) T; |7 n/ Q  _  m- ]  ~% g& H0 q8 K
R- i/ n2 `  k2 f3 s/ r" a- C
738 a- P! e+ }2 p0 [
16
" Q+ m3 \: P3 q2 |" ?25% p. l, i9 Z; ]- z; e& l- V/ O3 f
 0 g* V* ~8 X& F
 , d" v) L) x$ w# s% z
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。
' K0 i# L2 f5 W- m6 @! n2 结果分析
* T5 a: W$ k: v5 ^3 Q2.1 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。 : @2 z( u* u* X5 j
表3  4株机油降解菌形态特征
& _; m  O8 {2 ^+ J8 |
. h8 x/ M* i& _0 O& Z& `  w; `# Y  P$ ]
- M  D  W; L# }5 m3 F
' [( Z" D+ M+ W
形态特征
: R2 g/ a, e. J7 |6 `ZL1
5 h3 s6 \, f5 }9 `# `+ n% |ZL2' f1 v* a% h1 j; q( C3 r
ZL3. ?0 Q6 Y( k& I) X1 Q
ZL4
8 j) Z8 j# ?( h/ O. K% Y
. D: C  h4 Q8 l. S菌落颜色
% T+ u. L$ i! U1 x: U6 h粉红
" ^5 w; s3 \) ^淡黄1 H) l; A  t3 b) r+ v' D+ m
淡黄
; L7 k( H* ^: B0 |1 X粉红" p$ _+ P" c# E7 c9 k( v( b& L

4 S% y# g2 \: [* M/ a; i% Y- u菌落形态* [5 `8 J' Y: w# _" F! m1 \+ W$ ]
不透明,微隆起,全缘,
' a/ {3 R# n) w) I4 \0 d* C半透明,圆形
7 U3 `- e. l: }半透明,圆形,隆起,  Z/ R7 N* t8 M1 `4 C7 Q) R
不透明,米粒状突起,
" i, m1 Q  r" q, J# f$ Z( G
- X- i- `! G& |$ B 
& b! |5 a! t/ Q/ B光滑,有光泽, [5 s" q3 ^0 u* i9 K
光滑,较干燥
! X( R3 }+ Q# E: J6 m) C光滑,有光泽
. H* j& k2 s' ~& ^较湿润# ?  d/ J* i4 X- v, [% ~
0 ?8 y8 i+ h% P" Z
菌体形态/ w4 y1 ]  h4 F
短杆
, G, p' l# I; N: n2 ]. v* Z6 Y球形
4 S3 ~9 F* G; S. i% R# h- m+ Z; N杆状+ f9 I( I- x1 f# g# d% L9 D; }1 h
丝状
5 l  L: ?5 }5 `' V4 a1 {$ s% p" g1 ^$ I0 L) E
菌体大小/μm
0 h! f% `/ `6 A1 p& [# a(0.3-0.8)×(0.6-1.0)
2 O; i+ t1 \3 fΦ0.3( O& _( [- d( {( Y$ v
(0.5-0.8)×(1.3-5.0)  {4 v; P" |. f* Z/ a3 Y- q
0.2×(6-60)8 t# _1 M( R  Z6 t9 x9 F) c

1 k/ p8 t% V7 P革兰氏染色0 u& l; F7 R( ~- q
G- R6 k* n# V( P! U+ x& a+ |) X
G
2 q3 X2 ~) X; l" h$ `$ D/ yG0 r4 E9 d- L% b# d! G8 {+ X* `, i
G+ A7 m/ r4 w8 B, t' v

1 B$ T% W: Z  u: L# d7 \6 e' ]初步鉴定' N7 d" H- s7 x. l6 [- u
黄杆菌属
/ z0 l7 M) ~$ D1 e7 t微球菌属
! f4 L1 z  T4 D1 @' K假单胞菌属) e, b# k9 j1 D" n  k
酵母菌属8 Y4 C& b2 _) F% q9 o
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。 4 n9 e6 A2 O" {& y, A: U' i( _; Z8 z

7 J' a+ m1 M  D1 o7 m3 结论 - O+ ~- _1 W$ W9 `6 R
  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。 . j1 B: A: Z, F3 u$ s4 K
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6 s3 J* u! x" y: P9 t7 C  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。6 Y" i( Y, `- a

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