微生物处理机油污染废水研究

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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
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......
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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
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)
2 h7 i" o$ f2 `3 N  z- j　　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
/ J$ i+ X9 _& c. Z7 f8 s　　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。
1 材料与方法
1 o  [( ]: ]5 a0 ~* i! @# T1．1 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。
表1  ZL1菌株正交试验方案及试验结果
0 g1 c2 F+ ^+ B0 L0 K- D

7 p5 ?( h' T3 F! z* X$ R8 [$ X, `

分组号
因素
测定结果ρ（油）/（mg.L-1)
" \. o8 |- E- `' C降解测量ρ（油）/（mg.L-1)

9 j0 z  s7 b3 n  ]# H, ]4 {+ O8 x温度/
ρ（油）/（mg.L-1)
8 G( q$ y& O8 V" U% @pH值
& \3 a& E. P& j) b! x, u+ s
! j. V* [3 d" P; A1
- ~. G- }- T$ d4 b25
424
5.0
& p2 }2 E& p, V/ Z/ K192
' C: k) [% ?+ ~) {232
" v9 x: W, _* L) t% n
: @; C2 F3 ]( n# r) B4 x2
25
680
7.0
416
* Z3 G) m% D2 T' Z264

- e% C* }( u4 l4 H. I- f; E4 U+ }3
2 g/ |' G; k: f9 _: G5 g% M25
824
9.0
9 T# j/ I6 Z/ e/ E630
194
$ O6 c+ d' h( Z2 f3 {8 e+ c
4
30
424
! l5 ^: J% @& h- r$ G7.0
6 j$ A; W  I+ `6 |220
204
, Y- ~1 {. f; r8 _$ K
5
$ s* x- _& Z0 u' }3 L; `4 Y30
0 q" o$ m! o/ N: E# l* T/ `680
' p* o% l/ ^5 R4 [# Q9 f2 G6 o2 P9.0
507
+ v% Y* n6 Z$ z# v173
$ x$ |4 z- ?: p5 f, B) k
5 L3 N8 \8 P4 ^, j5 p) v6
5 |- D( Y2 }1 N6 A1 f30
2 K! u. r. q" k, c! z824
5.0
654
% A6 A2 D9 [) m' d+ j# y170
& R  F) S: \$ I/ _
$ P2 }/ y6 v! \* S3 t- \, r$ G7
* |9 x. Z' v- X( F, d: V6 D% P35
/ E" x/ V7 F% `( d424
( {) _4 i+ F& N/ t1 _+ k9.0
297
127
, p; H# P5 e/ o
8
% g. y$ o, f- ]4 L5 y! J35
- R+ R( l5 j* G6 ~0 `8 h/ R680
* r/ w. B7 L1 G" T% W5.0
569
% f7 K+ V# w7 z+ r( E& q111
, g. n9 a6 M/ u1 h: j# i
9
) R) w8 F- _: G' x/ E# v' j% J35
" S8 X, i6 K5 d+ T$ v& |0 A824
8 z/ P3 I0 F& D0 j& V; X7.0
. O" c% H4 X; X. u* e- C755
69

5 V  k6 d" p+ h; R) LK1
690
563
513
* c: G: F0 i0 N" S7 `: S# p1 j$ ?　
  B' m* _; E  y! q" l* r( ~　

- @1 B. v6 S$ \. Z, fK2
% y# l4 O+ ~0 c9 T" i- |547
, _# D; q; v3 i6 |548
0 G, p, ]1 @' C% X  _0 W537
# M2 l' F$ ]" h+ K& Z+ a: w( z$ R5 V　
; j  ]" a! l" `$ y/ u" j6 Q　

. \& Z$ W' j6 {8 @K3
, E& v2 L) C8 F- p2 K* Q2 y307
433
( P6 T2 G2 X" j4 ?494
3 r  p3 V$ ^- o9 f0 x1 d　
6 b% N: ]7 t  F; x4 A* n9 d7 ^　

K1
230
- x5 S  |2 ~. J7 j/ I188
) M, m1 v4 X* ?0 `! ^171
0 N7 K0 n1 ?) v% l7 n1 X& V　
　
. N/ k; [1 }9 Y* S
K2
182
# F" d+ h- B4 A$ z183
. l/ \0 ]* j2 J3 A2 |179
　
　
) ?1 B5 ^; y/ s2 ]3 f
6 g) t. s5 ^7 y3 w2 BK3
* i" v3 H8 D# R* i+ n- X102
( ^, E# x4 ]5 w144
165
2 {6 X6 P9 W& Z: H　
　

R
128
44
14
　
　
# y! }& c2 e3 x表2  ZL2菌株正交试验方案及试验结果

0 b0 @2 q# e4 _8 A. w3 L
6 n% j- u- K+ f8 n

9 n9 V) L3 [" g) R  ~5 ^分组号
因素
测定结果ρ（油）/（mg.L-1)
降解测量ρ（油）/（mg.L-1)

温度/
$ w# [6 h/ _0 rρ（油）/（mg.L-1)
pH值

1
; q7 G) h. O; F3 J25
368
& _" S2 Q2 Y" @6 d  h. {% g4.0
8 U: ]( [" B& K9 F  e, Z  ~: b69
: F* V0 M1 m5 i, o" n# `" v299

! i" p* _: O' z4 D2 v5 n2
25
574
6.0
267
% r1 p" [. n3 B% n3 ~9 s* S307

3
0 l) W7 y+ X) E$ T  n& ?$ \25
767
8.0
$ J+ b7 _- z* l2 h3 a8 P3 u479
288
8 |; e0 V6 V3 |1 ?
; X/ @: D1 J: @4
8 a9 K5 s5 Z! f7 f1 q30
4 e4 g  [. F3 ^* o3 y1 Q368
( d- Z. z4 Z( }* i. v6.0
354
6 t- p" X; \( H( Z4 ]' E3 E314
2 \1 G, y2 Q7 }- m/ ^
- e, P1 j6 V. E+ Z; E5
30
0 t4 c# s' m( M/ Q/ a4 b5 `- N574
% C. U+ Z" Z$ x+ ^, N0 G8.0
' p* D/ q) B5 c% q$ o0 e296
278
; d% _$ S. V) y0 ]
% o1 w: L- D$ }2 S+ D% P6
& Y7 f: }5 ]3 K% M& N+ i30
' `3 }5 p  N% ^767
" C+ f' n! ^- T6 f5 G4.0
462
( a: X% M+ p% W8 e+ \305

; Q5 b! V5 d0 D+ S- @8 B& B' v! h5 I7
' A2 V3 I  J4 H+ {$ A# b. t0 }+ b35
368
7 P2 K3 L; b; w8 R8 }8.0
0 L; l& j" L# f7 P2 C142
& _5 F( a% b/ S# r  h226
3 |. K9 E" |. u$ d' b/ ~
8 K- _1 E! S* I( g% B7 l) K6 @8
7 `9 O% s7 o" i; h6 J7 w35
1 q" U* L7 K& S6 \  }574
8 g* E( D. }2 S0 e0 p5 w% R$ S4.0
342
* |, f! F& o9 t4 t232
, V6 A9 g& s% u" }2 N
- u  X% l  O% N' P4 D9
9 I% U) f: Z1 n' Y4 H5 I35
& ~3 N* I1 G+ `( Z767
, H4 z  ^( `0 s+ E, X" ]# S6 p6.0
3 K6 k- |, ^) l* g! ?548
219

9 ~; Z1 P, x: s5 b$ y2 ]K1
824
3 ]8 K5 i9 E8 X& |769
766
9 \: x0 u! v4 x4 \　
　

K2
897
% r2 Y2 M; k$ `# v817
7 g4 }; T) }( ^% H5 Z! e7 N8 F8 P840
　
3 V7 g2 H1 P$ x8 k　
4 |* N# _; r' t' h; b+ ?1 _& n" S
8 v+ O+ m9 [- Y& hK3
677
# v3 a. q$ z: G+ m" c8 Q/ A% a812
792
9 G$ B( w2 q* u9 Y& w　
　
4 C1 J$ T. G" E
K1
275
" `9 @1 E3 d: y/ ]256
( g3 T: L: Q, e% m3 L255
- L3 g  a' z4 M4 _　
; ]7 v! _1 ]" J　
/ d8 b* e; r- @1 d5 R8 @$ d
K2
9 ?6 O/ \$ m* o. ?6 Q299
272
; K: [4 {; S; B1 l7 z$ {, Q. l280
　
0 {# C: b* b' q% \; y! S　
. M% ~+ @- g  ~0 {$ O
: v0 n; v3 F# wK3
" b4 I8 a6 m+ g: [2 ?' M226
' K2 n. F2 [8 I- j- J, z4 T271
  v3 K  L9 w0 n( ?- x& M264
　
　
" U$ C. C' Y' N1 x  T2 H
R
73
16
25
. r8 k- W6 k! M　
　
8 O! P6 S0 X4 L5 A; M) k1.5 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。
2 结果分析
8 }  s+ y+ w/ K+ Q5 ]! `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。
表3  4株机油降解菌形态特征

) M+ B2 Y  \, J! S

  |- b3 J$ V5 `# w7 L
形态特征
ZL1
) Z: A. J/ a, h- QZL2
" p0 H8 _' c* t. o; o3 ZZL3
ZL4

' s9 ?6 Z$ H/ Q' g菌落颜色
粉红
- ?" c: K0 r8 Z  ]9 m) I' s0 J淡黄
淡黄
9 e! [) ]0 J! v+ f粉红

菌落形态
不透明，微隆起，全缘，
半透明，圆形
半透明，圆形，隆起，
不透明，米粒状突起，
! v7 S- M3 y1 g. t8 R* E; a1 T
7 G9 Q+ o( V0 N$ P% q) v　
. x$ P3 R1 m" J5 W$ O光滑，有光泽
3 s5 x4 u, u( z" A& W) Y( \光滑，较干燥
光滑，有光泽
较湿润

菌体形态
# r! }# |2 E( u0 z7 K7 x( I& h; N- ?短杆
. q2 S; u/ e0 O7 s4 G, o; y7 X球形
* u( Z5 V# n9 {0 c0 K杆状
1 a# N" o; Z* r8 r$ j% w" o* |丝状

菌体大小/μm
（0.3-0.8)×(0.6-1.0）
Φ0.3
（0.5-0.8)×(1.3-5.0)
0.2×(6-60)
5 @# s* |' v+ B/ f7 ], ]
革兰氏染色
6 W% W9 {  [) K% M8 b! qG
0 v9 \- w8 a! P) Z$ D) t$ i; `) V2 PG
G
3 |! `+ a+ R) OG
, I. q6 d4 a( }* U) W) S8 S
初步鉴定
5 u- G# Q: a0 u5 J# O  Q- M$ i黄杆菌属
微球菌属
) k  }' A7 d1 W2 p假单胞菌属
酵母菌属
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。

3 结论
: _) Q2 N. R/ B$ n3 @　　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。
- Y# T- ^, Y% D. X( g

) ~( M% s4 V, t5 h5 I, g% {' S) y　　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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