典型酚类废水的微生物处理研究现状及其进展

酚类是一种原生质的高毒物质,严重危害人类的健康与生存。含酚废水来源广泛、水质复杂、总量较大,因此必须对含酚废水进行有效处理。微生物以其高效、快速、无二次污染等优点成为降解酚类污染物的首选对象。对微生物降解酚类的生理生化机制和关键酶,高效降酚菌株的分离筛选、降解特性以及利用细胞固定化技术、构建高效基因工程菌等技术手段处理酚类污染物的研究等方面进行综述。     

固定化微生物技术在难降解有机污染物治理中的研究进展

综述了90年代以来固定化微生物技术用于难降解有机污染物治理中的最新研究进展,这些难降解有机污染物包括:酚类(苯酚、氯代酚、甲酚、硝基酚等),芳香烃类(单环芳烃、多环芳烃、杂环芳烃)及其他化合物(酰胺类、氰、农药、杀虫剂、合成洗涤剂等)。并对固定化技术的应用前景及存在的问题进行了评述。      

三峡库区丰水期表层水中酚类的分布特征及潜在风险

采用GC/MS技术对三峡库区干流及22条支流的47个表层水样中的15种酚类化合物进行分析,结果表明库区干流和支流表层水样中酚类总浓度的几何均值分别为52.47和87.99 ng.L-1.干流和支流中非氯酚类总浓度的几何均值均大于氯酚类,库区表层水以非氯代酚组分为主.苯酚、邻甲酚和2-硝基酚是库区干流水样中主要的酚类,分别占干流Σ酚类的79.1%、3.7%和3.6%.苯酚、邻甲酚、2,6-二氯酚和2-硝基酚是库区支流水样中的优势污染物,分别占支流Σ酚类的77.5%、5.4%、3.8%和2.2%.本研究中苯酚和2-硝基酚的检出浓度与《国家污染物环境健康风险名录》中的标准限值相比较,远低于可能导致生物毒性危害的标准限值,与国内外其他地区水体中苯酚含量相比也处于较低污染水平,说明表层水样中苯酚与2-硝基酚污染给研究区水环境带来的潜在风险较小.     

单歧藻富集和降解烷基酚类化合物的动力学过程

选择单歧藻(Tolypothrix)研究其对苯酚、邻甲酚、间甲酚和4-辛基酚的生物富集过程及生物降解动力学。5d内单歧藻的生长经历了停滞期、对数期、静止期3个阶段;苯酚、邻甲酚、间甲酚、4-辛基酚的生物富集因子(BCF)平均值为4 59,3 87,5 82,292 48,与KOW值线性相关;单歧藻平均每天降解苯酚、邻甲酚、间甲酚、4-辛基酚分别为2 54,3 17,1 84,0 16mg L;用新近提出的二级反应动力学方程拟合其降解过程,得到它们的生物降解二次动力学常数K分别为0 386,0 500,0 254,0 023,K值由污染物的初始浓度决定并与分子量(M)线性相关,K=-0 003M+0 69,R=0 87,N=4。      

煤转化废水中酚类物质的阳极氧化

在直流电和电解液循环条件下,浓度低于1克/升的苯酚、邻甲酚、间甲酚,2,3—二甲酚、3,4—二甲酚,间苯二酚和邻苯二酚的溶液可在填充床二氧化铅电极上氧化。考察了应用电流和起始浓度对氧化程度随时间变化的影响。按氧化的容易程度观测到的顺序为;苯酚>2,3—二甲酚>间苯二酚>间甲酚>3,4—二甲酚>邻甲酚。虽然酚类物质大部分被破坏,但苯醌和氢醌等有机降解产物仍留在溶液中。据证实,在五种单元酚混合液中,被破坏的酚类物质达96%,BOD 减少50%,而总有机碳只减少22%。     

高级氧化法处理氯酚类污染物的研究进展

氯酚类污染物（CPs）具有污染范围广、生物难降解等特点。传统的处理方法（生物、物理、化学）存在处理效率低、有二次污染等缺点。高级氧化技术因其具有氧化性强、无二次污染等特点,能够高效处理CPs而得到广泛关注。文章综述了湿式氧化技术、臭氧氧化技术、电催化氧化技术、光催化氧化技术、Fenton/类Fenton氧化技术等,并对以上技术的优缺点进行了阐述,结合近年来高级氧化技术在氯酚类污染物处理中的应用进展,对它们的原理进行了分析。最后对高级氧化技术处理氯酚类污染物的未来前景做出展望。     

波茨坦短芽孢杆菌降解间甲酚和苯酚的特性

研究了波茨坦短芽孢杆菌降解间甲酚的特性及双底物体系中苯酚和间甲酚的相互作用。结果表明,波茨坦短芽孢杆菌能在72 h内降解400 mg/L的间甲酚,但其降解间甲酚的能力低于苯酚,拟合的Haldane方程各动力学参数为:μ_(max)=0.226 h~(-1),K_s=18.19 mg/L,K_i=130.12 mg/L。在苯酚-间甲酚体系中,苯酚抑制间甲酚的降解,同样间甲酚也抑制苯酚的降解;但是低浓度苯酚能促进间甲酚的降解,苯酚浓度150~300 mg/L时,能促进200 mg/L间甲酚的降解,苯酚200 mg/L时,间甲酚降解速率最快;动力学参数表明间甲酚对苯酚降解的抑制要强于苯酚对间甲酚降解的抑制。酶活测定表明,苯酚和间甲酚降解都遵循邻位降解途径:生成(取代的)邻苯二酚,然后在邻苯二酚1,2-双加氧酶作用下邻位开环裂解。     

高效降解苯并芘假单胞菌的分离、鉴定与应用

多环芳烃(PAHs)是对一类自然界中普遍存在的芳香族化合物的总称,通常由2～7个芳香环构成。随着人类社会的不断发展,各种废气污染物的排放有增无减,已经超过了环境自身的修复净化能力,造成了PAHs的逐年蓄积。生物降解已成为消除环境中PAHs污染物的理想方法,也是目前最具有潜力的土壤修复技术。该研究从湖北黄石东钢某焦化厂土样中,分离出1株能利用并降解3,4-苯并芘,可用于环境中3,4-苯并芘污染的降解处理的菌株(命名为BaP3),经鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。通过该研究,初步探明了BaP3菌株对3,4-苯并芘的降解能力,为下一步研究其在降解PAHs过程中的催化酶、降解相关基因、降解机理以及代谢途径等做了铺垫,也有助于后续对菌株进行定向的进化改造,以期能够实现更强的降解能力。     

焦化废水中酚降解菌及其降解基因的研究

酚类化合物是焦化废水的主要污染物,微生物降解在废水处理中起着主要作用.为获得焦化废水活性污泥中主要降解菌,本研究通过富集与平板涂布对某焦化公司的2个活性污泥中的降解菌进行了分离鉴定.通过BOX-PCR和16S rDNA序列分析去除重复菌株后,共获得分属于20个属的28个种的28株细菌,它们主要为变形菌纲β和γ亚群,其中4株菌可能是潜在的新种.间甲酚富集后筛选得到2株高效降解菌株Pseudomonas monteilii GCS-AE-J-1 和Pseudomonas plecoglossicida GCS-AN-J-3;前者在48 h内对791 mg/L间甲酚的降解率达到94.6%,而后者对763mg/L间甲酚的降解率也达到了92.2%.通过PCR从菌株GCS-AE-14、 GCS-AE-J-1、GCS-AN-J-3和GCS-AN-3得到了苯酚羟化酶基因序列.本研究所获得的降解菌新颖多样,在工业焦化废水的处理中可能起着重要作用,有进一步研究开发的价值.     

油烟污染物降解优势菌株的筛选及性能研究

在完成对活性污泥驯化的基础上,分离、纯化出XJ9,XJ30,XJ2,XJ21,XJ28,XJ25等6株油烟污染物降解细菌,研究其生长条件及降解性能,筛选出一株优势菌株并进行菌落形态学及分子生物学鉴定。实验结果表明:6株细菌最适生长温度在35℃左右、最适pH在6⁸之间、最佳摇床转速介于808之间、最佳摇床转速介于80¹60 r/min之间,各菌株最佳降解时间均为36 h,对油烟污染物的降解率介于12%160 r/min之间,各菌株最佳降解时间均为36 h,对油烟污染物的降解率介于12%⁶0%之间,其中XJ25最高可达到60%左右,可确定XJ25为油烟污染物降解优势菌株。经分子生物学鉴定,确定XJ25为干燥棒状杆菌(Corynebacterium xerosis)。所获得的油烟污染物降解菌对于应用生物法降解餐饮油烟污染物具有一定的价值。     

苯酚降解菌TX1的分离鉴定及其降解特性

从受酚类污染的土壤中分离筛选出1株能够高效降解苯酚的菌株。通过形态学、生理生化以及26S核糖体（rDNA）测序等手段对其进行初步鉴定,确定该菌株为丝孢酵母菌属（Trichosporon sp．）,命名为TX1。初步研究结果表明,该菌株对苯酚的代谢途径为将苯酚先转化为邻苯二酚的苯酚羟化酶定位于细胞膜和细胞质;进而通过邻苯二酚1,2-双加氧酶（C120）邻位开环裂解,C120为诱导型胞内酶。通过分批培养得到菌株TX1降解苯酚的生长动力学模型可用霍尔丹（Haldane）方程表述,相关参数μmax=0．667h^-1,Ks=51．14mg／L,Ki=271．7mg／L。     

浮动床膜生物反应器去除焦化废水中间甲酚研究

焦化废水属有毒有害、难降解的高浓度有机废水,其中间甲酚等酚类污染物含量较高且用常用水处理方法去除比较困难。因此,研究了将浮动床生物膜反应器与膜生物反应器进行复合去除焦化废水中间甲酚的影响因素,并与普通MBR反应器在相同间甲酚浓度梯度下的处理功效进行比较。结果表明,在相同间甲酚浓度下,生物浮动床膜生物反应器的处理效果优于普通MBR反应器,其毒阈值为1200 mg/L,普通MBR反应器为1000 mg/L。同时,利用扫描电镜对浮动床膜生物反应器填料上微生物进行观察,考察了间甲酚浓度升高对填料上微生物的影响及附着态微生物形态的变化,得出大型微生物随着间甲酚浓度的提高最后破裂死亡;杆菌种类及数量减少,最后转变成丝状菌;球菌的菌胶团解体,形状变成短杆状。     

活细胞固定化技术在焦化废水生物处理中的应用试验

焦化废水所含污染物包括酚类、多环芳香族化合物及舍氮、氧、硫的杂环化合物等,是一种典型的舍有难降解的有机化合物的工业废水。实验通过活性污泥的驯化,从中分离筛选到2株酚类有机物降解优势菌株,分别命名为TYZ-1和TYZ-2。将放大培养后的优势菌种用海藻酸钠包埋法固定,利用固定化的微生物初步研究了焦化废水有机物的降解特性。结果发现,当废水起始COD质量浓度为1200mg/L时,在pH值为7,细菌浓度约为1×10^7个／mL,处理时间为10h．原水样中的COD降解率达到62％。     

分子生物学在生物强化处理环境污染物中的应用

综述了分子生物学的相关技术在生物强化处理环境污染物中的应用，主要包括：通过分子生物技术育种、筛选、构建高效降解污染物微生物菌株；提供更科学、快捷、准确多样的环境监测和环境评价技术手段；探索微生物与环境污染物间的相互关系，及微生物降解污染物的有关基因定位，相关主要技术有：核酸探针检测、DNA-DNA杂交，rRNA和rRNA基因序列分析。质粒指纹图谱分析、聚合酶链式反应（PCR）、低分子量PNA分布图及由PCR技术发展而带动的基因多态性技术，如变性梯度凝胶电泳（DGGE）、随机扩增多态性DNA技术（RAPD）等。     

臭氧化芳香族化合物中生物毒性的演变规律研究

臭氧工艺越来越广泛地应用于难降解废水的处理,但由于臭氧的部分氧化特性,可能会导致高毒性中间产物的生成.为了揭示臭氧工艺的生态安全性,研究了不同工艺条件下,臭氧化苯酚、邻甲酚、对甲酚、间甲酚、苯胺和对氯苯胺时急性生物毒性的变化.结果表明,尽管母体污染物与总有机碳（TOC）的浓度在臭氧化过程中持续下降,但生物毒性随着反应时间的延长而明显增加,达到最大值后下降.当初始污染物浓度增大时,臭氧化6种芳香族化合物中毒性单位最大值（TU_max）也随之增大;当臭氧剂量增大,臭氧化苯酚、间甲酚和对氯苯胺的TU_max呈下降的趋势,臭氧化邻甲酚和苯胺的TU_max呈升高的趋势,臭氧化对甲酚的TU_max变化较小;当pH从3上升到7,臭氧化4种酚类化合物时,TU_max呈下降的趋势,而当pH增大到10时,苯酚和间甲酚的TU_max又出现了升高的现象;臭氧化2种胺类化合物时,pH对TU_max的影响较小.进一步研究发现,高毒性中间产物主要是由芳香族化合物与臭氧分子反应生成的,且具有氧化性.本研究能够为臭氧工艺的安全运行提供基础数据,并有助于后续生物毒性控制工艺的开发.     

厌氧-缺氧-预曝气-移动床生物膜系统对焦化废水特征有机污染物降解研究

重点研究了厌氧-缺氧-预曝气-移动床生物膜(A1-A2-O-MBBR)组合工艺对焦化废水中特征有机污染物——苯酚、对甲酚、苯胺、邻甲酚、吲哚、喹啉和2,4-二甲酚的降解情况.结果发现,进水中苯酚、对甲酚、苯胺、邻甲酚、吲哚、喹啉和2,4-二甲酚的含量分别为48.68、25.53、11.70、8.46、8.02、5.33和1.26mg·mL-1,约占有机物总量的70.0%;经厌氧处理后,喹啉的去除率最高,达91.4%,苯酚和2,4-二甲酚的去除率为30.0%～40.0%,苯胺、邻甲酚、对甲酚和吲哚的去除率为20.0%～30.0%,并且厌氧出水的色度降低约55.0%;缺氧反硝化对有机物的降解或转化有重要作用,苯胺、喹啉和吲哚经缺氧处理后未检测到,苯酚、对甲酚和邻甲酚的去除率分别为93.3%、86.8%和81.7%,但2,4-二甲酚浓度却从0.13mg·mL-1增加到0.21mg·mL-1;而经预曝气处理后,苯酚、邻甲酚、对甲酚和2,4-二甲酚未检测到,MBBR反应器主要进行硝化反应,整个系统出水氨氮小于1.0mg·mL-1.     

Fenton试剂对水中酚类物质的去除效果研究

采用Fenton试剂对苯酚、对氯酚、2 ,4 二氯酚、2 ,6 二氯酚、间甲酚、对硝基酚和邻硝基酚模拟水样进行处理 ,并考察了H2 O2 及FeSO4 浓度、pH、反应温度和反应时间对Fenton试剂降解酚类物质的影响 ,得出Fenton试剂降解酚类物质非常有效 ,当H2 O2 浓度为4mmol/L、FeSO4 浓度为 0 .5mmol/L ,在pH为 3 ,室温条件下反应 40min则Fenton试剂对试验所做 7种浓度为 50mmol/L的酚类物质的去除率均在 98%以上。为该工艺处理实际含酚废水提供了科学依据。     

水中酚类有机污染物HPLC分析及其应用

超声辐照技术降解水中有机污染物，其降解效率的主平价需要简单、快捷和精确的分析方法。为此研究了5种优先控制酚类污染物的HPLC分离及定量分析方法，方法的定量范围为0.4-100mg/L，检测限介于0.34-0.79ng/μL。4－氯酚的超声降解实验表明，随着反应溶液中4－氯酚初始浓度的降低，降解效率明显提高，因此该方法适用于超声降解过程中酚类污染物的跟踪测定。     

Fenton试剂降解水中酚类物质的研究

采用Fenton试剂对苯酚、对氯酚、2，4-二氯酚、2，6-二氯酚、间甲酚、对硝基酚和邻硝基酚模拟水样进行处理，并考察了H2O2及FeSO4浓度、pH、反应温度和反应时间对Fenton试剂降解酚类物质的影响，得出Fenton试剂降解酚类物质非常有效，当H2O2浓度为4mmol／L、FeSO4浓度为0．5mmol／L，在pH为3，室温条件下反应40min则Fenton试剂对试验所做7种浓度为50mmol／L的酚类物质的去除率均在98％以上。为该工艺处理实际含酚废水提供了科学依据。     

麦芽糖假丝酵母10-4降解酚类化合物的研究

为了探索微生物处理多种酚类污染物的可能性,研究了高效脱酚菌麦芽假丝酵母１０－４对１５种酚类化合物的降解能力及降解生理。该菌能利用二元酚及三元酚为生长碳源,降解３种二元酚最快,３００ｍｇ／Ｌ浓度４８ｈ能去除９７％￣９９％,甲酚、硝基酚和氨基酚均不能作为生长碳源,硝基酚和氨基酚可以作为生长氮源。在培养基中添加碳,氮源可以明显促进该菌的生长和提高对这些取代酚的降解能力,３００ｍｇ／Ｌ浓度的单硝基酚可去除