海域高温油田1株耐高温耐盐硫酸盐还原菌的筛选与生理特性及活性抑制

油田中硫酸盐还原菌(SRP)的生长代谢能产生大量H_2S,会引起油藏酸化和微生物腐蚀等严重的生产和环境问题,而关于油田环境中SRP微生物多样性与生理活性的研究仍十分缺乏.为了深入了解我国渤海湾海域高温酸化油藏中SRP代谢特点并探究其潜在危害控制方法,本研究采用厌氧纯培养技术从渤海湾某高温油田采出水中分离筛选到1株耐高温、耐盐的SRP菌株BQ1,研究了其生理特性,并评价了不同杀菌剂和代谢抑制剂对其产H_2S活性的影响.结果表明,菌株BQ1的细胞呈短杆状,大小为(1.2~2.5)μm×(0.5~0.8)μm,有运动性.尽管BQ1与普通脱硫弧菌(Desulfovibrio vulgaris Hildenborough)的16S rRNA基因序列相似性达99%,但两者生理特性具有明显差异.BQ1可在温度为14~70℃(最适30℃)、p H 6.0~9.0(最适7.0)、盐度为0%~10%条件下生长代谢.BQ1可利用甲酸钠、乳酸钠、乙酸盐等多种碳源,能以硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐或单质硫为唯一电子受体产生H_2S.次氯酸钠(600 mg·L~(-1))、苄基三甲基氯化铵(300 mg·L~(-1))或NaNO_3(800 mg·L~(-1))对BQ1产H_2S活性无明显抑制效果.戊二醛(50 mg·L~(-1))、溴硝醇(30 mg·L~(-1))、二氧化氯(50 mg·L~(-1))或NaNO_2(70 mg·L~(-1))可抑制BQ1产H_2S活性达30 d以上,是控制渤海湾高温油田微生物酸化的潜在有效抑制剂.     

脱硫脱硫弧菌转化二氧化硫气体的研究

运用连续处理工艺研究了SO_2进气摩尔流速和去除率的关系,并对主要转化产物硫化氢和硫化物进行了测定,研究了亚硫酸盐的积累情况及其对脱硫脱硫弧菌生长的影响,同时还对碳源的消耗及转化产物进行了定量研究.实验结果表明,随着SO_2流速的提高(4·975~20·149mmol·h~(-1))菌体对二氧化硫的去除率没有发生明显的变化,始终保持在93%以上,在SO2摩尔流速低于5·034mmol·h~(-1)时产物以硫化氢为主,而随着SO_2摩尔流速的提高,液相中硫化物和亚硫酸盐开始累积;当SO_2摩尔流速增大至20·149mmol·h~(-1)时,亚硫酸盐累积浓度达到74·23mg·L~(-1),该浓度对菌体生长不会产生抑制作用;系统在SO_2摩尔流速为14·063mmol·h~(-1)下运行时较为稳定,乳酸盐全部转化为乙酸盐,每还原1mmol SO_2消耗0·4mmol CH_3CHOHCOO~-.     

硫酸盐还原菌介导的吸附态砷的迁移转化

自然界中砷(As)主要被吸附在铁氧矿物上,吸附态砷从铁氧矿物释放至水体是水中砷污染的主要来源.在此过程中,微生物起着至关重要的作用.本研究的目的是探究加入硫酸盐还原菌Desulfovibrio vulgaris DP4对吸附态砷迁移转化的影响.结果表明,0 h两体系砷释放量均为0μmol·L~(-1).与对照组相比,前84 h DP4促进了吸附态五价砷[As(Ⅴ)]的脱附,在13 h砷的释放量达到最大值12.6μmol·L~(-1),占初始总吸附量(16μmol·L~(-1))的79%,是对照组(1.5μmol·L~(-1))的8.4倍.而在84 h之后,DP4体系的砷浓度低于非生物对照组,表明溶解态砷被再次固定.此过程中,砷的释放量与氧化还原电位(Eh)显著相关(P=0.001).XRD结果表明,在DP4作用下针铁矿的结晶度降低了50%,且结晶度越低,吸附能力越强,这可能是后期砷被再次固定的原因之一.同时SEM-EDS表明DP4使得针铁矿发生团聚,部分被转化为硫铁矿.As的XANES结果表明固相中没有硫化砷生成,这进一步证明固相中生成的主要是硫铁矿,它对砷的再吸附导致了后期DP4体系中溶解态砷的浓度低于非生物对照组.此外,在固相中检测出了19%的As(Ⅲ),而液相中并未检测出溶解态的As(Ⅲ),据此推测硫酸盐还原菌原位还原了吸附态As(Ⅴ).     

脱硫脱硫弧菌去除SO2的工艺条件研究

从太原污水处理厂分离到1株硫酸盐还原菌,对其进行形态学观察及生理生化特征测定,鉴定为脱硫脱硫弧菌(Desulfovibriodesulfuricans).该菌株在pH=7、温度30℃、搅拌速度270r/min时生长最好,处理SO2的能力最强.当二氧化硫进口浓度小于10334mg/m3,SO2-3累积浓度小于87.31mg/L时,菌体生长良好,碱液流加速率较小,但当二氧化硫进口浓度达到11582mg/m3,SO2-累积至124.06mg/L时,菌体生长受到抑制,系统被破坏.图6参11     

生物硫铁生成菌的选育及其在重金属废水处理中的应用

为开发高效经济、环境友好的重金属废水处理技术,采用亨盖特(Hungate)厌氧技术分离出一株产生物硫铁复合材料的硫酸盐还原菌(Sulfate reducing bacteria,SRB),命名为SRB2,并对该菌株进行了生理特性、培养工艺和废水处理研究.菌体杆状稍有弯曲,革兰氏阴性菌,最佳碳源为乳酸钠.pH范围5.0～9.0,最适pH 7.0,最适温度为35℃,培养3 d生物硫铁量和硫化物含量能达最大值,分别为2.85 g L-1、358.048 mg L-1.正交试验结果表明,乳酸钠9.0 g L-1+组合氮源1.5 g L-1+硫酸亚铁10.0 g L-1时生物硫铁产量最高.16S rDNA序列分析表明,菌株与脱硫弧菌属Desulfovibriodesulfuricans strain 734同源性为99%.采用生物硫铁处理重金属Cu2+、Pb2+、Cd2+废水,结果表明生物硫铁能快速处理含Cu2+、Pb2+、Cd2+废水,2 min去除率达99.8%以上.因此,生物硫铁在各类重金属废水处理与重金属废水污染事故应急处理中具有较好的应用前景.     

一株脱硫菌的分离及脱硫动力学

从污水处理厂二沉池分离获得一株硫酸盐还原菌厌氧菌株,依据生理生化分析和16S rDNA基因序列测定该菌株被鉴定为脱硫脱硫弧菌(Desulfovibrio desulfuricans)。在气体吸收的双膜理论和液相中微生物转化的米门方程基础上,建立了搅拌式生物吸收反应器中脱硫脱硫弧菌净化二氧化硫气体的动力学模型,并求解出相应的动力学参数基质转化最大速度Vmax和米氏常数Km,实验结果所得到的线性方程相关性较好,线性相关系数可以达到0.998,而且脱硫脱硫弧菌吸收液具有较高转化二氧化硫的能力。     

不同基质条件下透性处理对脱硫弧菌硫酸盐还原活性的影响

乙醇透性处理1株普通脱硫弧菌Desulfovibrio vulgaris Hildenborough(DvH)强化硫酸盐生物还原活性,研究不同基质条件下透性处理程度对其硫酸盐还原活性影响.当以H2为电子供体时,10%乙醇处理的DvH硫酸盐还原活性最强,其次为15%;当乙醇浓度>15%时,DvH硫酸盐还原活性显著降低.当以乳酸为电子供体时,最佳乙醇浓度为20%,其次为15%和10%,乙醇浓度达到25%时,DvH仍保持一定的还原活性.不同供体条件下DvH对透性处理程度的响应不同,是因为H2与乳酸在细胞内发生氧化的位置不同,从而胞内电子传递途径不同.确保供体与受体之间电子传递链的完整性是合理确定透性处理程度及透性技术应用的关键.     

连续式生物吸收工艺脱除二氧化硫

运用连续式生物吸收处理工艺,以废糖蜜发酵液作为碳源进行了微生物法去除SO2气体的研究,在简单粗放的实验条件下,研究了脱硫脱硫弧菌对较大气量SO2气体的去除效果,并对产物H2S在第二级生物反应器中的去除率进行了测定。实验结果表明,随着进气量由0.18 m3/h增大至5 m3/h,脱硫率会降低,但是随之提高搅拌速度和补料速度后,脱硫率又恢复到较高水平,当搅拌速度为590 r/min时,5 L生物反应液可以处理5 m3/h的SO2气体,1#反应器SO2去除率和2#反应器H2S去除率分别达到92%和98%以上。在气量增至5 m3/h时,1#和2#反应器补料流速分别为175 mL/h和200 mL/h时,没有亚硫酸盐和硫化物的积累,pH值和菌体浓度稳定,系统运行良好。