微生物处理机油污染废水研究

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1 W  t4 s; t. y- P3 x2 p　　中图分类号：X703 　　文献标识码：A 　　文章编号：1009－2455（200）06－0032－03
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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)
　　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
　　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
7 i& q3 C4 _* x! a0 v% f6 a1．1 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。
, \3 e3 e- B+ A% O表1  ZL1菌株正交试验方案及试验结果
+ p2 ~& b+ I3 l6 |' F3 W
( q6 P  E- A, Q* ~2 }9 @
; m  P* m( i; f. p

, e+ J  ?5 c8 E+ J0 ?; Q2 W分组号
$ i: @& F& k+ p5 U0 {因素
0 [+ \) `5 Q" T. c: c7 b测定结果ρ（油）/（mg.L-1)
降解测量ρ（油）/（mg.L-1)

; z! M0 |- K6 I- j2 l: W5 I- F温度/
9 N6 v9 S4 Z2 H! s' [% s6 _ρ（油）/（mg.L-1)
pH值
; Y3 U7 Q* X) w7 j8 x- [
1
6 A6 Y& v) i& R9 Q- @0 U& _25
+ ?0 J- d3 Y+ j# c1 R' C- B424
5.0
5 O  g, J( N& K# I3 x( Q, s192
' c* b2 |7 d, K( y5 W; n( D232
6 K3 D' w. s2 O3 b  y
2
25
1 l. ^& q% _0 ^1 C9 Y680
% H+ t3 G2 t  Z& X1 p6 B3 H7 P* X9 \7.0
416
264

3
/ w2 y5 _8 B4 U25
824
9.0
630
! r' M" F, v4 b5 |! F2 }194

4
$ S3 P, R" S0 H6 J30
424
  e3 a8 p9 \8 m1 [' A% w7.0
; b8 h$ b" C# I( K220
" J6 g) _! v: p7 I5 v! v% X204

5
30
  }) F: q( S2 w& G2 T' j680
9.0
( \3 G) g, H7 C8 G# \" n. [507
7 ^% A& R' b( K! V4 S( d173

) u' f+ U7 u+ M% x6
30
824
5.0
$ C& R1 T6 b) \/ @+ ]+ z  r654
170
9 n0 H3 B- W( E) R  y# [- s  V
7
# L7 E) [4 Z# `3 ?35
424
9.0
4 x% q- Z( u# a297
127
) c- ]0 I/ \8 f- n# z
8
% |8 ]( _) e" L35
6 y: _+ v7 o3 N680
5.0
, t2 h  }  j5 i' ?  L" m* _569
111
8 |) _/ j4 R: i8 k
9 u! `2 E7 [+ e) T2 V' j9
35
824
7.0
755
69
* G- B$ z( x, G  \4 ~3 k+ }
9 X# I8 a5 ^, m+ G8 P) W+ xK1
690
" z. b1 P* }0 c# ]563
; [6 g- H, {. e2 N8 a" r* O; |% b  O513
' A# T5 l; X/ w+ D/ }  U: F( Y: A, |　
　

K2
6 H" E; d: s7 D7 [547
548
537
; r9 M6 \9 T# ]9 U　
　

K3
9 O; U& w7 y* P1 Q307
433
3 j, _1 v0 ~& K6 P494
　
　

2 o+ _1 h9 h/ _. v, x6 iK1
* u+ V6 T6 T9 [8 a2 U230
188
7 A9 e8 M* A  V5 W171
- A( j" y( Z. C; n' E　
　

K2
' w- ]8 K9 {; f* p+ C3 V182
183
179
　
　
2 E9 e: ~4 [4 q8 j
- A$ ?( K( E. EK3
102
! \2 ?7 j' s* b& J' `- V' i8 r144
165
% X2 g9 J8 V4 @　
　
) I6 O9 t4 b" W+ m8 X
R
128
9 j; p6 Z8 n: G9 w, R2 c/ o* C' B44
: K/ K3 ]) Y/ \. U6 P+ C$ L14
; R, x. C+ v- g3 v　
6 g' `8 [  s( I0 e) @9 q　
表2  ZL2菌株正交试验方案及试验结果
# a2 U9 q* d7 G* a! P& d& U! M

) |% `0 y9 O/ K0 M4 ]( N& g
- q/ v* T' y% }7 j% Y- i9 z
分组号
, }% U* I3 c1 B: l$ ~$ g4 ?0 g因素
: G( S% i. k- N1 A2 R测定结果ρ（油）/（mg.L-1)
降解测量ρ（油）/（mg.L-1)
  [0 t9 k  i& i0 k" U* T7 U
* f7 s0 k% @3 l# a) y. m! X温度/
ρ（油）/（mg.L-1)
pH值

1
3 s" ~# a) i- ]6 _+ [25
# ^; q7 Z  c. g1 j4 {368
4 j: }. p6 u, Y7 P, L/ Q% m4.0
69
% D. l; U2 d0 v# m- V7 Z" s- n299

4 ?- k& M) m" f' `6 J, f2
25
6 o' M- w& k# Y" V4 `" s574
6.0
6 T8 T7 c! T/ ~267
! D& `) U6 F4 O/ r307

2 t( n2 E3 I6 [5 F2 n. x3
25
767
8.0
# ?3 _. N: k  d9 z479
288

4
8 z& i7 }* k. i+ `3 y30
& P" i2 C# E. H2 m$ s8 `: F368
; s8 L0 U1 a. d/ h* Y% Q6.0
  d3 l! T. ?* T# U$ y354
6 t3 O+ A, `( g' l9 ]6 e314
' x& d( D: S/ o& i3 t
5
30
574
8.0
296
278

6
% m* n0 b- ~4 ^' {) |, i( y2 c30
5 g( X8 V, M/ C% F767
7 ?$ p, O: I6 o: o: [8 t% H) Z9 T4.0
462
305
  I, u+ Q) ]. ^( [1 T
7
35
368
' J( I# j( j+ q: r$ r. m/ a+ Y8.0
142
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7 r2 E; K* f2 Y; q0 z
: P# G# B9 L: l8
" N; \  K7 j; u) y35
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4.0
& p- P6 s) T3 M342
232
/ `$ G' L# ?* O, }7 Z5 v! N9 [
6 I+ j3 R: U$ q. E. e9
0 C+ i; Z; g+ q7 Y: e35
* l  X& [8 q7 A% m+ ^9 E# l/ z4 w767
  [8 V% p8 c* f; s* }0 Z$ \9 L6.0
548
219

2 |- |7 d  P, \0 Y+ mK1
824
3 I8 V* A1 K! |$ e- b- [3 I/ f769
766
. ]8 C7 B, r2 t8 i* A4 f　
　

K2
- q: P' L4 ?  S- {2 f2 M8 T) ~897
; f; [4 o4 l: Y. f2 i) |817
4 N# D& F/ q0 n; ~( `+ |1 m# \9 A840
　
4 J: o9 X9 L& `0 E) y4 j　

* M( ^: x  h6 C$ R& wK3
677
812
+ i- }. `. ^& v& I792
3 r6 T: a! H" ~) p　
) T* @8 J* K0 H) \  C　

' y# Q5 C, H+ x, G7 c0 \2 qK1
275
1 R8 o: [1 J+ o9 N5 q0 S, t% \256
255
; L" M& F4 W  _* U' ~% K6 U　
+ k& B0 R1 ?2 F, m" B# q0 d2 M% A1 i! I　
) l2 ?- z' {' m4 K6 h
K2
" C7 C; |; P* I5 j$ p299
272
/ t6 p. F# S; w* ?280
2 k) ^' h( _0 Z) ^- ~　
　

K3
226
0 ]# S0 h! i' ]5 m7 V7 g9 b$ u/ m. |271
264
( p& W, |2 U; O1 Y- Q) C7 V& A　
　
) u7 [) h) L. {! S+ z4 o2 G
R
+ F' {' U9 B9 a6 u0 S( T73
9 p: T' m0 Q+ V2 m/ W! E3 c16
25
, C* ^2 [+ t* S9 G: H7 u　
# B! a/ u: e/ j" R　
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。
; G1 @, S6 V, d* Z% Q2 结果分析
1 D% ?& n& e/ L) K: ~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
" {% g; e& W" B% x9 \% q6 w, A
+ x7 g# P% f) N; [' Z1 Z5 x, r

+ A/ k- ?7 C. x- I( p8 R% l- S
' M# F! {, p/ d" e: i" l4 h形态特征
' `2 j. R8 l8 i: [4 ^/ o0 EZL1
ZL2
& I. m) Z7 x# ]. Q' B" oZL3
( T7 Q* I, |0 IZL4

菌落颜色
粉红
; E# K9 m  E% S# T+ R淡黄
淡黄
9 Z' }3 W7 g, L: b/ K粉红
0 @8 q2 w! C# e/ Z+ X
菌落形态
$ c8 x6 \0 |" P1 s: k/ F7 b3 x! r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，
5 t2 e) W/ C, ^
　
' p8 ~; w+ P8 y4 X* Q( M* R, U& h+ Y光滑，有光泽
光滑，较干燥
光滑，有光泽
较湿润

菌体形态
短杆
球形
3 f  F5 ]* d6 @杆状
丝状

菌体大小/μm
（0.3-0.8)×(0.6-1.0）
* j- I- Y9 l# T* |# S& w1 TΦ0.3
, D% e) b' v" o' t（0.5-0.8)×(1.3-5.0)
0.2×(6-60)
! A* Q+ n+ C/ _
: k. w$ A5 |/ a/ v! _. ]革兰氏染色
G
G
G
% F3 u/ G' F6 B( Q% T# `G
2 _5 |! F, L2 q7 q- ]
初步鉴定
黄杆菌属
) k7 U# e; k+ g. T: ~1 ?微球菌属
假单胞菌属
/ j" O9 ?" o! h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。

2 d  i7 i7 L$ V9 {4 X3 w7 B3 结论
8 G- t# |9 j; m1 F: E8 S; Y+ ^　　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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　　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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