（微生物学专业论文）硫化物降解菌筛选鉴定及降解特性研究.pdf

沈鞭农监大学硬士学位论文 摘要 玺物麓藏枣子嚣荬其骞缀姆戆灵疆链，穰霉荔适疫寒寒篪蕊搜零麓嚣簧释繇铩要 求，其霄诲移理纯方法无法魄叛酌往熹( 铡翅，後舔麓攀、攥 乍方蠖、互艺条搏荔控制、 投资少、成本低、不产生二次污涤。) ，因此生物脱硫技术的研究已缀成为了环境保护 领域的一个热点。生物脱硫方法发展迅速，瓶高效硫化物降解菌的获樽鼹生物脱硫技术 酶美键垮节。 穰餍瀵会祥藏帮选释培养蒸燎选麟硫微生魏，滋行初籁帮复薅，镣逸出兵鸯辫鼷效 果的真菌、缁菌和放线菌并从中筛选出具有嵩毅雠解硫化物能力的黼株。 从她髓样滠中分离褥到一糠细菌s b 一3 6 。通_ j 建研窥它酌生长特，谯、澎惑特槎荻及生 理垒仡特悛，铡鼹缨菌鉴定等趱靼微生物分类学标准，勰步确定s 8 3 8 为 硫磙耩蕊 ( 强妇毒痒e 瀚群珐却鼎商，嚣绥试验涛疆s 3 3 6 为试验蓠搽。遗遘援耀壤养，磷变襞予魏 硫的最佳媾鞯基缀成萃眭最毪培养条件。 本试黢胀用单因素试验方法，对影响s b 一3 6 豹脱硫因素进行了懑察，并确定了其 脱硫的最健墙养蓉侔，诸如：拂始p h 僵、装液爨按种量等，最佳培莽蔟缎成，诸如： 璇嚣、爨源、蠢裁薤等，试验绻暴表赣，簸生爨麟藏港莽萋鳃戚；蘩瑟耱2 铤，蛋鑫藏 1 0 9 ，n k l p 瓯i 2 迄02 9 ， 搿2 f 镊2 9 ，n a e j3 9 ，e a c l 20 2 9 ，辩嚣# l5 9 ，磁g e l 2 8 o2 9 ， 。s ：0 3l 呶，蒸馏水l o o o 咄，最佳培养条件：翻始渊值6 ，8 ，摇床转遴为1 7 5 r p 瑾，培 养潺度为2 8 ，装液量为4 0 ，接种薰为i o ，s b 一3 6 在此培养条件下，脱硫效率较 整。 关键词：擞物脱硫箧，分鬻，壤定，拂硫硫杆菌，精往培养条件 a b s n a c t a b s 垂r 鑫c l w 稳t 酶s t r e n g mo fe n v i r o n m e n t a ip r o t e c t i o nr e g l l l a t i o na n dd a yb yd a yr e q u i r i n g s 砸c m e s so fe n v i r o n n l e n t a l 肼) t e c t i o n ，协ed e v e l o p m o ms t u d yo f b i o d e s u l 胁z a t i o nt e c l l n i q u e h a sb e c o m e 协ei 8 s u es o l v e df b 阻r d l yi ne n v i m n m e n t a 】p r o t e c t i o nf i e l d b i o - r e a t m e n to f s u l 丘d e ，d i 丘b r e n tf 抽mt r a d m o n a lm e t h o d ，h a s 也ea d v a l 】t a g e so fs i m p l i c i t y ，l o wo p e r a t i o na n d m a i t e f m c ec o s t ，e a 8 i 虹c o n 妊o lt e c h n o l o g i c a lp c e 鲻，曩tw o 嫩也es e c o 珏dp o l l u 蛀。珏，e 毪s y m a n 8 9 e m e n t 牲ds oo n ，a 魏d 矗h a sb e e 藏b e c o 糠n g 糟妞攀。删也。硅o f & o d o 菇z 蘸i o n b i o 啪教擞e 珏to f s 滋壬i d eb 锄嚣最m 斑w a y 强嚣鞋酾e 镄c i e n t i 蕊啪。疆a n i s m s i s o l a l i o n 姐d i 妇越移i s a p i v o t 鲑f 如t o f 气麓ei n t c r m i x t u r es a m p l e sw e r e 勰a t e d ，也eb a c t e r i u m 8 ，f h n g u sa n da c t i n o m y c e t e sw r e f 1 1 t e d ，w l l i c hh a s1 l i g hd e 掣a d i n gc a p a c i t yf o rs l l i 矗d e 1 8 0 l a t i o na n dp u r i f i c a t i o nt l 碥s t r a ms b 3 6 ，a n dt h r o u g hs t u d yo fi t s a p p e 8 f a n c e ， p h y s i o l o g i c a | a n d b i o c h e m i c a l c h a r a c t e r i s t i c s ，g r o w f hc 妣t e 姓s t i o s ， a c c o 砖i 娃g 协 b a c t e r i o l o g 主c a la n a l y t i c 越m 挑u 越a n d 搬o l o g ym i e o g a n 呈s l n ，a 砖掰拉c 玲i 糨煳m 醯 黝如幻。i 嚣瓣珐i 譬游r 瓣。强磁嘲i 露瓣珐娩搿锚堍c a n e x p e f i 粥毹谣g e 撇。b ym 敷i n g u s eo f 磕盛。疰a s 靶e 糠t i v 撬缱a 蛹s 抛d i 斑& s u l 翩z a 畦o nc 酝r a c t e r o p t i m 舒c u 赫v a t em e d i u ma n d c o n d i t i o n t h ee 施c t 8o fe n v 拍m o n t e dc o n 击t i o n sw e r ec h e c k e di n n l i s8 砌y t h eo p t i m i z e d c o n d i t i o nf o r b o t hg r o 讹a n dd e s u l 腼z a t i o no fs b - 3 6 o p t i m u mc u l t i v a t e dc o n d i t i o n s 。 p h v a l u e ，c u l t i v a t e dt e i n p e r a t i o n ，s h a k e rr o t a r ys p e e da n di n o c u l 蹴a n ds oo no p 畦m 嗽 d e s u i f u d z 疆t i o nm e d i u mc o r n p o s 嫩o no f m e 黔n n 。，c 拍。建s o 掰e e 勰dn i t r o g e 拄纛轮ds o 。鞋强o r e s u 王t ss h o w 也越o p t i f n 燃n 擞i c b i a l 如s u l 是摭醵蛙g 珏e o m p o s 主专至o no f 攮eg e 糯i 韩就鞋戳ni s g k e o s e2 0 9 ，p 棼p l o n e l o g ， a 2 强0 肆1 2 辩2 02 9 ， 趣p 0 4 ，2 9 ，n a c i3 9 ，c a e l 2o 2 9 ，n h 4 c l 5 9 ，m g c i 2 - 6 壬 2 02 9 ，n a 2 s 2 0 3l o g ，d i s t i l l e dw a t e r l o o o m l u n d e rt 1 1 ec o n d i t i o n o f s h a l c e rr o t a r y s p e e d1 7 5r p m ，2 8 o f c u l t i v a t o dt e m p e r 舭i o n ，4 0 o f c a p a b i l i t 弘1 0 o f i n o c u i a t e 砌向6 讲“占腩f 口r 驸s b * 3 6i sm o r ee m c i o n ti nd e s u l 触i z a t i o n 2 k e yw o r d s ：b i o d e s u i f i l r i z a t i o n b a c t e r i u m ，l s o l a 蛀。取l d e n 娃瓢劢捌唆c 涩驸珐积斌，淞 0 蛳武z ec u l t i v 妇de o 聪撼。珏 独创性声明 本人声明所星交的论文怒我个人在导师指导下进行的研究工作殿墩得的研 究残暴。尽我鼹籍，除了文中姆爨龆戳标注和致谢鹣蟪方外，论文中不包含其德 天已经发袭或撰写遘戆磺究残暴，遣不毽禽鸯获褥淀鞠农霆大学或其它教育筏筏 豹学位袋诞书弱使用过驰毒手料。与我一滴工作鹩瀚惑对本研究繇做酾任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并寝示了谢意。 磷究髅羁秘齄专 瞒删年万篾够强 关于论文使用授权的说明 本人宠袅了解淀耀农潼大学骞关嫖整、嫒建磐使论文夔黧定，黪：学校鸯蔽 僳餐送交论文的复印彳串和磁盘，允许论支被查蠲霸傍鼹，可敬采趱影霹、缩印或 扫描等复制警段保存、汇编学德论文。同意沈阳农掀大学可以用不问方式在不同 媒体上发袋、传播学位论文的内容。 傺密盼学位论文在解密聪应遵守此协议) 研究生签名： 擀蔫 旨雩闻： 2 0 6 6 年月侈目 孕溪签名：嘲、祷瓣麓：j 弹丢筝鑫霆i 銎 沈阳农业大学硕士学位论文 第一章前言 一、恶臭及恶臭污染现状 随着人类社会的不断发展，生活水平的不断提高，原有的大气污染防治工作和研究 远远不能满足人们在环境质量方面的要求( 姜安玺等，2 0 0 2 a ) ，人们对各种异常气味 造成的不满情绪和控告事件( 案例) 不断增加。恶臭作为重要的环境公害已经为当今世界 所公认( 王继宗，1 9 9 4 ) ，尤其是对生活质量要求较高的西方国家，关于恶臭的投诉案 件己经仅次于噪声污染，在美国，恶臭事件约占大气污染事件的6 0 。1 9 9 5 年4 月至1 9 9 9 年3 月日本进行的一项调查报告表明，在各种公害的诉讼案件中，恶臭仅次于噪声而居 第二位。日本于1 9 7 1 年正式制定了世界上的第一部恶臭防治法。 恶臭污染是指能引起人们嗅觉器官产生多种多样臭味的物质。恶臭是7 种典型公害 之一( 大气污染、水质污染、土壤污染、噪声、振动、土地下沉、恶臭污染) ，严重危害 着人们的身体健康和生活的安宁与舒适。迄今为止，凭人嗅觉感知的恶臭物质有4 0 0 0 多 种( 金至清，1 9 9 7 ) 。散发恶臭气味的化学物质主要有硫化氢、硫醇类、硫醚类、氨、 胺类、吲哚类、硝基化合物、烃类、醛类、脂肪酸类、酚类、酮类、醇类及有机卤系衍 生物等( 李国发、黄翠花，1 9 9 6 ) 。 ( 一) 恶臭污染的危害及恶臭的特点 恶臭对人体的危害主要表现在以下几个方面：( 1 ) 危害神经系统。长期受到一种或几 种低浓度的恶臭物质刺激，首先使嗅觉丧失( j a np a c a ，2 0 0 1 ) ，继而导致大脑皮层兴 奋与抑制过程的调节功能失调( m o 堰a n k t ，1 9 8 5 ) 。有的恶臭物质，如硫化氢不仅有 异臭作用，同时也对神经系统产生毒副作用。( 2 ) 危害呼吸系统。当人们嗅到臭气时， 会反射性地抑制吸气( p e d e r s e npp v e r i f i c a t i o n ，2 0 0 5 ) ，妨碍正常呼吸功能；( 3 ) 危 害循环系统。如氨等刺激性臭气，会使血压出现先下降后上升，脉搏先减慢后加快的变 化。硫化氢还能阻碍氧的输送，而造成件内缺氧( l g m e n e s t nj w ，l i uj x ，2 0 0 2 ) ；( 4 ) 危害消化系统。经常接触恶臭物质，使人食欲不振与恶心，进而发展成为消化功能减退 ( p a t n in i ( ，k i n s m a nr g ，1 蚰7 ) ；( 5 ) 其他危害。恶臭会使内分泌系统的分泌功能紊乱 ( b h a m b a i l i ，e ta l1 9 9 6 b r e 蛐e n m kj a r n e s a ，2 0 0 0 ) ，而影响机体的代谢活动。氨和醛类 对眼睛有刺激作用，常引起流泪、疼痛、结膜炎、角膜浮肿。长期受到恶臭的持续作用 会使人烦躁、忧郁、失眠、注意力不集中、记忆减退( r o s e n b e r g m d m c c 山1 0 c h 会使人烦躁、忧郁、失眠、注意力不集中、记忆减退( r o s e n b e r gm a n dm c c 山1 0 c h 第一章裁言 a g ，1 9 9 2 ) ，从丽便学习和工作效搴降低。 ( ：) 怒赛污染的特点 1 测定困难 怒奚浮染良心遴影嫡为主要替衽，援撩懿浓凄裁茸傻人不捷，并嚣测定 豢翳难。 目前还没有全面评述恶臭的可检测性、强度、厌恶度及性质的简单测定方法；恶臭污染 存程定羹和定径上游露难，崮予恶奥污染憝一稀混合污繁，大约青几百静之多葚至上千 釉化学物成，但其中仅仅l 鼽2 化学物是恶嶷物质( y - l i u ，2 0 0 3 ) ，甚至虢葬知道哪凡 静鼹恶臭物质，也檄难确定惩臭污染的味鹰阃恶臭物质的关系。定量上存在困难，这些 或掰上予麓瑟臭物壤豹摄低浓度可驭达到+ 亿分之一竟的窳平，这些臭气物震豹气体标 准样晶是不能衡刹的，一些化学成分非常低的浓度表现浅的缀强的刺激性气味特授， 最终静结暴是导致分辑缍聚饕鬻不霹靠。 2 评价困难。糕臭污染源多为常见、局部的无组织排放源。污染多为短时间、突发 往的。难予捕捉，簸豆扩散方式复杂，所戳现在还没有一释公试豹瑟寞译价方法。 3 。治理爨难。繇臭给人的感觉爨与对人的刺激蹩的对数成正比。即使躲臭物震去除 了9 0 ，人的感觉认为只去除了5 0 ( y = l i t l ，2 0 0 6 ) 。 二、恶臭物蒺熬来源 ( 一) 恶奥污染的来源 瑟炱污染源分布广，大体可分麓工鼗浮染深( 懿污承处遴厂、造纸厂、印刷厂簿) 、 生激污染源( 如愿掰、卫生阍、垃圾潍敦物、下水避等) 和体秘瓣染源( 如脚臭、艘舆、 日嶷) 等三焱。在养猿场、肉食晶加工厂、生活垃圾处理场等设施的生产运行过程中， 蠢是震、l 嚣膀积碳瘩纯会秘譬在获拳【藏努载条箨下颦e 让分勰嚣影戏最终产物熟过糕审， 都不断产生醇类、醛类和脂肪类等不完全氯化的恶臭物质。而在石油工业、化学工业、 掾胶王韭、冶金、造纸拣焦帮农药生产等行整，备释天然树糖或豫王合袋产鑫在嬲工、 生产或储存、运输过程中的正常排放或意外事故，郝可能向大气中排放大凝恶奥物质， 工池上，造纸工盈落有严羹的大气污染簿鼷。蕹统计，每黛产一魄亿学纸浆，将向大气 彝 赦的废气中各秘禽硫气态物质大约含硫s 8 公斤( 徐跷零等，2 0 0 5 ) 。瑟炱硫化糖气 体污染是制浆工渡对大气污染的曹螫特 芷。在污水她理厂也产生大整难闻废气，菇主要 致受成分遐禽馥织会魏，测定b a t o nr o u g 的污永处理厂中不嚣丽节熬骧系恶臭气体组或 与禽量( 姜安玺，2 1 ) 。 2 沈阳农业大学硕士学位论文 裹1 18 a t 鼢u g 的浠水处毽，中硫系恶粪气体组成麓禽垂 t a b 。l ls 蝴g e 抒e a 舡1 1 始lf 酶t o r yc o n s 嘲u t ea n dc o n t e n to f s u l 如ro d g a s 纽b 缴睨r 0 u g 硫化物名称硫化物古赞( u g s 几浓度单位) 蘸证辍 a 矗) 甲硫簿( 孵) 甲硫醚( d i ；l s ) 二硫化碳( c s 。)o 0 0 6 4 5 7 从表l 一2 数据可以看出，硫系悉臭气体猩臭气的组成中占有很大的芘黎，同时海水 楚囊厂逛是繇吴污染熬主要来源。 表1 2 恶臭物膜的主溪来源 零8 魏。l 一2 t 魏el l l 8 主ns o 挂r e eo f 专量l e | l l 爵p h i t 主s 毡n do 魏毪r 氇e 专e ro f 羹8 l o 露o r 恶臭锄质名称主要来源臭味性菔 磕纯巍牛皮纸浆、炼涟、炼焦，磊豫、煤气、粪使处壤、鞴激经受璃骚气嚷二硫纯磺静生产或自# 工 硫醇类牛瘦纸浆、炼油、煤气、制药、农药、台成楗艨、赍成纤维、橡胶 硫醚辨牛皮纸浆、炼油、农药、垃圾处理、生活污水下水道 氨 胺类 霉l 鲦粪 硝罄 烃粪 醛类 脂肪酸类 游焦、粪蠖艟瑾、辩类趣工、容整锤券 水产女e 王、枣产加王、皮革、学胶 粪傻箍理、生滔污承簸建、炼焦、巍类蕊港、屠宰黢鼙 化台物燃料、炸药 炼淮、炼攥、石油纯芏、电石、纯雅、内燃梳摊气、油漆、辩粼 炼油、石油他工、暇薅、蠹燃执排气、垃圾处理、铸造 烂洋葱昧 蒜臭味 蘼窦刺激性 粪臭 索l 激魏 刺激性 牵i 激健 刺激性 石油化工、油脂加工、皮革制造、肥皂、合成洗涤帮j 、酿造、制药、香料牵激性 食耪腐避、粪谨娃理 醇类 嚣油化工、浊脂加l 、皮革谁4 遗、肥皂、合成材料、酿造、转产艇王黔类刺激性 溶 含卤索的宥物 台成树脂、台成橡胶、溶剂、理j 火器材、制冷剂刺激雠 兰、图内外恶臭污染治理研究的现状 ( 一) 禽羚瑟类海染治瑾矮灸戆褒羧 3 第一章翦言 1 恶臭污染测试方法的研究 目前，在世界范围内恶臭污染测试方法主要有以下两种：仪器分析法；把人的 嗅觉作为监视器来测定臭气强度的感官分析法。 2 恶臭污染的环境影响评价研究 由于恶臭污染是大气中恶臭物质作用于受体的结果，它的形成和危害是由恶臭物质 的浓度及其作用的时间决定的。恶臭物质在大气中扩散所需时间短，瞬间浓度高，并受 气象、地理等因素的影响。因此全面、准确、客观的评价恶臭浮染对环境的影响育相当 大的困难，国外的专家学者对此展开了大量研究，并建立了许多大气扩数模型和统计微 分方法。在应用这些扩散模型时，只需输入一些参数，通过模型运算，即可评价恶臭污 染源的影响范围和影响程度。 3 恶臭污染控制标准硪究 美圜在2 0 世纪7 0 年代将恶臭气体不纳入空气污染物之中，寻找其中原因，是由于 当时缺少有效的仪器来确定恶臭的浓度( 薛玉眷等，1 9 9 0 ) ，在此期间，几乎没有发表 相关文章，美国科学家几乎放弃了对恶臭的研究。困美国一样吕本在这方褥的发鼹也缀 缓慢( 加藤龙夫，石黑智彦，1 9 9 2 ) 。与此相反，大约在2 0 世纪8 0 年代，欧洲的发展已 经领先世界一步，荷兰、德国和法国先后推出了自己的恶臭污染的测定方法( y 孤r ， l i a n gd - t ，2 0 0 3 ) 和控肯8 方法( 任爱玲等，2 o ) 。1 9 8 4 年，澳大利亚成为了世界上第 一个应用恶臭的测定和空气扩散模型来控制恶臭的国家( 石磊，2 0 0 4 ) 。曩前各国豹标 准化研究主要有以下两个方面： 恶臭分析方法和仪器设备的标准化研究： 恶臭物质浓度控制标准的制定； ( = ) 我国恶臭污染研究的现状 我国恶臭污染研究有以下特征。 蓠先，由予我困经济迅猛发展，工业布局不尽合理，构成恶臭污染源的既有化工厂、 制药厂、烟草厂、养鸡场等，又有排污河、污水处理厂、垃圾掩埋厂，它们彼此交错， 瓦相干扰，造成污染物种类繁多( 王帆等，2 0 0 3 ) ，使我国怒臭污染成因十分复杂，因 此恶臭污染研究面临诸多问题。 其次，恶臭污染治理在我国是一门新兴学科，目前虽然有部分大专院校、研究单位、 大型工厂企业等部门开展了有关恶臭污染的研究( 郑士民1 9 9 3 1 ，但限于研究手段的落 4 沈髂 农业大学磺士学位论文 鼯，惩臭污染物本鸯静复杂程，不少礤究还处子摸索阶段，研究的澈滋还不够广阔，磅 究的芋段还肖待提巅。另外，我强恶奥污染研究信息交漉逐不够畅邋，缺乏必要匏惩臭 污染学科的学术交流。 最莲，筏鼹瑟炱污染磺究方覆中慰狳臭娥理熬磺究还不够深入，惩臭污染怼天体蔻 害研究等微观和基础研究还很匮乏。我国恶嶷污染研究还处于起步黔段，还霄缀长一段 籍娶建。 四、生物脱奥技术概述 目前，处理恶真采用的方法有三大类：物理法、化学法和生物法，上述处理方法各 毒萁使袋点。黠予大滤塞、低滚凄麴挥爱瞧窍提滚气，蠖鼹穆理巍诧学方法廷臻存农授 资大、操作复杂、运行成本蕊豹阀蹶( 林琳，2 0 0 2 ) 。上世鳃5 0 年代厝期发展起来的生 耱麓嶷法，该方法鲶淫效率辩、无= 次污絷、所需设备麓攀矮子搡僚、费蘑低豢露繁理 维护方便的特点( 谢冰，1 9 9 7 ) ，憝滁臭治瑷的一个发展方向，已缀成为许多国家释臭 污染防治应两的主瀛方法( 饕安装，2 0 0 2 b ) 。 生物残奥法是攥测是微嫩物慰恐嶷物霞髓分解搀爆( 李濑建等，1 9 9 6 ) ，馒之甄纯 为最终产物，从而遮到无臭他、无密化的一种方法( 郭静，黄炎歆等1 9 9 9 ) 。对于有机 恶臭娥分，燮镌巍臭蟪最终产甥燕二鬣稼羰秘承；慰予羲类蒜奂袋分，在舞畿条赞下被 氧化分解为元素硫或硫酸根离子( 骆梦文，1 0 8 9 ) ；对于胺类这样的含氮恶巍组分，剥被 襞稼藏分解戏驻醛酸擐离子藏磷酸滚离子蔼撩淫至绥憝俸餐。峦予巍傀努解，蹶查躲绥 施一方面获褥了生长所需的熊量，舅方面获得细胞增减所必需的绷胞物质，从而维持 了缅施的芷常生命活渤。 ( 一) 生物赕奥枧理分板 繇臭( o d 凹) 与探发性有机物( v o l a t i l eo r g a n i cc o 呻o u n d s ，v o c s ) 生物处理技寒 戆过程卡努笈袭( 瑟聚磊，2 e 0 2 ) ，箕避程裁爨瞧在探索之孛。逶过分辑疆及试验秘炎， 一般认为生物净化可以概括为3 个掺骤：( 蕾先将部分气枢转化为波相的过程( 即出 气穗扩鼗舞滚穗) ； ) 溶熬予滚臻中豹残分在浓度麓懿箍麓下述一步扩散至绸澹整耱 生物膜，进磷被其中f l 勺微生物捕捉并设收，不溶于水酌臭气成分附着在微生物体外，由 微生物的稳外酶分解为哥溶髋物质瓣渗入缅脆；( c ) 送入徽艇物体内的成分猩其自辫静 代谢过程中羧作必能源积营养甥质避行分解，经生物化学凝应最终转化为光害的物质 ( 陈飞等，2 0 0 4 ) 。 s 生 第一牵藩言 生搦麓炱研究包括两个方蠢：一是工艺形式及运行参数豹磺究，二是对麓奥檄生物 龄研究( 寰娟，2 0 0 0 ) 。= 耆相辖褶戚，双脱昊工艺靛发展，哥醴看出脱炱馓生物静发震 过程；聪鼗臭擞生耱懿疆究，可以攘深辩璺三锈脱臭棍理的试识，推动脱类工艺瀚秘究， 其礤究状况瞧霹反映臻生戆聪炱抟磷究承乎。采用壤过滤法时，用于黢臭熬微生耪丰 要是土壤微生耪等背景藩群。赡着对微生物脱嶷枫理静认识，活性污混逐溃被应瑶手恶 臭脱除中，翻时也产生了诸如活性浮裎渡曝气吸收法懿涟嘏吸收工芑( b n 搬a 拄k e t ， 2 。 拳氧气 液膜夕 、霎塞物二发 7 l 匝 。- t 物 _ 圈1 1 生物除奥技术的机理 f i g u r e l 一1 m e c h 姐i 8 m 。f b i o d e o d o r ( 二) 生物脱奥法的优点 自8 0 年代以来，已有各类微生物脱臭的装置和设备运用于冶金、石油、化工、畜牧 业和污水处理厂，并取得了较好的效果。虽然生物脱臭法的历史还较短，部分工作仍在 试验阶段，但由于其具有优于传统方法的优越性及安全性，发展潜力巨大，因而具有相 当广阔的应用前最。同传统物化处理方法相比，生物法具有许多方法无可比拟的优点。 ( 1 ) 生物脱臭一般将硫系、碳系、氮系等备种恶臭成分，以及苯酚、氰等有毒成分 氧化和分解成c 0 。、h 。o 和h 。s 矾等物质。通过过滤、曝气、洗涤等人工创造阿环境，进行 人为的控制与管理，因而可避免成减少二次污染。( 2 ) 生物脱臭法是以溶解性的恶臭成 分作为生物体内的能源，只要使微生物与瓣臭成分相接触，就可以完成氧化和分解过程。 沈阳农业大学硕士学位论文 与理化脱臭法相比，微生物生长适宜的澡度一般为2 0 4 0 ，接近常温，因此生物脱臭 过程一般勿须加热，不仅可节省能源和资源，而且处理成本也比较低廉( 李琳，刘俊新， 2 0 0 1 ) 。( 3 ) 只要控制适当的负荷条件与气液接触条件，可遮至0 极高的脱奥效率。( 4 ) 只要设置诸如生物过滤器、曝气槽、捕集嚣等生物脱矣装嚣较为简单。( 5 ) 生物脱臭的 微生物通常是在低营养条件下进行的，所生成的剩余污泥少( 唐景春，赵艳通，2 0 0 4 ) 。 综上可知生物法处理恶臭的工艺设备简单、管理和维护方便、能耗少、投资及运行费用 低，且去除效率离，尤其适合低浓度臭气。这些优点侵它的研究发展很快，成为恶臭治 理的重要发展方肉。 ( 兰) 脱臭微生物研究 脱臭微生物是生物脱臭反应的催化剂，是生物脱臭核心，脱炱微生物的研究是生物 脱臭的重要闫题。恶臭气体的处理大多是在开放的环境中进行的，因此，反应器中的微 生物种类繁多。一般主导l 乍用是细藏。系统内细菌是初级降解者，降解恶臭污染物。一 般采用污泥准肥经驯化后得到。但是驯化时间可能要一周到几个月不等。也可通过富集 培养能离效降解菜种恶臭污染物的菌种添加到脱炱背景菌中，可以缩短鞠化时间。主要 降解恶臭污染物的菌种见表l 一3 。 表1 3 主要恶奥污染物降解菌种 t a b i - 3 m a i ng e r i n so f o r d o r o l l sc o n t a m i n a t i o n 日本有学者通过对填充塔型生物脱类装置的研究，提出了奥气的限速阶段去除模式 第一章髓言 ( g q i d o 砸t l1 9 9 0 ) 。按照这个模式，可以试为对蓠浓度恶炱气体鹣去除，繇臭秘震麓 生物分解为生物聪臭过程豹黻逮除段。因此，如果从生物学角度进行研究褥到赢效工程 菌，俄微生物时恶臭物质的去除能力大为提高，那么必然会健生物脱裳技术效率大为提 蹇。弼瓣魏良髂王程藏毪会对蓬蘸认为难戳生纯整理涎惩臭物凌毫良好熬去狳犍。扶毽 前国内研究情况来看，主要集中在工艺的选择、运行参数及处理效果的探讨，在这方灏 俸了一定懿工季筝；掰采稿静徽垒耪都怒壹搂黻活馁海淀弱纯。藏8 e 年代孛期开始，镑 对特定恶臭污染物的离效脱炱蓠的先厝发现，并应用予实际脱臭系统的背景鬻群落中， 可默彤藏脱臭效率更掰的优势蘸群落( 王修镳等，1 9 9 5 ) ，虱外盼许多疆究都蔗从不麓 生境中分离到能代谢硫系恶炱物厦的藏种接种子生物脱臭器中用来处理环境恶臭气体。 尽管对生物脱舆工艺方面研究取得了较好成果，但是对脱嶷徽生物筛选方面较为滞篇， 戈荚瓣嵩效懿麓臭微生魏的辩选，瓢释辩裁7 糖炱技术避一涉发展，照魏本课题将开震 此方麟的研究，为新溅生物除奥剂的纤发研究奠定坚实的理论基础，为微生物除臭剂的 开发与盛麓开粒薪黉鬻。 ( 四) 主要生物脱奥方法 福由丈二将开发的生物麟臭技术遴行了麴续( 福由丈二，1 9 9 l ，匿l 一窑表示了校 据微璧物枣在状态的分类结果。固穗激表示微生物附麓生长予固态载体上，滚相型表示 微生物分散予液体中。固褶型即所谓的生物邀滤法，主壤生物处理法、生物堆肥发酵脱 臭法、涎炭脱炱戈致袭( 淀培蹋2 5 ) ；强人工方法将微生貔固定手填辩、并填兖子塔内， 使通过的臭气脱除的填充塔式生物脱嶷法也鼹圊相型，液相烈蹙用活性污泥釉有效微生 耪藩葬滚秀黢嶷渡，裰据气钵渡露静分散不蹲分兔液糕分散鹫秽气鞠分数羹，其中瞧分 散型茹洗涤式活性污混法为代表；气分散型以曝气式活性污溅法为代袭。 填充式生物脱臭法和活髓污淀吸收法。壤生褥处理法韪使瑟炱气体鑫下禽上通过 壤藤中存在豹土壤胶粒及季中类繁多驹细菌、放线菌、霉菌、豫生动物、藻类等微生物 的吸收、降解过程达到处理的目的。堆肥发酵脱炱法戳污混、城市垃圾和禽肖粪便为艨 辩，缀好氧发酵、熬处理嚣戏，把堆鼹覆盏客臭气发苎 三源绒感日处，竣集中遴裂聪臭装 置中脱舆。填宽式生物脱臭法是依靠辍长在惰性载体e 的微生物来处理恶臭成分的系统 强z 黜硅，2 0 0 5 ) ，瑟翼气钵鸯下露上穿过装纛设瓣檄奎裙壤瓣懿壤充塔( 诲景文1 9 3 ) 。 活性浮泥吸收法是先将恶臭成分转移楚水中，然后再对被污染的水进行活性污泥法处 瑾。 嚣 沈阳农业大学硕士学位论文 图1 1 2 生物脱臭技术的分类 f i g u r e l 2c i a s s i f yo f b i o d e o d o r 五、硫化物的产生及危害 ( ) 硫化物的产生 台硫化合物是许多生活或生产恶臭源的主要致臭成分( 何晶晶，邵立明，1 9 9 8 ) ， 硫化物的产生有自然因素和人为因素。首先，自然界中硫有三态，单质硫、无机硫化物 及含硫有机物。这三者在化学和生物作用下相互转化着，构成硫的循环。在这个循环中， 一是含硫的有机物转化为硫化物，例如：变形杆菌将半胱氨基酸水解为氨与硫化氢。二 是无机硫酸盐的转化( 异化硫酸盐还原反应) ，例如，在厌氧反应酸化阶段，硫酸盐还原 菌将硫酸根还原为硫化氢。其次，人类生产活动加速了硫化物的产生。随着人类对自然 资源的开采与工业应用，在许多生产过程中，产生了大量的硫化物。再如石油精炼、食 品加工、造纸及处理含有高浓度硫酸盐的有机废水过程中( t s c h u n g ，2 0 0 3 ) ，会有大量 的硫化物生成。有的以h 。s 的形式存在于工业尾气中，有的以s 2 啊的形式存在于废水中。 它们之间又可以在水溶液中发生电离反应相互转化，但无论它以哪种形式存在都能对人 类环境造成危害。 ( 二) 硫化物的危害 在空气中的硫化氢对人的危害见表1 4 。 9 蚤一麟 燕一章蘩亩 表 一瘁举同浓度的硫亿氢对入熬惫害 t a b 1 4j e o p a r d i z eo f d i 腩r e n tc o n c e n t r a t i o ns u i 缸e t e dh y d r o g e nt oh u m a l l s 硫化氢是一稀有炱鸡蛋气味的溉包气体，它从含肖硫化物的凌水中扩散到空气中， 潮馊极低的浓度媳会使人感觉到不舒服，并曼隧风扩散，波及范疆缀广，所以已经成为 大公害 王辍，2 瀚4 ) 。酸继秘气髂被蔽浚蘩箨内会辩殍稷系统、疆环系绞、灌倦系 统和神经系统造成不同程度的损害，有资料表霸长麓按黻硫亿氢气体会造成粹经系统紊 乱。因此，我国法律规定在居民隧批s 气体的最麓含量不能超过o o l m g 群，工作场所的 h 2 s 气体的最高食嫩不自g 超过l o m g 醴，城市煤气中h 。s 气体的最薅含量不8 超过2 峨一。 ( 三) 蘸 乏氢豹瞧袋 硫纯氢楚巯髻二耪中酶气俸形式，京楚释无色气体，矮有特异懿嶷鸿器气昧。它可 以溶于务种波体巾，如水、乙醇、我醚、碱性碳酸盐和碳酸氢盐溶液等。攘p l 德为中性 朐水中，能溶解1 9 硫化氢的水量随濑度的变化而变化( s s c h a 如2 0 0 3 ) ( 见栽l 5 ) ， 溶解予水中的硫钱氢以s 。、鹬一和磁s 三静形式存在，冀中气俸在水溶液豹气一滚赛面与 气态夔健氢或动恣乎褥。露套汞滚滚审菝下嚣方式奄亵： h 2 s 一时h s 一- 2 f t 十s ” 此反应式中第级电离平衡常数k 1 1 1 0 。，由于硫化轼电离产生氨离子，所以水溶 液的p i 谴对其电满产物影响撮大。l l 承能溶解豹硫亿氮气体随溢度的交佑情况 表 嗡不同瀣度硫建氢的漤解痉 t 砖1 5 t h es o l u b i l 酊西s 糠妇e t e d h y d r o g e 娃融t h e d i 触n t t e 珏零e r 峨l 端 六、生物脱爨技术展望 2 0 建纪8 0 年代淡亲，整器上激经骞各粪镦皇褥除炱熬装鸶翻设备开始逶臻誉鼗照 除臭技术中，并取德呢显效果。我黼在这方面的研究超步较晚，到2 0 世纪8 0 年代末 年代初才开始有这方面的试验研究，目前仅有少量报j 麓。 1 0 沈阳农业大学硕士学位论文 从2 0 戢纪8 0 年代中期开始，世爨上针对特定恶臭污染物的离效脱臭微生物先屠被 发现，应用于世纪脱臭系统的背景菌群落中，可以形成脱臭效率更高的优势菌群落。 随着对生物净化废气的研究不断深入，人们开始克服自然困素，强亿脱炱系统控制 能力。由原来的开放性处理装置逐步改进为封溺型装置，进而带动滤料的研究，逐步出 现了改性活性碳、改性硅藻土、泥炭、纤维球、沸石、珍珠岩、活性污泥等滤料( 刘波 筹，2 0 0 3 ) ，这些滤料不仅使用时间长，且具有较高的微生物容纳能力。部分滤料处理 达到徽好效果。 生物脱臭法研究霈要加强的研究课题有： a 扩大臭气物质生物脱臭的范围。硫系臭气物质、氮系臭气物质、低级脂肪酸等 的生物脱炱研究较多，其它臭气的生物脱奥需要进一步研究。 b 复合臭气的生物脱臭技术研究。多种恶臭物质混合物的生物脱炱特性、工艺条 件研究。 c 高性能生物载体的选择。开发易于微生物附着、持水性好、通气阻力小的填料。 d 脱臭微生物的分离、霉l l 化、培养和应用技术。 七、选题依据、技术路线和本课题研究的主要内容 ( 一) 选题的依据 我国是世界上蛮禽养殖业发展最早的困家之一，今天已经成为我国的一个较大产 业，随之而来畜禽养殖造成的环境污染也就变得越来越严重( 陈述安，黄为一，2 0 0 2 ) ， 从丽弓l 起了入们的广泛关注。近年来畜禽污染呈现以下特点：首先由于畜禽养殖从分散 的农户养殖转向集约优、工厂纯的养殖不仅畜禽粪便污染量大幅度增加( 郭芳彬，1 9 9 8 ) ， 而且在各地出现许多类似于工厂企业污染的新的大型污染源。其次由于集约化的程度越 来越高，专业化特征越来越明厦，畜禽粪便乱堆乱放的现象越来越严踅( 汪莉，2 0 0 2 ) 加 重了环境的压力。 2 0 0 1 年全国蛮禽粪便年排放量已达1 8 8 4 亿t ( 吴淑抗等，2 0 0 3 ) 相当于工业废弃 物年排放量的3 4 倍，对环境造成了严重污染，并成为阻碍禽畜养殖业可持续发展的重 要因素。由畜禽粪便产生的嶷气成分复杂，硫亿氢和氨是主要成分，这些气体进入大气 盛会增加生态系统的受荷，还会严重恁害人体健康，对呼吸系统、内分泌系统、神经系 统及心脑血管系统会造成不同程度的损害。某些国家较早地就开始了该方面的研究，对 恶炱实行专颈立法，有关除臭技术的研究，已经成为无公害畜禽产品生产中的一个重安 第一章前言 鹃繇节，嚣藏，考关瓷禽粪倭的处理、除嶷援术已经簸菇磷究燕熹。 柱污永处瑷厂和诲多工业农业生产过程巾都会产生大量溅闻的废气，其中主要导数 惩臭豹成分怒含硫诬合裙。这些秘质浆唉溺德极低，严重危害入体的健藤 子海震， 2 0 0 4 ) 。物理化学法虽然可以治理高浓度的恶舆污染，但对十万分之几的低浓度恶臭污 染，麟除效率不高，黹且会造成二次污染。乖j 藤微生物的生秘代谢活动脱除废气中低浓 度污染物，能够降低处理或本，不会遗成二次污染。涎年寒默美、旦本对生物除臭开展 了广泛的研究，在城市污永处理厂中也有一些应用实饲，取得了较好效果( 心井纪男， 1 9 9 2 ) 。8 0 年代寒，我国孝开展生物除臭豹磷究工作，毽多爝隈予改避生物豫臭方式觏 工艺路线上。嫩物除臭的主体建微生物，然而有关生物除臭的微生物学研究却还处于初 级羚段。 谯恶臭气体中硫化氮气体是最为常见且影响广泛的硫系恶奥污染成分，硫化氢为笼 色显其窍褥殊懿臭薅爨气昧熬蜀爨气锩，劳基爨蠢裁激瞧纛赛感毪，毙耋l 。9 ，当窆气 中达到4 3 4 5 + 5p p m 对，将会发生爆炸( t t s 铷滩g ，2 0 0 4 ) 。磷亿氢溶予水，冀水溶波患 弱黢後。缳浓发貔骧稼氢，霹 鬟零l 起耱经珐熬綮嚣、与氧往蘩缭魏色豢氧位酶孛匏三徐 铁离予结合，造成组织缺氧。浓度过离时，会使评吸中枢麻痹，甚至窒患死亡( s u a r e zf k e t 癍，2 0 潞) 。蠢静国家法律藤定，畜会空笺蘸纯氢懿疑高含羹不黢越遗l o p p 壤。我嚣舅 动卫擞方面要求空气中硫纯氢气体含嫩最高不能超过6 6 p p m ，低浓度的硫化数即具有强 燕静慧炱气睬，唉瓣镳为0 。o o l p p m 。 ，主物脱炱的研究包括两个方面：一是工艺形成及遮行参数的研究；二是对脱臭微生 物静研究。从蹯前的情况蓍，黼雨静轿究主要榘中在工艺静研究、运行参数及缝瑾簸栗 敬探讨；但对脱臭徽，生物豹磺究遴寒鼹开，所壤用的微生物都是直接以活性瓣泥拽躞珊l 亿( 彭清涛，2 o ，) 。在国外，随着辩脱臭微生物在处理中的认识加深，为了提高恐炱 生物处理效事，已经羚始了高教怼臭微生物麴赡选、壤葬和磷宠工作。从2 0 矬纪8 0 年 代中期开始，世界上针对特定恶臭污染物的离效脱臭菌先后被发现，应用于实际脱臭系 统豹鹜紧蘩群中，霹璐形残戴嶷效率烫褒懿挽势蓑群薄( t t s e 巍h # 舀e 。c 曩o ，r w 融辫 2 0 0 4 ) 。 瑟羲，国睫垒物稼嶷爱慕翅魏擞裳耱多寒滚予塞然嚣麓，麓撩攀| 化 圭锺嚣簧a 令麓 期至几个月的驯化期，才能投入使用，但总体代谢选择憔和键效微生物比例仍较低，单 霞体积麴楚瑾受蘸不糍。因我，广泛簿选离散滁臭蘩，瓣冀生镑学蛰瞧避季亍深入磷究， 对于撮慧经济效益和环境效蘸具有重臻的理论价值和实践意义。 二) 技术籍线： 鎏黧壅些奎兰鍪主兰篓婆塞 本试验的技术路线觅图l 一3 。 l l选择蘧券滚1 = ：。 | 除硫纯物效慕试验h酸他锈 蓬。l 鬻1 本试验的接术路线 f i g u r e l 一3t e c h n i cp a _ 出o f t h oe x p e r i m e n t ( 兰) 零论文研究的主要内容 ( i ) 黢骧藩赘薅选； ( 2 ) 脱虢萤斡鉴定 ( 3 ) 脱硫菌对于硫化物降解特性的研究； ( 4 ) 避健脱硫菌的培养基缀成及培养条件优化研究； 沈朝农业大学硬士学搜论文 第：章脱硫菌的分离和筛选 本章主簧进行脱硫微生物的选育，制定筛选( 包括菌种初筛、复筛、静集祁纯亿) 方案，邋过澍榉菇( 薪鳟璃粪、灞髅污混霸排游习凌水) 避行大曩麴销选工作，筛选爨 黪够降解骧他躲鹃微生锈蘩转。 一、材料和方法 ( 一) 试验仪器 压力蒸汽消毒器辽宁省铁岭昙医疗器械厂 s w c j 2 f d 医用型净化工作台苏挣集团安泰公司 p m 1 0 a d s 万自显微镜翻本 鞭弘c 嫩s c r 2 润e 冷冻商速离心梳 鞋妇矗c h ib k ic o ，l 雕。，瓢k y o 却a n p h s 2 5 e 型酸度喜十上海雷磁仪器厂 壬s 憾温承浴摇臻中科院武汉科学仪器厂 玎7 霹一l 鍪赭体管鞠动懂温干僚箱浙江余姚低塘憾瀣箱厂 7 2 2 先糨分光光度计山客商密分辑铰器公司 ( = ) 培养基 菌种初筛培养蒸： i 缎嫠培养基缎藏 g 几) ：k 氇p 毯2 9 ；爨自黥l s 。豫；牛痰膏3 o g ；酵母膏3 o g ； k 8 擞p 貔1 2 h 2 02 + o g ；n 龋l3 豫ln 羁皇s 热l o o g n a 2 s ( 5 m 璎o l l o 姻o l 1 5 嘲o l 一2 0 喇o l ) 逐渐增攘。簿一7 。g i i 放线蓠培养蒸缢成 g 鹰) ：霹溶链淀粉2 0 ，键；勰魄1 罐；嚣1 0 。裾； 辩g s 0 4 7 h 弗o 。5 9 ； 【z p o t 0 5 9 ；f e s o a o o l g 。p l = = 7 。2 1 2 1 3 ，灭菌2 0 m i n 。 i i i 真菌培养熬组成( g l ) ：葡萄糖1 0 ，o g 鬻自胨5 o g ；k h 2 p o 。i o g ；m g s 0 4 7 h 。0 o 豫；n 舂c l3 + o g l 3 0 0 0 盂麴控红l o 铂l ；渊自然 l l o ，灭壤2 母鞋i n 。 露俸壤养基麓入琮鞋粉1 2 9 a ( 三) 脱硫菌鼢筛选方涪 溶液中【s 2 - 浓度溅寇：骥量法 菌种的分离；稀释平板法和平授划线法 第二章脱硫锗分离和筛选 ( 四) 菌种的来源 广泛的从富含硫及硫化物的生境采集样品：从满堂河排污口、河底污泥和长期存放 鸡粪的粪堆底部壤。采集水样于已经灭过菌的广口瓶中，水样体积不超过瓶容积的2 3 ，把装有样是的广口瓶盖好，教入冰箱( 4 ) 冷藏。污泥使用平底采样器，土壤 采样使用灭过菌的培养皿。 ( 五) 样品的预处理 将混合样品施加于新鲜鸡粪中，调解鸩粪的p h 值与湿度，常温培养3 d ，从臭昧孵显 减少的鸡粪中分离微生物。 ( 六) 菌种的富集培养 1 脱硫菌的富集培养 越体的富集培养：混念样品接种子2 0 0 m l 萤科初筛细蓥培养基i 中，底物( n a 。s ) 初 始浓度为5 咖l 几，3 0 摇床培养，p h 值保持在7 左右。3 d 质，放置3 0 m i n 后，倒出上 层溶液4 0 m l ，加入4 0 i i i l 细菌培养綦i 。每3 d 重复一次，底物浓度逐渐从5 嗍o l l 提高 到2 0 唧o l 儿，砉到上层液相交濑，2 5 吨上层液移到装有2 5 m l 培养液c 中。加入 n a 。s ( 2 0 m m o l l ) ，继续培养，每n 7 d 进行一次( 1 0 接神) ，每曰取培莽液测量s 2 _ 的含 最及菌曩，当s ”减少明碰，表明脱硫菌驯化成熟。 2 脱硫菌的初步分离和纯化 本试验姆采用平板稳释法和平板划线法混合使用。 平板稀释分离：首先将上述采集的样品，取1 0 m l 接入事先已经灭过菌的，且内装玻 璃珠的9 0 m l 无菌冰的三角瓶中振荡3 0 m i n ，目的是打散菌胶团，使细菌娶单细胞状态分 数于水中。从三角瓶内的污泥菌悬液中分别取出1 m l 、l m l 、2 札、2 m l 悬液接入圜支分别 装有9 m l 、9 m l 、8 m l 、8 m l 的无菌水试管中，然后用4 支l m l 的移液管自4 支试管内各取豳 1 m l 水榉放入培养m ，饲入初筛培养基i 后，缓慢摇晃两下，幅度不要过大，待培养基 完全凝固后，倒器平板，放入3 0 的憔温培养室，根据不同生长对闯，分别挑取不同的 典型菌落，标记并转接准备好的试管斜嚣上培蓁备用。 平板划线分离：将稀释分离后的菌种的斜颟培养基菌苔，用平板划线法进一步纯化， 从2 4 h 培养的斜面土挑取蔼苔，在已经制作