混合菌株去除人工合成废水及实际废水中三甲基胺之研究课件

1、混合菌株去除人工合成废水及实际废水中三甲基胺之研究课件混合菌株去除人工合成废水及实际废水中三甲基胺之研究课件摘要 本研究希望從環境中獲得可去除三甲基胺之混合菌株，亦即從市污水處廠、工業區之廢水處廠、水性聚氨基甲酸乙酯樹脂製造廠廢水處廠與水稻田中獲得污或土壤，將該污或土壤以三甲基胺馴養後，瞭解經三甲基胺馴養之混合菌株對人工合成廢水及實際廢水(市、工業區、水性聚氨基甲酸乙酯樹脂製造廠廢水處廠之進水)中三甲基胺之去除情形。摘要 本研究希望從環境中獲得可去除三甲基胺之混合菌株，亦即前言 三甲基胺主要用於有機合成(主為膽鹼鹽製造)、消毒劑、昆蟲引誘劑、發泡劑、塑膠等製造。此外亦為化學工業、食品工業及農業

2、生產過程中產生臭之主要源，且經微生物分解後可能會產生氨氮，故含有三甲基胺之廢水未經妥善處就予以放，對人健康、生活環境與環境生態會造成重大影響。前言 三甲基胺主要用於有機合成(主為膽鹼鹽製造)、消毒劑、 三甲基胺可用物化處方法予以去除，氏學者之研究發現三甲基胺加氧照光且二氧化鈦催化下會產生CO2(g)，NCO(a)及NHx(a)的產物。學者Erley 等人之研究發現，三甲胺於Pt(111)上，是以氮上的電子和表面產生化學吸附，隨著溫提高到280K，三甲胺會開始產生解，先斷一個甲基(CH3產生(CH3)2N(a)，斷出的甲基再分解產生碳(C)和氫(H)吸附在表面，當溫提高至328K，吸附在表面上的

3、氫會開始脫附，到410K 時，(CH3)2N(a)再斷一個甲基變成CH3N(a)，甲基同樣會再解產生碳吸附在表面，氫則變成氫氣脫附出，直到444K 時CH3N(a)則會斷C-H 鍵產生CH2N(a)，CH2N(a)在溫到492K 時則會完全解成碳，氮(N)吸附在表面，氫則早已脫附，到500K 以上時，吸附的氮才變成氮氣脫附出。 三甲基胺可用物化處方法予以去除，氏學者之研究發現三 學者Rappert 與Mller 等人對三甲基胺之可能生物代謝途徑得知，三甲胺被三甲基胺脫氫酶氧化成二甲胺(DMA)，再被二甲基胺單氧氧化酶氧化成甲基胺，最後甲基胺被甲基胺脫氫酶氧化成甲酸及氨氮，詳細代謝程如圖1 所示

4、。 學者Rappert 與Mller 等人對三甲基胺之可能圖1、微生物在好氧環境條件下解三甲基胺可能途徑(Rappert and Mller, 2005)圖1、微生物在好氧環境條件下解三甲基胺可能途徑(Rappe 三甲基胺用生物處方面，Calamari 等學者亦提及其他胺(50 mg/l)雖可被活性污解，但50 mg/l 之三乙基胺會抑制活性污之生長。學者殷氏等人分別從稻田土壤和城市污水處廠之活性污中分得到2株三甲胺分解菌22 和51，均能於好氧和厭氧條件下用三甲胺作為唯一碳源，生成中間產物二甲胺和甲胺，最終將其礦化。 三甲基胺用生物處方面，Calamari 等學者亦提及雖然很多學者用生物處方

5、式去除三甲基胺，但效果並想。因此，本研究希望從環境中獲得可去除三甲基胺且效果好之混合菌株，亦即從市污水處廠、工業區之廢水處廠、水性聚氨基甲酸乙酯樹脂製造廠廢水處廠與水稻田中獲得污或土壤，將該污或土壤以三甲基胺馴養後，瞭解經三甲基胺馴養之混合菌株對人工合成廢水及實際廢水(市、工業區、水性聚氨基甲酸乙酯樹脂製造廠廢水處廠之進水)中三甲基胺之去除情形。雖然很多學者用生物處方式去除三甲基胺，但效果並想。因實驗方法1.污(土壤)源本研究採用下幾處之污進三甲胺去除實驗：(1)市污水處廠之活性污槽。(2)工業區廢水處廠之活性污槽。(3)水性聚氨基甲酸乙酯樹脂製造廠廢水處廠活性污槽與曝氣槽。(4)水稻田。實驗

6、方法1.污(土壤)源2.污(土壤)馴養 將從市、工業區、水性聚氨基甲酸乙酯樹脂製造廠廢水處廠及水稻田中取回之污(土壤)，直接取適體積(土壤須先用Tween 70 萃取微生後，再將適萃取液加入)裝入懸浮生長式續反應槽(化學恆定反應槽)中，並進含同濃三甲基胺(200 mg/l-1000 mg/l)之人工合成廢水，以分別進三甲基胺混合菌株馴養。2.污(土壤)馴養3.實際廢水(市、工業區、水性聚氨基甲酸乙酯樹脂製造廠廢水處廠之進水)之處水質非常髒，則由市、工業區、水性聚氨基甲酸乙酯樹脂製造廠廢水處廠之實際廢水，先以凍心機(Hitachi 20 PR-52)於4、8000 rpm 下心20分鐘，再以極細

7、之網去除懸浮固體物(心機無法去除之部份)，接著用孔徑為0.45m 的Nylon 膜過水樣，最後再經由0.2m 之Nylon 膜和GelmanLaboratory 公司製之過頭(VacuCapTM90，孔徑0.1m)過而完成水樣的前處。水質尚乾淨則忽凍心機及網過此二步驟。3.實際廢水(市、工業區、水性聚氨基甲酸乙酯樹脂製造廠廢水4.批次實驗(1)混合族群去除人工合成廢水中三甲基胺之批次實驗首先取適體積之污，以PBM 作稀釋後，用雙光束分光光計(HITACHIU-2000)在600 nm 下調整菌液吸光(O.D.值)，以控制與反應之菌。接著取40 ml 之經馴養菌液加入120 ml 血清瓶中。然後

8、以Teflon/Silicon 之墊片加上鋁蓋予以密封後，依實驗設計加入同濃三甲基胺，並定期採樣分析。分析項目包括三甲基胺、酸鹼(pH 值)、吸光(O.D.600 值)。PBM 之成份及濃如表1 及表2 所述。4.批次實驗表1、磷酸鹽緩衝液(PBM)之成份及濃表1、磷酸鹽緩衝液(PBM)之成份及濃表2、微元素之成份及濃表2、微元素之成份及濃5.分析方法(1)三甲基胺 從血清瓶中取出之樣品先以0.22m 過頭(Millex-GV、PVDF)過後，再以微針筒(廠牌HAMILTON、型號80300)抽取液0.5L 注入氣相層析儀-火焰子化偵測器(GC-FID、Hewlett Packard (HP)

9、 6890)進三甲基胺分析。分析條件如表3 所示。5.分析方法表3、分析三甲基胺之GC-FID 操作條件表3、分析三甲基胺之GC-FID 操作條件(2)菌群O.D.600 值 菌群O.D.600 值是以單光束分光光計(廠牌SUNTEX、型號GENESYS 10)於波長600 nm 下監測而得。(3)菌液pH 值 菌液pH 值用(METTLER TOLEDO、Seven Easy 型)監測得到。(2)菌群O.D.600 值結果與討1.混合菌株去除人工合成廢水及實際廢水中三甲基胺之批次實驗結果 圖 2 為混合菌株經三甲基胺馴養後，對人工合成廢水中200-1000 mg/l 三甲基胺之去除情形。由圖

10、中可知，隨著人工合成廢水中三甲基胺濃增加，被馴養混合族群去除時間增長。結果與討1.混合菌株去除人工合成廢水及實際廢水中三甲基胺之圖2、經三甲基胺馴養之混合菌株對人工合成廢水中200-1000 mg/l 三甲基胺的去除情形圖2、經三甲基胺馴養之混合菌株對人工合成廢水中200-100 人工合成廢水中200 mg/l 三甲基胺於19 小時被馴養混合菌株去除50.4，至31 小時完全去除。人工合成廢水中400 mg/l 三甲基胺於19 小時及27 小時被馴養混合菌株去除43.4及74.7，至39 小時完全去除。人工合成廢水中600 mg/l 三甲基胺於23 小時及31 小時被馴養混合菌株去除32.2及

11、69.7，至43 小時完全去除。人工合成廢水中800 mg/l 三甲基胺於23 小時及39 小時被馴養混合菌株去除24.2及68.5，至45 小時完全去除。人工合成廢水1000mg/l 三甲基胺於31 小時及43 小時被馴養混合菌株去除57.3及74.6，至49 小時完全去除。 人工合成廢水中200 mg/l 三甲基胺於19 小時被混合菌株經三甲基胺馴養後，對實際廢水中200-1000 mg/l 三甲基胺之去除情形如圖3 所示。由圖中可知，隨著實際廢水中三甲基胺濃加，被馴養混合族群去除時間增加。混合菌株經三甲基胺馴養後，對實際廢水中200-1000 mg圖3、經三甲基胺馴養之混合菌株對實際廢水

12、中200-1000 mg/l 三甲基胺的去除情形圖3、經三甲基胺馴養之混合菌株對實際廢水中200-1000 實際廢水中400 mg/l 三甲基胺於9 小時及29小時被馴養混合菌株去除23.7及76，至37 小時完全去除。實際廢水中600mg/l 三甲基胺於17 小時及29 小時被馴養混合菌株去除35.3及72.4，至39小時完全去除。實際廢水中800 mg/l 三甲基胺於17 小時及29 小時被馴養混合菌株去除27.3及75.2，至39 小時完全去除。實際廢水中1000 mg/l 三甲基胺於25 小時及37 小時被馴養混合菌株去除34.3及76.1，至41 小時完全去除。 實際廢水中400 m

13、g/l 三甲基胺於9 小時及29小時2.綜合討 用填充活性碳之生物床去除甲胺化合物之研究結果顯示，固定化菌株Paracoccus sp.CP2 對10-250 ppm 之三甲基胺、二甲基胺及甲基胺分別有85、90及93以上之去除。 而本研究經三甲基胺馴養之混合菌株對人工合成廢水及實際廢水中1000 mg/l 以下之三甲基胺皆有100%的去除，此顯示本研究經三甲基胺馴養之混合菌株去除三甲基胺較固定化菌株Paracoccus sp.好。2.綜合討結經三甲基胺馴養之混合菌株皆可用人工合成廢水及實際廢水中1000 mg/l 以下之三甲基胺生長。2. 經三甲基胺馴養之混合菌株對人工合成廢水及實際廢水中1

14、000 mg/l 以下之三甲基胺皆有100%去除。結經三甲基胺馴養之混合菌株皆可用人工合成廢水及實際廢水中考文獻黃榮茂、王禹文、聖富、楊得仁編譯。1987。化學化工百科辭典。曉園出版社，台。2. Tang, H. M., Hwang, S. J., Hwang, S. C., 1996. Waste gas treatment in biofilters.Air Waste Manage. 46, 349-354.3. Rappert, S., Mller, R., 2005. Microbial degradation of selected odorous substances. Wast

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