【摘 要】
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近年来,由于工业进程的发展,环境污染的问题逐渐加重,特别是复合污染成为了现在污染的必然趋势。常见的合金制造,制革工厂,纺织产业,电镀行业等产业所产生的废水中都含有重金属Cr(Ⅵ),同时常见污染物硝酸盐。由这两种污染物共存造成的复合污染一旦进入人体或者环境中都会对人体和环境造成不可逆的危害。在过去的研究中,常用的去除水体Cr(Ⅵ)的方法有化学方法(膜分离,反渗透,离子交换和吸附法)、物理方法(吸附、
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近年来,由于工业进程的发展,环境污染的问题逐渐加重,特别是复合污染成为了现在污染的必然趋势。常见的合金制造,制革工厂,纺织产业,电镀行业等产业所产生的废水中都含有重金属Cr(Ⅵ),同时常见污染物硝酸盐。由这两种污染物共存造成的复合污染一旦进入人体或者环境中都会对人体和环境造成不可逆的危害。在过去的研究中,常用的去除水体Cr(Ⅵ)的方法有化学方法(膜分离,反渗透,离子交换和吸附法)、物理方法(吸附、膜分离法和离子交换技术)。但是这些处理方法都具有会造成对环境的二次污染,试剂购买昂贵,应用耗材花费高等缺点。而目前,应用微生物进行好氧反硝化去除硝酸盐成为了热门的水体净化方法,同时,过去至今大量的研究表明了微生物同样具有还原吸附Cr(Ⅵ)的作用。相比于物理化学方法,微生物能够更加高效的去除污染物,这种水体净化方式,不仅能够起到保护环境的作用,同时在实际应用中花费相对较低。但已有的研究在利用微生物共同去除硝酸盐和Cr(Ⅵ)的过程中仍然存在着一些问题,如硝酸盐和Cr(Ⅵ)在共同还原过程中存在竞争抑制作用;并且由于Cr(Ⅵ)的毒性对微生物具有毒害性,因此研究微生物对Cr(Ⅵ)的耐受性也成为了目前研究所重视问题。不难看出,有毒金属物六价铬会干扰微生物进行好氧反硝化,是目前工业和水产养殖废水处理中的热点问题。因此本文为对水体中的硝酸盐和Cr(Ⅵ)实现同时去除,于是从某污水处理厂中分离出了一株新的菌株,名为W26,经16S r RNA鉴定分析,命名为Stenotrophomonas maltophilia strain(嗜麦芽寡养单胞菌菌株)W26。通过一系列批次实验(细菌去除硝酸盐和Cr(Ⅵ)的性能和相互作用探究及影响因素对W26反硝化效果的影响),本文探讨了W26对废水中NO3--N和Cr(Ⅵ)的同时去除能力,并通过分子水平的分析方法(扫描式电子显微镜分析-SEM、X射线能谱分析-XPS)来研究细菌去除NO3--N和Cr(Ⅵ)的机理分析。实验结果发现:(1)菌株W26具有有效去除硝酸盐和Cr(Ⅵ)的能力,其效果是在72小时内能够去除NO3--N(500 mg/L)和Cr(Ⅵ)(10 mg/L),去除率分别是85%和92%。(2)同时,本研究还发现W26菌株具有适应复杂外部环境的潜力,包括不同的初始细菌接种浓度,碳源,C/N,p H和硝酸盐初始浓度。实验结果表明该菌株在各接种量下均能很好的去除硝酸盐,去除率均为90%左右;菌株W26能利用柠檬酸三钠生长并有效去除硝酸盐;在p H为5-11内,菌株能达优良生长代谢,对硝酸盐去除效果在各个梯度下均不受抑制;菌株W26对初始100-1000 mg/L NO3--N浓度下也具有相当大的耐受性,在100-500 mg/L,硝酸盐去除率均在80%之上,1000mg/L下细菌也能生长,只是硝酸盐去除效果不敌之前。(3)本研究发现在不同的硝酸盐和Cr(Ⅵ)浓度条件下,菌株W26能耐受Cr(Ⅵ)(5-50 mg/L)和硝酸盐(100-700 mg/L),同时实现去除,并且他们之间的去除呈正相关。W26对恒定500 mg/L的硝酸盐去除率为82%左右,对5-50 mg/L的Cr(Ⅵ)去除效率能达到95%左右;不同硝酸盐梯度下,W26随污染物浓度增加对Cr(Ⅵ)的去除率逐渐增加。当硝酸盐升高至300 mg/L以上时,Cr(Ⅵ)去除率能达到84%和更高。(4)通过N平衡过程和分子水平分析方法(SEM-EDS和XPS)证实了菌株W26对硝酸盐和Cr(Ⅵ)的还原过程,N平衡分析表明菌株W26可通过好氧反硝化去除NO3--N;SEM-EDS分析表明细菌耐受Cr(Ⅵ)而表面结构不受影响并且表明菌株能实现对Cr的吸附,XPS表明W26能够将Cr(Ⅵ)还原为Cr(III),可以推测所吸附的三价铬存在形式是Cr2O3,并且说明了参与Cr(Ⅵ)还原过程的基团和Cr还原的原因。本研究旨在为工业和水产养殖中废水的硝酸盐和Cr(Ⅵ)的去除处理提供有前途的新微生物资源。
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