苯降解菌的筛选、鉴定及其在生物滴滤塔中运行条件的研究

马若兰，张长平，刘　彬，索志诚

(1.河北工业大学,天津 300401；2.天津天药药业股份有限公司，天津 300161)



苯降解菌的筛选、鉴定及其在生物滴滤塔中运行条件的研究

马若兰1，张长平1，刘彬2，索志诚1

(1.河北工业大学,天津 300401；2.天津天药药业股份有限公司，天津 300161)

摘要：从原污水与生物滴滤塔中驯化、筛选苯降解菌，经鉴定共有4种细菌、5种真菌、4种放线菌，其对苯的降解率较驯化前提高了20%左右。将筛选得到的苯降解菌投放到生物滴滤塔中，采用均匀设计实验考察了进口苯浓度、铁含量、温度、pH值对苯降解率的影响，结果表明，随进口苯浓度的增大、铁含量的增加、温度的升高，苯降解率均呈升高趋势，最适铁含量为14 mg·L-1，最适温度为34 ℃；pH值对苯降解率的影响不大。

关键词：苯；降解；驯化；筛选；鉴定；生物滴滤塔；运行条件

随着工业的发展，大气中的挥发性有机物(VOCs)越来越多，环境污染越来越严重，有关VOCs处理的研究受到研究者的广泛关注。生物法处理VOCs因具有处理效果好、成本低、操作简便、不产生二次污染等优点[1]已成为该领域的研究热点。作者从原污水与生物滴滤塔中驯化、筛选苯降解菌，对其进行生理生化鉴定，测定其对苯的降解率，并将其投放到生物滴滤塔中运行，考察其最适运行条件，拟为生物法处理VOCs提供帮助。

1实验

1.1　菌种的驯化与筛选

1)传代实验

配制无碳源液体培养基(MS)。用量筒分别量取100 mL液体培养基置于6个锥形瓶中，编号A1、A2、A3、B1、B2、B3。用滴定管分别吸取2 mL 原污水菌液滴加到A1、A2、A3中，分别吸取2 mL生物滴滤塔菌液滴加到B1、B2、B3中，再加入10 μL苯，密封，放入恒温水浴振荡器中培养驯化。重复以上步骤，驯化n代，直至加入的苯达到200 μL。

2)平板培养实验

配制细菌培养基、真菌培养基(孟加拉红培养基)、放线菌培养基。在无菌操作室中，将上述驯化n代的两种菌液分别梯度稀释至10-3~10-7数量级，放入10个干净的干热灭菌(140 ℃,4 h)试管中。取一定量菌液划线接种到平板培养皿中，每个浓度设3个平行样。其中，细菌平板培养皿放入YQX 型厌氧培养箱中37 ℃恒温培养，真菌和放线菌平板培养皿放入隔水式电热恒温培养箱中28 ℃恒温培养。观察并记录形态。

3)纯化实验

分别统计平板培养实验细菌、真菌、放线菌种类，将其接种到平板培养皿中纯化培养一段时间，每种菌做2个平行样。

1.2　菌种的鉴定

通过镜检、穿刺、细胞色素氧化酶实验、过氧化氢酶实验、硝酸盐还原实验对所筛选的菌种进行生理生化鉴定。

1.3　降解率的测定

用气相色谱仪测定微生物对苯的降解率。

1.4　苯降解菌在生物滴滤塔中运行条件的优化

生物滴滤塔是通过逆流操作对苯进行降解的。生物滴滤塔内装滤料，营养液从塔顶流入、塔底流出，实现循环流动，在此过程中滤料上会生成生物膜；气体从塔底进入，经生物膜吸附净化后从塔顶排出[2]。生物滴滤塔每天运行8 h，从早上9点到下午17点，分别在9:00、11:00、15:00、17:00测定进口和出口的苯浓度，早晚测定水样的pH值[3]。

采用均匀设计实验[4]考察进口苯浓度、铁含量、温度、pH值等因素对苯降解率的影响。

2结果与讨论

2.1　苯降解菌的鉴定

苯降解菌的菌落形态如表1所示。

经传代实验、平板培养实验、纯化实验、生理生化实验筛选并鉴定苯降解菌，发现：

(1)1#细菌为短杆状，成对链状连接，有八字状，无分支，不规则，革兰氏染色呈紫色，革兰氏阳性菌，氧化酶阳性，接触酶阳性，不还原硝酸盐；2#细菌为单杆菌，较长，不规则，无分支，较细的杆状，革兰氏染色呈紫色，革兰氏阳性菌，氧化酶阴性，接触酶阴性，不还原硝酸盐；3#细菌为单杆菌，不规则，无分支，较短较粗的杆状，革兰氏染色呈紫色，革兰氏阳性菌，氧化酶阳性，接触酶阳性，还原硝酸盐；4#细菌为颗粒球杆状的短粗杆菌，不规则，杆状菌呈链状分布，有分支，氧化酶阴性，接触酶阳性，还原硝酸盐。

(2)1#真菌为长杆菌，无分支，较规则，革兰氏阳性菌；2#真菌为短杆菌，有丝状连接，分布较均匀，不规则，革兰氏染色呈紫色，革兰氏阳性菌；3#真菌呈丝状，有分支，不规则，呈网状分布，革兰氏阴性菌；4#真菌为长杆菌，有分支，不规则，革兰氏阳性菌；5#真菌呈丝状，不规则，有分支，呈大片网状，革兰氏阳性菌。

(3)1#放线菌为革兰氏阳性菌，杆状，不规则，有分支，有的堆在一起，有的呈短链状；2#放线菌为革兰氏阴性菌，杆状，成链，有分支，不规则，有的呈片状；3#放线菌为杆状，不规则，有分支，相连呈网状；4#放线菌为革兰氏阳性菌，呈杆状，短链，不规则，有分支。

查阅伯杰氏手册和真菌鉴定手册可得出：1#细菌为球杆菌属，2#细菌为肉杆菌属，3#细菌为短小杆菌属，4#细菌为蛛菌属；1#真菌为曲霉属，2#真菌为毛栓菌，3#真菌为白腐真菌，4#真菌为草酸青霉，5#真菌为青霉菌；1#放线菌为短杆菌属，2#放线菌为微杆菌属，3#放线菌为蛛网菌属，4#放线菌为库特氏菌属。

2.2　苯降解菌对苯的降解率

实验发现，驯化后的微生物对苯的降解效果优于未驯化的微生物，降解率提高了20%左右。因此，在实际应用中，可以通过不断驯化微生物来提高降解效果。

2.3　运行条件的优化

将苯降解菌投放到生物滴滤塔中，采用均匀设计实验分别考察进口苯浓度、铁含量、温度、pH值对苯降解率的影响。结果发现，pH值对苯降解率的影响不大，实验开始时，将pH值调到所需值，运行1 d后，pH值会发生变化，但最终会稳定在7.5~8.0之间。进口苯浓度、铁含量、温度对苯降解率的影响见图1。

从图1可以看出：随进口苯浓度的增大、铁含量的增加、温度的升高，苯降解率均呈升高趋势，最适铁含量为14 mg·L-1，最适温度为34 ℃。

3 结论

从原污水与生物滴滤塔中驯化、筛选苯降解菌，经鉴定共有4种细菌、5种真菌、4种放线菌，其对苯的降解率较驯化前提高了20%左右。将筛选到的苯降解菌投放到生物滴滤塔中，采用均匀设计实验考察了进口苯浓度、铁含量、温度、pH值对苯降解率的影响，结果表明，随进口苯浓度的增大、铁含量的增加、温度的升高，苯降解率均呈升高趋势，最适铁含量为14 mg·L-1，最适温度为34 ℃；pH值对苯降解率的影响不大。

参考文献：

[1]杨卫兵，朱润晔，张丽丽，等.1株BTEX降解新菌株的分离鉴定及其降解特性研究[J].环境科学，2010，31(3)：821-827.

[2]刘建伟，王志良.生物滴滤塔处理有机废气的填料选择研究[J].环境污染与防治，2012，(4)：17-21，27.

[3]CHEN C L，FANG H Y，SHU C M.Source location and characterization of volatile organic compound emissions at a petrochemical plant in Kaohsiung，Taiwan[J].Journal of the Air & Waste Management Association，2005，55(10)：1487-1497.

[4]李清雪，王冬云，冯如彬.生物滴滤池处理甲苯废气研究[J].河北建筑科技学院学报，2004，21(1)：1-3，15.

10.3969/j.issn.1672-5425.2015.12.012

Screening,Identification of Benzene-Degradation Microorganisms and Study on

Operation Conditions in Biological Filter Tower

MA Ruo-lan1，ZHANG Chang-ping1,LIU Bin2，SUO Zhi-cheng1

(1.Hebei University of Technology,Tianjin 300401,China;

2.Tianjin Tianyao Pharmaceuticals Co.,Ltd.,Tianjin 300161,China)

Abstract：Benzene-degradation microorganisms including four kinds of bacteria,five kinds of fungi,four kinds of actinomycetes were domesticated,screened from raw sewage and biological filter tower,and their benzene-degradation rate were improved about 20% after domestication.Effects of import benzene concentration,iron content,temperature and pH value on benzene-degradation rate were investigated by uniform design experiment.Results showed that with the increasing of import benzene concentration,iron content,temperature,the benzene-degradation rate increased,and the optimal iron content was 14 mg·L-1，the optimal temperature was 34 ℃,and pH value had little effect on benzene-degradation rate.

Keywords：response surface methodology；ultrasonic-assisted extraction；Eupatorium adenophorum Sprengel；tannindoi：

中图分类号：TQ 920

文献标识码：A

文章编号：1672-5425(2015)12-0051-03

作者简介：马若兰(1990-)，女，河北保定人，硕士研究生，研究方向：微生物处理污染物，E-mail:839015169@qq.com；通讯作者：张长平，副教授，E-mail:469407048@qq.com。

收稿日期：2015-09-09

基金项目：河北省高等学校科学技术研究项目(ZD201511)