降解生物质气化洗焦废水微生物的选择

张文华1,田　沈1,李　军2,曹亚莉1,杨秀山1
( 1.首都师范大学生物系,北京100037;2.北京工业大学建工学院,北京100022)

摘　要:选用首都师范大学生物系保存的菌种,采用单一菌种和混合菌种对生物质气化洗焦废水进行生物降解,选择 有较好降解生物质气化焦废水能力的微生物。当洗焦废水含量为100mL/L时,单一菌种和混合菌种可使洗焦废 水中的cod去除率分别达到58.3%和81.4%。混合菌种对洗焦废水的降解率明显高于单一菌种。当洗焦废水 含量分别为150mL/L,200mL/L和300mL/L时,混合菌种s4对洗焦废水的cod去除率分别是63.6%,56.7%和 51.2%,随着洗焦废水含量增加,微生物对其降解速度减慢,降解率降低。洗焦废水含量在100mL/L以下时,混合 菌种对其有理想的降解效果。
关 键词:生物质气化;洗焦废水;微生物降解中 图分类号:tk512　　　　
文献标识码:a
abstract:single cultures and cocuLtures preserved in the Lab of capitaL normaL university were utiLized to treat tar-washed waste water in order to seLect the microorganis ms which had a high a biLity to degradate tar-washed waste water discharged from the process of biomass gasification.when tar-washed wastewater concentration was 100mL/L,the cod removaL rate reached 58.3%and81.4% by singLe cuLtures and co-cuLtures respectiveLy,the degradation rate of co-cuLtu resisobviousLy higher than that of singLe cuLtures.when tar-washed waste water concentration was inc reased to 150mL/L,200mL/L and 300mL/L,the cod removaL rate was 63.6%,56.7 % and 51.2% with co-cuLtures respectiveLy.higher concentration of tar-washed waste water diminish the decomposition significantLy,whereas,ideaL treat ment efficiency can be obtained by cocuLtures with tarwashed waste water concentration 100mL/L.
keywords:biomass gasification;tar-washed waste water;microbiaL degradation
生物质原料是一种潜在的能源,全世界每年生物 质产量约300亿吨,作为能源消耗的生物质约为1 3亿吨,在世界能源消耗中居第四位,约占14%,仅占 全球生物质资源的4%。生物质的转化利用,是全 世界范围内需要解决的问题。中国的生物质资源极 为丰富,仅农作物秸秆每年约有6亿吨。将生物质 热解气化作为发电或集中供气,是生物质转化利用 的一条重要途径。生物质热解气化在充分利用生物 质资源、环境保护和保护生态等方面将发挥重要的 作用[1]。但在生物质气化过程中产生一定量的焦 油[2],这些焦油不似炼焦业那样量大和集中可进行 深加工,一般是用水冲洗形成洗焦废水排放,其成分 非常复杂,是一种cod、nh3-n,酚类化合物含量 较高,含有杂环、多环类化合物难降解物质的有机废 水,其含有大量的有毒有害物质,对环境有较大的危 害。目前国内外对焦化废水等含酚废水的处理研究 较多[4-6],由于热解原料不同,生物质气化洗焦废 水与炼焦业焦化废水的水质差异很大。对生物质气 化洗焦废水的微生物处理鲜有报道。杨秀山等报道 了生物质气化洗焦废水和焦油可被微生物降解 [3],但可降解的洗焦废水浓度较低(10mL/L)。本 文在参考文献[3]的研究基础上,进一步选择降解生 物质气化洗焦废水能力强的微生物,报道了用单一 菌种及混合菌种对生物质气化洗焦废水生物降解的 试验结果,为生物质气化洗焦废水微生物处理的实 际应用提供基础数据。 　
材料和方法1
.1　洗焦废水洗
焦废水由中国科学院广州能源研究所提供 [3],cod值为9800mg/L左右。1
.2　接种物1
.2.1　单一菌种单
一菌种由首都师范大学生物系微生物实验室提 供,8株能在洗焦废水含量为100mL/L的Lb琼脂 平皿生长的菌株,经初步试验,选择生长较好的4株 菌种进行降解试验,菌株编号c1、c2、h4、h6。经L b液体培养基摇床培养(30℃,140r/min,24h)后作为
接种物,接种量1.5%～2%新鲜菌液。
.2.2　混合菌种s
1、s2、s3、s4混合菌种,接种于Lb液体培养基摇 床培养(条件同上)作为接种物,接种量同上。
.3　培养基
.3.1　Lb培养基:同文献[7]。
.3.2　hp培养基,每100mL含mgso40.05g,( nh4)2so40.3g,k2hpo40.2g,胰蛋白胨0.2g,酵母 浸膏0.1g,nacL0.5g。培养基中加洗焦废水浓度为100mL/L、150mL/L、200mL/L和300mL/L。
1.4　培养条件
恒温水浴摇床,30℃,140r/min
1.5　测定方法
菌种生长的吸光度值od,采用722光栅分光光 度计测λ=486nm的od,cod值,培养液经9 000r/min离心20min,取上清液按文献[8]测定 .
2　结果与讨论
2.1　单一菌种对洗焦废水的降解
当4株单一菌种在洗焦废水含量为100mL/L的 培养液中生长时,不同菌株的生长均受到焦油成分 的抑制,生长迟滞期均在3d以上。
4个菌株对洗焦废水中cod的去除率如图1

所示,由图1知,经过5d的培养后,c对cod去除率 最高,h6次之,二者分别达到58.3%和55.1%,c 2的降解率在第3d达到最高,为43.9%,随后降低 ,表明该菌株降解能力较弱,自溶较快,耐受性也较 弱。h4也低于c1和h6,c1和h6的降解能力较强 ,经进一步驯化后,可望提高降解率。
2.2　混合菌种对洗焦废水的降解
洗焦废水含量为100mL/L时,s1、s2、s3和s4的降解效果从图2可以看出,培养5d后,s1、s2、s3和s4对洗焦废水的cod最高去除率分别为67.4%,53.5%,79.2%和81.4%。除s2外,混合菌种的降解率均明显高于单一菌种。
2.3　洗焦废水浓度对微生物降解的影响
将降解率最高的s4接种于洗焦废水含量为150mL/L、200mL/L和300mL/L的培养液中,微生物降解的情况如图3表所示,从图3中可知,随着洗焦废水浓度增大,s4对洗焦废水cod的降解速度减慢,降解率降低。150mL/L、200mL/L和300mL/L的cod最高降解率分别63.6%,56.7%和512%,达到最高降解率的时间随洗焦废水浓度增加而


逐渐延长。分别为6d,7d和8d。洗焦废水浓度增大,毒害物质浓度增加,对微生物的抑制和毒害作用增大,同时降解能力减弱。通过对洗焦废水的物化预处理,降低有毒有害物质浓度以减轻对生化降解微生物的抑制作用,是值得和需要进一步研究的问题。
3　结　论
1)　单一菌种对生物质气化洗焦废水的降解速 度和降解率低于混合菌种。当洗焦废水浓度为100mL/L时,经过5d处理,单一菌种对洗焦废水的最高降解率cod为58.3%,而混合菌种s可达到81.4%。混合菌种s4是降解洗焦废水的较好微生物。
2)　生物质气化洗焦废水含有对微生物生长有抑制或毒害的物质,洗焦废水浓度增大,明显抑制微生物的生长速度和降解效率,洗焦废水浓度为1 00mL/L、150mL/L、200mL/L和300mL/L时,混合 菌种s4对洗焦废水cod的最高降解率分别为8 1.4%、63.6%、56.7%、51.2%。达到此去除率的处 理时间分别为6d(100,150mL/L)7d(200mL/L)和 8d(300mL/L)。
3 )　采取适当方法将洗焦废水进行预处理,可达 到进一步缩短处理洗焦废水的时间和提高处理效率 的目的。
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