在抗生素生產(chǎn)過程中所排廢水含有大量的有機(jī)物殘留的抗生素以及中間代謝產(chǎn)物目前對(duì)于該類廢水處理主要以好氧厭氧好氧厭氧以及水解酸化好氧等生物處理法為主〔1〕而且研究多集中在處理工藝上〔2〕對(duì)廢水中污染物具有降解作用的生物因素高效菌株的研究甚少

復(fù)合菌技術(shù)作為一種高效處理廢水的技術(shù)由于其利用了微生物的協(xié)同代謝作用及共氧化作用共代謝作用能夠高效地處理包括涂料廢水染化廢水造紙廢水在內(nèi)的多種高污染難生化的工業(yè)廢水〔3〕但是將該技術(shù)應(yīng)用于處理抗生素廢水的報(bào)道還較少筆者應(yīng)用分離自抗生素廢水中的純種微生物構(gòu)建復(fù)合菌來處理該類廢水考察各種微生物的用量以及菌種間的配比對(duì)廢水處理效果的影響確定了復(fù)合菌中各微生物的最佳配比為抗生素廢水處理工程提供可行的參數(shù)

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)廢水

試驗(yàn)中所用的廢水取自重慶市某抗生素生產(chǎn)企業(yè)的污水處理站調(diào)節(jié)池廢水的BOD5/COD 基本在0.4 左右可生化性較好其COD 3 000~8 000 mg/LBOD 1 200 ~3 200 mg/LNH3 -N 150 ~300 mg/LSS100~500 mg/LpH 4.0~6.0

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 菌株的分離純化

試驗(yàn)中所用的菌種均分離自上述污水處理站曝氣池的活性污泥經(jīng)實(shí)驗(yàn)室多次分離純化后使用由于活性污泥中所要分離的目標(biāo)微生物量較少所以首先對(duì)活性污泥中的目標(biāo)微生物進(jìn)行富集培養(yǎng)待其占有一定的優(yōu)勢(shì)之后再進(jìn)行分離微生物的分離純化采用平板劃線分離法〔4〕

光合細(xì)菌的富集培養(yǎng)基采用小林達(dá)治紅螺科富集培養(yǎng)基〔5〕NH4Cl 1.00 gKH2PO4 0.20 gCH3COONa˙3H2O 3.00 gNaHCO3 1.00 g酵母膏0.10 gNaCl1.00 gMgCl2˙6H2O 0.20 gT. M 儲(chǔ)液少量蒸餾水1 000 mLpH=7.0分離培養(yǎng)基采用RCVBN 擴(kuò)大培養(yǎng)基〔6〕CH3COONa 3.0 gNH42SO4 1.0 gMgSO4 0.2 gNaCl 1.0 gKH2PO4 0.3 gK2HPO4 0.5 gCaCl2 0.05 g酵母膏0.1 g微量元素1.0 mL瓊脂25 g蒸餾水1 000 mL

酵母菌的富集和分離培養(yǎng)基均采用蛋白胨酵母粉葡萄糖培養(yǎng)基YPD 培養(yǎng)基其中富集培養(yǎng)基的成分為〔7〕酵母粉5 g蛋白胨10 g葡萄糖20 g蒸餾水1 000 mLpH=40.25%的丙酸鈉與50 U/mL 的青霉素液體;分離培養(yǎng)基的成分為酵母粉5 g蛋白胨10 g葡萄糖20 g瓊脂20 g蒸餾水1 000 mLpH= 4

放線菌的富集和分離培養(yǎng)基均采用高氏一號(hào)培養(yǎng)基其中富集培養(yǎng)基的成分為〔8〕可溶性淀粉20 gKNO3 1 gNaCl 0.5 gKH2PO4 0.5 gMgSO4˙7H2O 0.5 gFeSO4˙7H2O 0.01 g青霉素2 mg/LK2Cr2O7 75 mg/L蒸餾水1 000 mLpH 7.2~7.4;分離培養(yǎng)基的成分為可溶性淀粉20 gKNO3 1 gNaCl 0.5 gKH2PO4 0.5 gMgSO4˙7H2O 0.5 gFeSO4˙7H2O 0.01 g瓊脂20 g蒸餾水1 000 mLpH 7.2~7.4

1.2.2 菌株的篩選

將實(shí)驗(yàn)室分離純化所得的各株光合細(xì)菌酵母菌和放線菌按照3 g/L 的量加入到裝有200 mL 廢水的錐形瓶中將錐形瓶置于30 ℃160 r/min 的搖床中處理6 d每個(gè)試驗(yàn)均做3 組平行試驗(yàn)

1.2.3 菌種用量單因素試驗(yàn)

分別選用357911 g/L 5 個(gè)質(zhì)量濃度梯度來考察菌種的用量對(duì)廢水處理效果的影響將相應(yīng)量的菌種加入到裝有200 mL 廢水的錐形瓶中將錐形瓶置于30 ℃160 r/min 的搖床中處理6 d每個(gè)試驗(yàn)均做3 組平行試驗(yàn)

1.2.4 菌種復(fù)配試驗(yàn)

分別考察單菌種兩菌種復(fù)合三菌種復(fù)合對(duì)廢水的處理效果以確定菌種間是否具有協(xié)同作用其中菌種總量選用3 g/L復(fù)配菌種均按1∶1 的比例混合將相應(yīng)量的單菌種/復(fù)合菌種加入到裝有200 mL廢水的錐形瓶中將錐形瓶置于30 ℃160 r/min 的搖床中處理6 d每個(gè)試驗(yàn)均做3 組平行試驗(yàn)

1.2.5 復(fù)合菌種配比正交試驗(yàn)

根據(jù)菌種單因素試驗(yàn)結(jié)果確定正交試驗(yàn)的因素和水平將相應(yīng)量的復(fù)合菌種加入到裝有200 mL廢水的錐形瓶中將錐形瓶置于30 ℃160 r/min 的搖床中處理6 d每組試驗(yàn)均做3 組平行試驗(yàn)

1.3 測(cè)試儀器與方法

廢水在4 000 r/min 的離心機(jī)中離心5 min取上清液測(cè)定其中的CODCOD 的測(cè)定采用快速消解分光光度法HJ/T 3992007分光光度計(jì)采用Hach公司生產(chǎn)的DR2800 便攜式分光光度計(jì)正交試驗(yàn)結(jié)果采用SPSS 軟件進(jìn)行分析

2 結(jié)果與分析

2.1 菌種分離純化結(jié)果

2.1.1 光合細(xì)菌分離純化結(jié)果

光合細(xì)菌以光和熱為能源以有機(jī)物及其分解產(chǎn)物為基質(zhì)合成氨基酸核酸糖類等多種能促使其他生物生長(zhǎng)發(fā)育的有用物質(zhì)成為其他有用微生物增殖所必須的養(yǎng)分光合細(xì)菌不像好氧的活性污泥菌膠團(tuán)細(xì)菌那樣受污水中氧濃度的限制可以利用光能進(jìn)行高效的能量代謝即使微弱的光照下也能進(jìn)行也不像嚴(yán)格厭氧的甲烷細(xì)菌等對(duì)氧存在著高度敏感性其可以在有氧條件下分解有機(jī)物通過氧化磷酸取得能量同時(shí)光合細(xì)菌能夠在高濃度的低級(jí)脂肪酸下進(jìn)行繁殖正是基于上述原因光合細(xì)菌能夠被廣泛應(yīng)用于高濃度有機(jī)污水的處理中〔9〕

筆者試驗(yàn)最終分離純化得到3 株光合細(xì)菌經(jīng)過初步的鑒定3 株菌都屬于光合細(xì)菌中的紅假單胞菌

2.1.2 酵母菌分離純化結(jié)果

酵母菌為異養(yǎng)型好氧兼性厭氧菌是重要的營(yíng)養(yǎng)功能性菌可對(duì)光合細(xì)菌合成的氨基酸及糖類廢水中的有機(jī)物進(jìn)行合理的轉(zhuǎn)化和高效率吸收為其他生物提供高質(zhì)量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生理活性物質(zhì)〔10〕

試驗(yàn)最終分離純化得到3 株酵母菌經(jīng)過初步的鑒定3 株菌都屬于酵母菌中的產(chǎn)朊假絲酵母菌

2.1.3 放線菌分離純化結(jié)果

放線菌具有較強(qiáng)的分解復(fù)雜含氮和不含氮有機(jī)物的能力能夠利用光合細(xì)菌合成的氨基酸等物質(zhì)產(chǎn)生抗菌物質(zhì)抑制病原菌并提前利用有害霉菌和有害細(xì)菌增殖中所需要的物質(zhì)抑制有害霉菌和有害細(xì)菌增殖為其他有用微生物創(chuàng)造良好的環(huán)境在污水的處理中與光合細(xì)菌共存混合處理后放線菌所發(fā)揮的凈菌作用比放線菌單獨(dú)存在時(shí)成倍增加〔11〕

試驗(yàn)最終分離純化得到3 株放線菌經(jīng)過初步的鑒定3 株菌都屬于放線菌中的諾卡氏菌

2.2 菌株篩選結(jié)果

3 株光合細(xì)菌中光合細(xì)菌2#的處理效果最好COD 去除率達(dá)到27.24%;3 株酵母菌中酵母菌1# 的處理效果最好達(dá)到22.69%;3 株放線菌種中放線菌3# 的處理效果最好達(dá)到16.31%故最終確定光合細(xì)菌2#酵母菌1# 和放線菌3# 作為后續(xù)試驗(yàn)的菌種

在廢水中加入分離所得的純種微生物之后COD 的去除率較對(duì)照組有了明顯的升高說明這幾種微生物對(duì)抗生素廢水有一定的降解能力在所有的試驗(yàn)組中廢水COD 的去除率都有先升高再降低最后再升高的過程造成這種結(jié)果有以下兩種可能的原因〔4〕1微生物首先利用廢水中小分子可溶性的有機(jī)物用于代謝活動(dòng)將大分子的有機(jī)物吸附在細(xì)胞的表面隨后這些大分子的有機(jī)物在胞外酶的作用下分解成小分子有機(jī)物供微生物的代謝所用2雖然試驗(yàn)中所用的9 株微生物都分離自抗生素廢水中但由于分離后的微生物生長(zhǎng)在純的培養(yǎng)基中加到抗生素廢水中之后會(huì)有一個(gè)適應(yīng)的過程一些能夠適應(yīng)該廢水的微生物開始降解廢水中的有機(jī)物而適應(yīng)不了的微生物經(jīng)過幾天后會(huì)死亡分解