煙草加工廢水處理及其微生物學機制研究.pdf

1、本論文圍繞煙草加工廢水處理及尼古丁微生物降解這一主題，就煙草加工廢水處理技術(shù)及其安全性評價，煙草加工廢水處理的生態(tài)機制及尼古丁降解的微生物分子機制等多個方面內(nèi)容開展了研究，所獲結(jié)果分述如下：
　　 (1)應用尼古丁高效降解菌Pseudomonas sp.HF-1在活性污泥中的定植強化，大大提高了SBR反應系統(tǒng)對煙草廢棄物的降解效能，即在12 h HRT內(nèi)，對250mg/L尼古丁的降解率達到了100％，6400 mg/L COD的

2、降解率達到了84.2％。
　　 (2)采用Box-Behnken實驗設(shè)計對SBR出水的Fenton深度處理進行了條件優(yōu)化。當pH為4.13-4.66，F(xiàn)e2+投加量為5.30-6.09 mmol/L，30％ H2O2投加量≥8.20ml/L時，可使色度去除率達96.03±2.57％，COD從1100.33±82.80 mg/L下降到73.67±19.70 mg/L，去除率達93.30士2.92％。出水的COD達到了國家污水排放的

3、一級標準(<100 mg/L，GB8978-1996)。
　　 (3)通過對Fenton深度處理過程中羥自由基含量的監(jiān)測并結(jié)合該出水對微生物生長及抗氧化水平標志物影響的研究，表明經(jīng)生物強化和Fenton高級氧化處理的煙草加工廢水，其羥自由基的含量僅為0.383士0.52 U/mL，最終出水對E coli、P.putida,Pseudomonas sp.HF-1、Acinetobacter sp.TW、Sphingomonas s

4、p.TY5種細菌的生長都不具抑制作用，且對菌株HF-1體內(nèi)SOD、CAT、MDA3個抗氧化指標的影響不顯著(p>0.05）。因此，生物強化和Fenton高級氧化相結(jié)合的技術(shù)是一種生態(tài)安全的煙草加工廢水處理技術(shù)。
　　 (4)采用PCR-DGGE及毒性試驗方法比較了接種Pseudomonas sp.HF-1的強化反應器及不接種Pseudomonas sp.HF-1的非強化反應器整個運行過程中的微生物群落結(jié)構(gòu)及活性狀態(tài)。結(jié)果顯示，在

5、非強化反應器內(nèi)，250 mg/L尼古丁濃度下的Shannon-Wiener指數(shù)顯著低于40-130 mg/L尼古丁濃度下的Shannon-Wiener指數(shù)；在強化反應器內(nèi)，Shannon-Wiener指數(shù)隨著尼古丁濃度增加逐漸增加。對DGGE主要條帶測序結(jié)果顯示2個SBR系統(tǒng)內(nèi)的主要微生物種類明顯不同。表明Pseudomonas sp.HF-1在SBR系統(tǒng)內(nèi)的強化有利于微生物群落結(jié)構(gòu)的動態(tài)發(fā)育。在非強化反應器內(nèi)，80-250 mg/L尼

6、古丁濃度下的蛋白羰基含量及DNA-蛋白交聯(lián)系數(shù)顯著高于啟動階段；然而，在強化反應器內(nèi)，隨著尼古丁濃度的增加，蛋白羰基含量及DNA-蛋白交聯(lián)系數(shù)無顯著性增加．表明Pseudomonas sp.HF-1在SBR系統(tǒng)內(nèi)的強化有利于維持系統(tǒng)內(nèi)其他微生物的活性，進而大大提高強化系統(tǒng)的污染物處理效能．
　　 (5)通過質(zhì)粒消除、質(zhì)粒轉(zhuǎn)化、關(guān)鍵基因hsp的PCR及RT-PCR擴增等方法證明了質(zhì)粒pMH1是不同于pAO1的新型尼古丁降解質(zhì)粒，明

7、確了Pseudomonassp.HF-1尼古丁降解基因定位于質(zhì)粒上。采用SEFA-PCR完成了pMH1的全序列測定，大小為23315bp，顯著小于已報道的節(jié)桿菌(Arthrobacter)的尼古丁降解質(zhì)粒pAO1(約165kb)。G+C含量分析顯示其可在環(huán)境中持久穩(wěn)定存在。生物信息學方法分析顯示，該質(zhì)粒上不僅包含有與質(zhì)粒復制和轉(zhuǎn)移有關(guān)的基因，還可能包含有催化6-羥-3-琥珀酰吡啶(HSP)轉(zhuǎn)化為2，5-二羥吡啶(DHP)的基因hsp以及