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固定化菌剂对污水和牛粪中雌三醇的去除作用

2021-01-19 17:31编辑: www.jxszl.com景先生毕设
摘要:本文研究固定化菌剂对污水与牛粪样品中雌三醇(E3)的去除作用,通过控制变量法将固定化菌剂与排污口污水样品和牛粪样品混合,探讨了菌剂接种量、含水量、翻堆时间条件下对E3去除率的影响,以获得对E3的最佳去除条件。研究结果表明,菌剂外壳海藻酸钙对污水中E3的有吸附、富集和传质作用,通过固定化菌株ARI-1对污水中的E3达到较好的去除效果,即便在E3含量较低的情况下,也能达到95%以上的去除率。而在含水量为70%的牛粪样品中,加入固定化修复菌剂0.6 kg·kg-1,每隔12h翻堆可得到固定化菌剂对牛粪中E3的最佳去除效果,其降解率可达98%以上。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言(或绪论)3
1 材料与方法4
1.1 主要试剂 4
1.2 样品采集 4
1.2.1 固定化菌剂制备4
1.2.2 污水样品采集与处理5
1.2.3 牛粪样品采集与处理5
1.3 分析方法5
1.3.1 实验室摇瓶条件下溶液中E3质量浓度测定5
1.3.2 污水中E3质量浓度测定5
1.3.3 牛粪中E3质量浓度测定5
2 结果与分析5
2.1 污水中雌三醇的降解率5
2. 2 牛粪中雌三醇的降解率6
2. 2. 1 菌剂接种量对E3降解率的影响6
2. 2. 2 含水量对E3降解率的影响6
2. 2. 3 翻堆时间对E3降解率的影响7
2.3 最佳效果分析7
3 讨论7
3.1 固定化菌剂对污水中雌三醇的去除效果7
3.2 固定化菌剂对牛粪中雌三醇的去除效果7
致谢7
参考文献8
表1 固定化修复菌剂对污水中雌三醇的去除率5
图1 接菌量对固定化菌剂降解雌三醇的影响6
图2 含水量对固定化菌剂降解雌三醇的影响6
图3 翻堆时间对固定化菌剂降解雌三醇的影响7
固定化菌剂对污水和牛粪中雌三醇的去除作用
 

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r /> 引言
引言环境内分泌干扰物又称环境激素,是一类能造成内分泌系统、免疫系统和神经系统的异常、失调的外源性化学物质。它可沿食物链富集, 最终以较高的浓度进入人和高等动物体内,而对生物体产生危害。随着对内分泌干扰物质研究的深入,类固醇激素化合物对内分泌系统的强干扰作用为人们所认识,这些激素主要包括雌二醇(E2)、雌三醇(E3)、雌酮(E1)等由卵泡和黄体所分泌的天然雌激素和乙炔基雌二醇(EE2)等人工合成的雌激素,同时此几种物质也是环境水体中常见的类固醇激素。雌三醇作为环境雌激素的一种,有类似于其他环境雌激素的特性,也能对环境造成影响,对动物和人体产生危害。
随着我国近年来社会经济的迅速发展,水资源紧张的问题日益突出,水资源短缺已成为制约城市进一步发展的关键性问题。其中,污水的再生利用是一个解决水资源短缺的重要途径。然而,受到现有的对污水处理的工艺的限制,即便是已处理过的污水中仍然含有不同种类不同浓度的有毒有害物质其中包括各类药物及其代谢物、激素类活性物质以及其它环境污染物[1~5],因此其潜在的各种环境风险受到格外关注,特别是目前普遍关心的环境内分泌干扰物。目前我国对污水中环境雌激素去除工艺的研究尚少,而其研究又集中在对污水中活性最高的雌二醇的去除上,对于污水中雌三醇的去除鲜有涉及,而污水中雌三醇的去除技术也不容忽视。
同时,在我国,随着畜禽养殖业的快速发展,畜禽饲养规模不断扩大,畜禽粪便产生量剧增。据估算,2003年我国畜禽粪便产生量为22.1亿吨,其中牛粪、鸡粪、猪粪和羊粪为主,占畜禽粪便总量的 90%以上;2010 年全国畜禽粪便产生量可达45亿吨[6]目前,如此大量的畜禽粪便的主要出路仍然是作有机肥还田[7]。随着畜禽粪便施入农田,其中大量的雌激素、氮、磷、病原微生物及其它可能对环境造成危害的粪便污染物质也一并进入土壤和水体,对生态环境造成潜在威胁,其中雌激素的污染问题很受关注,如何去除畜禽粪便中的雌激素已成为当前该领域研究的一个重点。畜禽粪便中雌激素具有特异性,可部分自然降解,但单纯自然堆制发酵无法消除雌激素污染, 其残存效应风险仍极大。单纯依赖自然堆置发酵降解无法消除畜禽粪便中雌激素污染的风险,急需要探索如何加快和彻底降解畜禽粪便中雌激素的新途径[8]。
固定化微生物处理技术利用载体(海藻酸钠凝胶)通过物理或化学方法将降解功能菌固定,它用于净化污水是近年来污水生物处理的一个重要研究方向,具有生物浓度高,反应速率快,运行稳定可靠,污染物去除率高等优势。本实验将降解功能菌菌液与海藻酸钠混合包埋固定,形成固定化小球,对不同排污口的污水中的雌三醇去除率进行研究。同时将固定化小球与本实验中采集的牛粪混合,研究不同含水量、不同菌剂投放量、和不同翻堆时间情况下固定化菌剂对牛粪中雌三醇的去除率,得出最佳的降解条件。
1 材料与方法
1. 1 主要试剂
雌三醇标准品(E3,98%);甲醇;其他分析醇;40~60um孔径的C18固相萃取填料;试验用水均为超纯水。
1.2 样品采集
1.2.1 固定化菌剂制备
菌悬液制备:在R2A培养基上接种Novosphingobium.sp.ARI1,在30℃、150r/min条件下振荡5d,用8000r/min离心5min,去除上清液,用MSM洗涤菌体,重复离心2次后,用MSM重悬浮菌株,调整菌悬液至D600=1.0;
R2A培养基配方:酸水解酪蛋白0.5gL1,胰蛋白胨0.25 gL1,酵母浸粉0.5 gL1,可溶性淀粉0.5 gL1,磷酸氢二钾0.3 gL1,硫酸镁0.1 gL1,丙酮酸钠0.3 gL1,蛋白胨0.25 gL1,葡萄糖0.5 gL1, pH 7.07.4;
固定化菌剂制备:将菌悬液与浓度为5%的海藻酸钠胶液以1∶2的比例混匀,匀速滴入浓度为4%的CaCl2溶液后,在4℃环境下固定化6小时,得到直径为3~5mm,质量为0.03~0.05g的固定化颗粒。
1.2.2 污水样品采集与处理
采集南京某湖泊中污水入口的湖水样品,调节水样pH至5.0~9.0,在1 L水样中投加300gL1固定化菌剂,30℃、150 rmin1振荡培养7 d后,测定水中E3质量浓度,计算E3去除率。
1. 2. 3 牛粪样品采集与处理
牛粪采自南京某奶牛养殖场。冷冻干燥后称取50.00 g牛粪平铺于15 cm×15 cm的培养皿中,将600、800、1000、1200、1400 gkg1的固定化菌剂洒在牛粪上,与牛粪混匀后加入一定量的超纯水,保持牛粪含水量40%~70%,置于30℃培养,每隔12、18、24 h翻堆搅拌,7 d后测定牛粪中E3去除率。
1.3 分析方法
1.3.1 实验室摇瓶条件下溶液中E3质量浓度测定[9,10]

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