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生物脱硫是一门新兴的环保技术,其应用前景良好,具有不需要催化剂、无二次污染、处理成本低等优点。该技术的核心在于硫氧化细菌。对于脱硫工程,需要选择能够耐受较高硫化物浓度、硫化物去除效率高、可较快获得高密度菌体的细菌。本研究从天然气脱硫厂污泥、污水处理厂好氧污泥、鸡粪堆肥场、硫铁矿、温泉中采样,通过富集驯化,分离复筛得到硫氧化细菌,对菌株进行了分子生物学和生理生化鉴定,考察了菌株的异养生长和自养脱硫性能,主要内容如下: (1)在驯化期间,添加500ml含硫(S2-)为200mg/L的溶液驯化1h后硫化物去除率达到97%以上,且伴随着一定浓度的单质硫产生;对富集前后样品进行高通量测序分析发现,微生物群落结构发生了明显的变化,样品中的微生物群落多样性降低,优势菌属为盐状硫杆菌属(Halothiobacillus)、硫杆菌属(Thiobacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium)和副球菌属(Paracoccus),丰度分别达到21.03%、15.9%、4.03%、6.7%和4.8%。 (2)从富集驯化液中初筛分离得到12株硫氧化细菌,并采用硫化物(S2-)浓度为650mg.L-1的硫化物溶液进行复筛,获得5株脱硫性能较好的菌株。5株菌在4.5h内硫化物去除率均达到95%以上,其中去除效率最高的是菌株DS-11,硫化物去除率达到97.19%。各菌脱硫液中都含有较高浓度的单质硫,其中,菌株DS-8的单质硫浓度最高,第5.5h时的单质硫浓度和转化率达到最大,分别为322.49mg/L和49.61%。菌株DS-2、DS-7、DS-8、DS-10、DS-11的脱硫产物经扫描电镜-能谱分析联用仪(SEM-EDS)分析表明,脱硫产物中硫元素为主要成分,重量百分比为47.52%~77.87%,原子量百分比为45.38%~59.48%。 (3)分子生物学鉴定结果表明,菌株DS-2和DS-10分别与菌株Paracoccus denitrificans和Paracoccus.pantotrophus同源性为100%,因此鉴定这两株菌为Paracoccus denitrificans和Paracoccus.pantotrophus;菌株DS-7、DS-8、DS-11分别为鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium)、假单胞菌属(Pseudomonas)、副球菌属(Paracoccus),对这3株菌进行生化鉴定,其鉴定结果与分子生物学结果相结合发现,DS-7、DS-8、DS-11分别为Sphingobacterium spiritivorum、Pseudomonas monteilii、Paracoccus versutus;经生长实验表明,5株细菌都属于兼性营养型细菌。在自养培养基中生长28h后其OD值分别从0.103、0.135、0.112、0.114、0.121增加到0.213、0.239、0.199、0.213、0.193;在异养培养基中在生长28h后其OD值分别从0.118、0.123、0.105、0.101、0.099增加到1.059、1.358、1.325、1.244、1.130。5株菌在异养培养基中生长速率显著高于在无机自养培养基中的生长速率。 (4)对5株菌株进行异养生长-自养脱硫实验,经过28h的异养培养后,菌体浓度OD值达到1.17以上,在随后的自养脱硫培养过程中,1h时的硫化物去除率为30.71%~38.50%;而复筛实验中自养生长(28h)-自养脱硫(1h)的脱硫效率为16.23%~34.42%。在整个异养生长-自养脱硫自过程中,最大单质硫转化率为60.74%~84.28%;而复筛实验中自养生长-自养脱硫的最大单质硫转化率为28.38%~49.61%。可见,异养生长-自养脱硫的方式能够加速脱硫的启动并提高单质硫转化率。