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青霉素废水的生化处理研究

作　者: 封例忠
导　师: 徐新阳
学　校: 东北大学
专　业: 环境工程
关键词: 抗生素废水 菌种驯化 青霉素 抗药性
分类号: X787
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 90次
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内容摘要


抗生素是微生物在代谢过程中产生的,在低浓度下就能抑制它种微生物生长和活动甚至杀死它种微生物的化学物质。它的发现与应用,在人类保健及动植物病虫害防治方面发挥了巨大的作用。但是随着其大量生产和应用,造成了严重的环境问题。例如在抗生素的生产过程中会产生大量的高浓度有机废水,其特点是有机物浓度高、存在生物毒性物质、色度高、pH波动大等,是较难治理的有毒有机废水之—本课题从沈阳北部污水处理厂活性污泥中驯化、筛选出一株高抗药性和降解性菌株,命名为AF-1,对其生理生化特性、生长条件、降解性能、耐药机理等进行了系统研究。通过菌株形态特征及生理生化实验研究,初步确定该菌株属于芽孢菌属(Bacillus sp.)。采用分光光度比浊法研究其最佳生长条件,结果表明：AF-1在普通培养基中的最佳生长时间为24 h,最佳生长温度为30℃,最佳pH为8。最佳碳、氮源分别为葡萄糖、硫酸铵。AF-1具有很强的耐盐性,在NaCl的浓度达到30g/L时仍能很好生长。耐药性试验结果表明10g/L的青霉素对该菌株生长影响很小采用硫醇汞盐紫外分光光度法和CODCr法检测AF-1对青霉素的降解作用。通过改变碳氮源及其用量、温度、摇床转速、pH、培养时间、青霉素浓度等条件,确定了AF-1的最佳降解条件：对于浓度为1000 mg/L的青霉素模拟废水,在葡萄糖用量为1.5g/L,硫酸铵用量为2g/L,废水pH值为7,温度为30℃,120 r/min的空气浴中震荡培养48 h时,AF-1对青霉素的降解率和CODCr去除率最大,分别为99.5%、63.7%。5g/L范围内的青霉素浓度对青霉素降解率影响很小,但对CODCr去除率影响较大,随着底物浓度的增加,CODCr去除率有下降趋势。对废水处理前后的吸收光谱扫描的结果进行比较可知：废水中的青霉素分子确实已经消失；菌株的降解动力学试验表明AF-1对青霉素有着很高的降解效率,几乎在10 min内完成对青霉素分子的降解。查阅一些相关文献可知AF-1在生长过程中产生了β-内酰胺酶,在这种酶的作用下,青霉素分子被迅速水解而失去了灭菌活性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-14
第1章 绪论  14-30
  1.1 抗生素废水简述  14-17
    1.1.1 抗生素简介  14
    1.1.2 抗生素制药的生产工艺  14-15
    1.1.3 抗生素废水来源与水质特征  15-17
      1.1.3.1 抗生素废水来源  15-16
      1.1.3.2 抗生素废水水质特征  16-17
  1.2 抗生素废水处理方法概述  17-24
    1.2.1 物化法  18-20
      1.2.1.1 混凝沉淀法  18
      1.2.1.2 气浮法  18
      1.2.1.3 吸附法  18-19
      1.2.1.4 反渗透和膜过滤技术  19
      1.2.1.5 光降解法  19
      1.2.1.6 电解法  19-20
    1.2.2 好氧生物处理  20-21
    1.2.3 厌氧生物处理法  21-22
    1.2.4 厌氧—好氧处理方法及与其他方法的组合  22
    1.2.5 膜生物反应器  22-23
    1.2.6 生物强化技术简述  23-24
  1.3 微生物耐药性产生机理  24-26
    1.3.1 基因机理  25
    1.3.2 生物化学机理  25-26
  1.4 研究意义  26-27
  1.5 主要研究内容  27-28
  1.6 技术路线  28-30
第2章 实验材料与方法  30-46
  2.1 实验仪器、设备和试剂  30-32
    2.1.1 实验仪器与设备  30
    2.1.2 实验试剂  30-32
  2.2 试剂的制备  32-36
    2.2.1 培养基制备  32-35
      2.2.1.1 培养基制备常用方法  32-33
      2.2.1.2 培养基的制备过程  33-34
      2.2.1.3 相关培养基配方  34-35
    2.2.2 染色剂制备  35-36
    2.2.3 相关化学试剂制备  36
  2.3 实验菌种  36
  2.4 实验方法  36-46
    2.4.1 菌株驯化、分离与保存  36-38
      2.4.1.1 菌株驯化力法  36-37
      2.4.1.2 菌株分离纯化方法  37
      2.4.1.3 菌株的保存  37-38
    2.4.2 菌株的形态观察  38-39
      2.4.2.1 革兰氏染色  38
      2.4.2.2 荚膜染色  38-39
      2.4.2.3 芽孢染色  39
    2.4.3 生理生化实验方法  39-41
      2.4.3.1 唯一碳源试验  39
      2.4.3.2 唯一氮源试验  39
      2.4.3.3 运动性试验  39-40
      2.4.3.4 过氧化氢酶试验  40
      2.4.3.5 糖、醇、糖苷类碳源的分解试验  40
      2.4.3.6 淀粉水解试验  40
      2.4.3.7 纤维素水解试验  40
      2.4.3.8 甲基红(M.R.)试验  40-41
      2.4.3.9 乙酰甲基甲醇(V.P.)试验  41
      2.4.3.10 柠檬酸盐试验  41
      2.4.3.11 明胶液化试验  41
      2.4.3.12 产氨试验  41
    2.4.4 菌株生长条件的测定方法  41-42
      2.4.4.1 生长曲线的测定  41-42
      2.4.4.2 菌株营养与环境条件  42
      2.4.4.3 菌株的耐盐性试验  42
      2.4.4.4 菌株对抗生素的耐受性试验  42
    2.4.5 青霉素检测方法  42-43
      2.4.5.1 硫醇汞盐紫外分光光度法操作步骤  42-43
      2.4.5.2 硫醇汞盐紫外分光光度法最大检测波长的确定  43
      2.4.5.3 硫醇汞盐紫外分光光度法标准曲线的确定  43
      2.4.5.4 试验结果计算公式  43
    2.4.6 菌株对青霉素废水降解性能研究  43
    2.4.7 菌株耐药机理初探  43-46
      2.4.7.1 废水处理前后的青霉素降解情况  43
      2.4.7.2 菌株对青霉素的降解动力学  43-46
第3章 菌株的筛选与生物学特性研究  46-60
  3.1 菌株的筛选与驯化  46
    3.1.1 菌株的初筛与驯化  46
    3.1.2 菌株的复筛与分离纯化  46
  3.2 菌株的生物学特性及鉴定  46-52
    3.2.1 菌株的形态特征观察  46-47
    3.2.2 菌株的生理生化特征  47-52
      3.2.2.1 唯一碳源试验  47
      3.2.2.2 唯一氮源试验  47
      3.2.2.3 运动性试验  47-48
      3.2.2.4 过氧化氢酶试验  48
      3.2.2.5 糖、醇、糖苷类碳源的分解试验  48
      3.2.2.6 淀粉水解试验  48-49
      3.2.2.7 纤维素水解试验  49
      3.2.2.8 甲基红(M.R.)试验  49-50
      3.2.2.9 乙酰甲基甲醇(V.P.)试验  50
      3.2.2.10 柠檬酸盐试验  50-51
      3.2.2.11 明胶液化试验  51
      3.2.2.12 产氨试验  51-52
    3.2.3 菌种鉴定  52
  3.3 菌株生长条件研究  52-59
    3.3.1 菌株生长曲线测定  52-53
    3.3.2 菌株营养与环境条件  53-57
      3.3.2.1 碳源对菌株生长的影响  53-54
      3.3.2.2 氮源对菌株生长的影响  54-55
      3.3.2.3 pH值对菌株生长的影响  55-56
      3.3.2.4 温度对菌株生长的影响  56-57
    3.3.3 菌株耐盐性试验  57-58
    3.3.4 菌株对青霉素的耐药性试验  58-59
  3.4 小结  59-60
第4章 菌株对抗生素废水的降解性能研究  60-74
  4.1 最大检测波长和标准曲线的测定  60-61
    4.1.1 硫醇汞盐紫外分光光度法最大检测波长的确定  60
    4.1.2 硫醇汞盐紫外分光光度法标准曲线的确定  60-61
  4.2 菌株降解性能研究  61-69
    4.2.1 碳源对菌株降解性能的影响  61-63
    4.2.2 氮源对菌株降解性能的影响  63-64
    4.2.3 温度对菌株降解性能的影响  64-65
    4.2.4 摇床转速对菌株降解性能的影响  65-66
    4.2.5 pH对菌株降解性能的影响  66-67
    4.2.6 培养时间对菌株降解性能的影响  67-68
    4.2.7 青霉素浓度对降解率的影响  68-69
  4.3 菌株耐药机理初探  69-71
    4.3.1 废水处理前后的青霉素降解情况  69-70
    4.3.2 菌株对青霉素降解的动力学  70-71
  4.4 菌株对青霉素耐药机理分析  71
  4.5 小结  71-74
第5章 结论与建议  74-76
  5.1 结论  74
  5.2 建议  74-76
参考文献  76-80
致谢  80

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 化学工业废物处理与综合利用 > 制药工业
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