0、 前 言

環氧丙烷（PO），又名氧化丙烯、甲基環氧乙烷，是非常重要的有機化合物原料，主要用于生產聚醚多元醇、丙二醇和各類非離子表面活性劑等，其中聚醚多元醇是膠粘劑、涂料和彈性體等重要原料之一。隨著環保理念的不斷提升，人們對膠粘劑、涂料等應用，除了要求其性能優異外，還要求其生產工藝的綠色化，并對其產物的后處理也極其關注。

國內70%以上是采用氯醇法制備PO的生產裝置，故由此產生的廢水屬于高含鹽有機廢水，并且含有難生化降解的有機氯化合物。由于生化法具有絕對的成本優勢，故尋找適宜的耐鹽菌處理高鹽廢水是該研究領域的熱點之一（如Woolard等將一株從美國大鹽湖中分離而得的中度嗜鹽菌用于苯酚廢水的處理）。針對PO生產廢水，研究者主要通過更改工藝流程或增加預處理環節來提高降解效果；然而，由于試驗廢水大都根據原廢水成分配制而得，故廢水的處理成本增加、實際操作可靠性降低。

本研究從運城鹽湖中分離得到耐鹽菌，并經過長時間的培養馴化，得到一株能直接在PO生產廢水中生長繁殖、降解其CODc（r重鉻酸鉀法測得的化學需氧量）的耐鹽菌YH-2；通過對該菌株的微觀形貌分析和強化廢水處理的相關試驗，為分離耐鹽菌應用于PO生產廢水的處理提供了有效的理論依據。

1、 試驗部分

1.1 試驗原料

（1）菌種：采自運城鹽湖泥水混合區域。

（2）廢水來源及水質：來自山東省某 PO 生產廠（其中 CODcr=1.85 g/L、Cl-=26.89 g/L、Ca2+=17.06 g/L和pH=12.4）。

（3）培養基：高氏1號培養基作為富集培養基，馴化培養時添加一定濃度的PO生產原廢水；牛肉蛋白胨培養基作為固體培養基；無機鹽培養基組成為1 g/L KNO3、0.5 g/L NaCl、0.5 g/L MgSO4、0.01 g/LFeSO4和0.5 L/L廢水，pH=7.2~7.4；所用化學試劑均為國產分析純。

1.2 試驗儀器

SPX-150-D型震蕩培養箱、BL-50A型立式壓力蒸氣滅菌鍋，上海博訊公司；721-2000型分光光度計、YP502N型電子天平，上海精密科學儀器有限公司；無菌操作臺，蘇凈集團安泰公司；XSZ-HS7型三目生物顯微鏡，重慶光電儀器有限公司；PHB-5型精密pH計，上海偉業儀器廠。

1.3 試驗制備

1.3.1 微生物的馴化篩選

將鹽湖泥水制成的菌懸液接種至富集培養基中，30 ℃、120 r/min時連續震蕩培養24 h；然后從中取2 mL培養液接種至馴化培養基中（廢水濃度以5%的梯度增加），在相同的溫度和轉速條件下連續震蕩培養若干時間；待廢水濃度增至30%時，適當延長培養時間。馴化過程中使用涂布法在固體培養基上觀察菌落的變化情況。

1.3.2 菌種的分離純化及高效菌的篩選

在固體培養基平板上反復劃線分離得到純種菌，將純種菌落接種至無機鹽培養基中；相同條件下連續震蕩培養若干時間，目的是篩選馴化出以廢水中有機物為唯一碳源的菌種，并通過測定無機鹽培養基的CODcr值，進一步篩選出對廢水降解效果較好的菌種。

1.3.3 微生物在廢水中的生長繁殖

將YH-2接種至未添加任何無機鹽的PO生產廢水（pH=8~10）中，通過測定其OD（光密度）來判斷其是否能存活甚至生長繁殖，同時繪制其在廢水中的生長曲線。

1.4 測試或表征

（1）pH：采用精密pH計進行測定。

（2）化學需氧量（CODcr）：按照 GB/T 11914—1989標準，采用重鉻酸鉀法進行測定。

（3）光密度（OD600）：采用分光光度計在600 nm處進行測定（每間隔8 h測定1次）。

（4）微觀形貌：采用三目生物顯微鏡進行觀測。

2、 結果與討論

2.1 菌種的分離

經過長時間馴化篩選、多次劃線分離，從鹽湖中得到的YH-2為革蘭氏陽性菌，接觸酶陽性；幼年菌落為乳白色，圓形扁平狀，表面呈卷曲狀，菌落表面干燥，不易挑??；隨培養時間增長，出現半透明淡黃色無規則的黏液層，表面變得濕潤，顯微鏡觀察得其外觀呈短桿狀，尺寸為（0.4~0.7）μm×（1.4~2.5）μm，無鞭毛（見圖1）。

2.2 YH-2在廢水中的生長曲線和廢水的pH變化

圖2為YH-2在廢水中的生長曲線（即OD600-時間曲線）及廢水pH-時間曲線。

由圖 2 可知：在未添加任何營養物質的廢水中，YH-2經過16 h的適應后分泌出可斷裂有機物鍵鏈的酶（該酶可分解廢水中的有機物質，并被微生物有效利用，為微生物繁殖合成新的細胞結構提供必要的碳源、氮源），OD600值持續增長136 h之后稍有下降。48 h內廢水的pH由初始10降至6.5以下，之后一直保持在6.3~6.5之間。這是由于微生物在裂解大分子有機物的同時會改變廢水的pH；同時微生物分泌物也屬于弱酸性物質，致使廢水的pH快速下降，最后呈弱酸性；而微生物分泌的裂解性酶在弱酸性條件下活性更好，更有利于其對廢水的降解。隨著微生物的不斷生長，廢水的pH變化更有利于微生物對廢水的進一步降解。

2.3 YH-2降解PO生產廢水的影響因素

2.3.1 菌種培養時間對降解效果的影響

將不同培養時間的YH-2接種至30 mL的PO生產廢水中，在 30 ℃、120 r/min 的條件下連續震蕩3 d，則YH-2的培養時間對廢水CODcr降解率的影響如圖3所示。

由圖3可知：菌種的培養時間對廢水CODcr的降解效果影響較大，培養3 d的微生物對廢水降解效果相對最好，其CODcr降解率達41.3%。結合圖2中的生長曲線可以看出，YH-2在3 d時達到穩定期，而穩定期的菌種能更好適應新的環境，對PO生產廢水有更好的降解效果。因此，本研究選擇培養3 d的菌液進行后續研究。

2.3.2 初始廢水pH對降解效果的影響

接種等量（培養3 d）的微生物至不同初始pH的廢水中，在30 ℃、120 r/min的條件下連續震蕩3 d，則初始廢水pH對廢水CODcr降解率的影響如圖4所示。

由圖4可知：廢水初始pH為10時，微生物的降解效果相對最好，其CODcr降解率達到59.9%。偏堿性的初始環境能降低廢水對微生物的毒性，保護微生物逐漸適應廢水環境。結合圖2中廢水的pH-時間曲線可以看出，微生物通過分泌物不斷調節廢水的pH，直至廢水呈弱酸性。綜上所述，初始pH條件的保護作用與微生物的自身調節相結合，能使微生物的降解效果達到最佳。

2.3.3 降解時間對降解效果的影響

廢水的初始pH調至10，將培養3 d的菌液接種至30 mL的廢水中，在30 ℃、120 r/min的條件下連續震蕩若干時間。則 YH-2 的降解時間對廢水CODcr降解率的影響如圖5所示。

由圖5可知：CODcr降解率隨降解時間延長呈先升后降態勢，并且在降解時間為 5 d 時相對最大（68.4%）。這是由于降解時間過長時，廢水中的成分越來越難以生物降解，必要營養物質的極度缺乏抑制了微生物的生長繁殖；此時微生物出現衰亡（造成CODcr降解率下降），不再適合對廢水的繼續降解。

2.3.4 溫度對降解效果的影響

廢水的初始pH調至10，將培養3 d的菌液接種至30 mL的廢水中，分別在不同溫度、120 r/min的條件下連續震蕩5 d，則不同溫度對廢水CODcr降解率的影響如圖6所示。

由圖6可知：隨著溫度的上升，CODcr的降解率呈先升后降態勢，并且在溫度為 32 ℃時相對最大（70.9%）。這是由于溫度是影響酶活性的重要因素，32 ℃時微生物分泌出的裂解性酶的活性相對最高，在其他溫度時該酶雖有一定的降解能力，但降解強度下降。

3、 結 語

（1）從運城鹽湖中分離出具有耐鹽性的菌株，經過長時間馴化后篩選出對PO生產廢水具有較好降解效果的菌株YH-2。該菌株為革蘭氏陽性菌（短桿狀，無鞭毛，接觸酶陽性），幼年菌落為乳白色，干燥不易挑取，隨培養時間延長出現半透明淡黃色無規則的黏液層，表面變得濕潤。

（2）YH-2菌株能在不添加營養物質的廢水中逐步適應高鹽環境，分泌出斷裂有機物鍵鏈的酶，使大分子有機物裂解為小分子，并被微生物吸收利用，為微生物繁殖合成新的細胞結構提供必要的碳源、氮源，保證微生物能正常生長繁殖。

（3）連續培養3 d后的菌株，在初始pH為10的廢水中32 ℃連續降解5 d后，其CODcr降解率（為70.9%）相對最大。這為分離耐鹽菌并應用于PO生產廢水處理提供了科學的理論依據，馴化、分離篩選出的耐鹽菌在用于低成本的PO生產廢水處理方面具有良好的可行性。