吡啶降解特效菌群的构建与应用(3)
目前已经筛选出了一些可利用吡啶及其衍生物来生长繁殖的微生物菌株。Shukla 最早从土壤中分离到可以降解吡啶的两株细菌Corynebacterium sp.和Brevibacterium sp.[11]。而关于Corynebacterium sp.好氧条件下降解吡啶的研究显示，在吡啶的降解过程中会产生中间产物，当加入氨基脲作为抑制剂时，这种积累的中间产物是琥珀酸半醛[12]。Watson 和Cain [13]研究了Bacillus sp.降解吡啶的代谢途径，其降解中间物同Corynebacterium sp.转化吡啶时得到的中间产物相似。
相对于吡啶好氧降解的研究，关于吡啶在厌氧条件下进行生物降解的研究较少，目前吡啶在厌氧条件下的降解还未提出类似于好氧降解那样较为明确的途径。许多研究者对吡啶在不同氧化还原条件下吡啶的降解情况进行了研究，结果表明，吡啶在硫酸盐还原、硝酸盐还原和产甲烷条件下都可以得到降解[14]。
1.3 吡啶降解菌群的构建
1.3.1特效降解菌群的研究现状
1.3.2 好氧颗粒污泥法简介
好氧颗粒污泥技术是在好氧污水处理系统中培养出来的颗粒状微生物自絮凝体，它是近几十年来发展起来的一种新型微生物自固定化技术 [17]。好氧颗粒污泥是微生物在特定环境下凝聚形成的结构紧密，能承受较高有机负荷的生物颗粒，它具有沉降性能良好、结构稳定，耐冲击能力强等特点[18]。好氧颗粒污泥由于颗粒结构所引起的扩散梯度，有毒难降解物质传质受限，颗粒污泥内层某些敏感微生物可得到保护，因此,好氧颗粒污泥技术相比活性污泥技术在有毒难降解污染物处理方面具有独特的优势。由于它结构的特殊性，能够在一个颗粒内同时保持多种营养环境与氧环境，因而具有多种代谢活性[19]。此外，好氧颗粒污泥较活性污泥体系而言生物种群更为丰富，颗粒污泥内部明显的好氧区、缺氧区和厌氧区的空间分布，使得好氧颗粒污泥体系内污染物质降解途径更为多样。
好氧颗粒污泥通常是在SBR反应器内以难降解有机物为唯一碳源，接种活性污泥，培养降解高浓度物质的好氧颗粒污泥。污水生物处理过程中产生的剩余污泥在适宜的条件下能够形成颗粒污泥，它们大部分是由生长代谢衰老死亡的微生物菌体构成的[20]，颗粒污泥含有两种或两种以上的微生物，具有复杂的生物相。而且具有不同的区域，其表层为好氧环境，内部为厌氧环境，使得好氧微生物、厌氧微生物以及兼性微生物可以共同存在于一个体系中，形成一个完整的生物群落[21]。
90年代中后期，国内外研究者先后发现USB、SBR等生物反应器中在一定条件下可以形成结构紧密，沉降性能良好的好氧颗粒污泥，并在好氧颗粒污泥的形成条件、脱氮除磷及功能菌群等方面进行了较深入的研究[22,23]。
目前好氧颗粒污泥的研究还主要集中在一些难降解物质类，如苯酚、苯胺及苯胺类化合物、重金属及染料、核废水等。例如，Jiang 等[24]等研究了将Propioniferax-like PG-02和Comamonas sp. PG-08这两个菌株在以苯酚为唯一碳源的培养基内共培养，发现这两颗菌株可以发生共聚形成好氧颗粒污泥，与单一的培养一种菌相比其显著的提高了苯酚的降解能力。Nancharaiah 等[25]利用好氧颗粒污泥的强吸附性能来去除废水中的可溶性的铀，取得了较好的吸附效果。
1.3.3好氧颗粒污泥对吡啶降解的研究现状
目前好氧颗粒污泥对难降解物质降解方面的研究主要集中于苯酚等生物毒性相对较弱的有机污染物，而关于好氧颗粒污泥降解吡啶等高毒性污染物的研究鲜见报道。Sunil 等[26]培养了具有苯酚降解能力的好氧颗粒污泥，并应用于吡啶模拟废水的处理；该好氧颗粒污泥系统能够有效地降解浓度为200-2500mg/L的吡啶，在250mg/L的吡啶浓度条件下，最大降解速率能达到73.0mg吡啶/gVSS/h。而Corynebacterium sp.和Brevibacterium sp.等纯培养吡啶降解体系，可降解吡啶浓度一般局限于1000mg/L以下。可见，好氧颗粒污泥复合菌群体系对吡啶等难降解物质的降解具有显著的强化作用。
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