一种筛选能降解氯酚的产电功能细菌的方法、筛选得到的混合菌及应用
【技术领域】
[0001]本发明属于污水处理领域，具体涉及一种筛选能降解氯酚的产电功能细菌的方法、筛选得到的混合菌及其应用。
【背景技术】
[0002]氯酚类化合物作为重要的化工有机原料和中间体被广泛用于木材防腐剂、除草剂、杀菌剂、杀虫剂、染料等工业生产中，氯酚类化合物也会作为副产物产生于废物焚烧、造纸制浆漂白和饮用水加氯消毒过程中。氯酚类化合物为人工合成的外源性物质，具有恶臭并且有良好的化学稳定性和热稳定性，自然界中的天然微生物不能分泌相应的酶来降解这类物质，导致这类化合物在环境中的长期残留。作为一种持久性的有机污染物的典型代表，氯酚类化合物可通过皮肤接触或经口腔黏膜吸入而浸入生物体内，使细胞失去活性，促使神经系统发生病变，其对人体健康及自然环境影响严重。未处理完全的含氯酚废水排入水体环境后，对水体及水生物产生严重的污染，影响收纳水体的生态环境安全。
[0003]氯酚类污染废水的修复技术研宄较多，其主要包括物化方法和生化方法。物化方法包括还原脱氯、化学氧化、活性炭吸附方法。物化方法在处理过程中会增加额外的能耗并引入其他的化学试剂，因此，还需要进行后续的二次处理。而生化方法，如好氧生物处理和厌氧生物处理、固定化微生物技术和生物电化学系统处理技术，具有相对经济、基本没有二次污染等特点，越来越引起重视，并已逐渐成为一种被人们普遍接受和认可的环境治理技术之一。其中生物电化学处理技术，由于电化学还原能够降解物质的毒性，提高物质的可生物降解性，作为预处理工艺有较大的优势。
[0004]微生物燃料电池技术是环境工程领域近年来新兴的废水处理手段，微生物燃料电池技术是通过微生物作为催化剂，将废水中的有机底物进行分解代谢，同时将底物中的化学能转化为电子、质子和阴极的最终电子受体进行结合，完成最终的反应过程。通过微生物燃料电池系统，可以从有机废水中提取清洁能源电能。因此，微生物燃料电池技术是可以实现废水能源化。微生物燃料系统作为一个生物处理过程，同样可以成为一种筛选产电细菌和处理含氯酚废水的有效手段。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了利用单室空气阴极微生物燃料电池筛选出具有降解氯酚性能的产电功能细菌，并将该细菌用于微生物燃料电池处理含氯酚废水。
[0006]本发明利用了一种筛选降解氯酚产电功能细菌的装置，所述装置包括有机玻璃槽、阴极石墨毡电极和阳极石墨毡电极；其中有机玻璃槽的上端敞口，槽底密封并装有电极液；阴极石墨毡电极和阳极石墨毡电极分别与钛丝相连，并通过硅胶管进行密封连接，所述装置的外电路接恒定电阻。
[0007]优选的，所述装置的外电路接510欧姆恒定电阻，电压数据采集系统与钛丝接于电阻两?而。
[0008]本发明提供的具有降解氯酚性能的产电功能细菌的筛选方法包括:
[0009]以海洋沉积物样品作为菌源，启动氯酚浓度为20_50mg/L的氯酚阳极液的空气阴极微生物燃料电池，并设定阳极和阴极间的恒定外电阻为505?510欧姆，并在输出电压稳定后增加阳极液的氯酚浓度至50?150mg/L，在阳极石墨毡上形成的生物膜即为有降解氯酚的产电细菌。
[0010]优选的，所述空气阴极微生物燃料电池内氯酚初始的浓度为50mg/L，所述氯酚在输出电压稳定后增加至150mg/L。
[0011]具体的，本发明的一种利用单室空气阴极微生物燃料电池筛选脱氯产电细菌的操作方法如下:将含氯酚阳极液注入到空气阴极微生物燃料电池系统中，并将0.1g的海洋热液沉积物(中国大洋样品馆，N0.21II1-S10-TVG6)接种于阳极液中，在设定的固定外阻下，启动单室空气阴极微生物燃料电池，监测该系统中的氯酚有毒物质的浓度变化以及该系统的输出电压变化，当输出电压稳定运行(输出电压在2-3个周期内达到稳定)，增加阳极液中的氯酚浓度，进一步筛选耐高浓度氯酚且能降解氯酚的产电细菌，具有降解氯酚的产电细菌在阳极石墨毡上形成稳定的生物膜该生物膜上即为具有降解氯酚性能的产电细菌。
[0012]优选的，产电细菌的菌种组成为！Cupriavidus (75.12 %?77.74 % )，Brucellaceae (11.1% ?13.89% )，Brevundimonas (10.14% ?13.56% )，其他微量细菌(I%?2.31% );混合菌对氯酸去除率可达97%，电池输出电压可达600mV。
[0013]本发明的单室空气阴极微生物燃料电池系统，能筛选出具有降解氯酚性能的产电细菌，其可用于处理含氯酚废水，并实现含氯酚废水资源化能源化利用。
[0014]本发明的方法在形成稳定生物膜后，更换阳极液重新加入氯酚和醋酸钠底物启动新的周期，同时监测COD浓度和氯酚浓度变化，即为该细菌在处理含氯酚废水的应用。
[0015]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0016]1、采用海洋热液沉积物为菌源，利用含氯酚阳极液的单室空气阴极微生物燃料电池系统筛选降解氯酚产电功能细菌，并将该细菌用于处理含氯酚废水，能够实现含氯酚废水资源化能源化利用。
[0017]2、本发明中接有筛选得到混合菌的单室空气阴极微生物燃料电池对含氯酚浓度150mg/L废水的去除率可达到85%以上，COD的去除率可达到85%以上。
[0018]3、本发明利用接种降解氯酚功能细菌后的单室空气阴极微生物燃料电池能有效降解含氯酚废水，具有显著经济和环境意义。
【附图说明】
[0019]图1为实施例1中空气阴极微生物燃料电池筛选脱氯细菌和含氯酚废水处理示意图；图中I为单室空气阴极微生物燃料电池筛选菌种系统，2为电压数据采集系统，3为有机玻璃杯槽，4为阴极石墨毡电极，5为阳极石墨毡电极，6为含氯酚的阳极液，7和8均为钛丝，9为硅胶管，10为510欧姆电阻。
[0020]图2为实施例2中不同氯酚浓度批次的COD降解曲线图；
[0021]图3为实施例3中不同氯酚浓度批次的氯酚降解曲线图；
[0022]图4为实施例4中开路和闭路下氯酚降解曲线图；
[0023]图5为实施例5中不同氯酚浓度批次下输出电压曲线图。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图和实例对本发明的作进一步说明，但其不是对本发