混合菌株去除人工合成廢水及實(shí)際廢水中三甲基胺之研究課件

1、混合菌株去除人工合成廢水及實(shí)際廢水中三甲基胺之研究課件混合菌株去除人工合成廢水及實(shí)際廢水中三甲基胺之研究課件摘要 本研究希望從環(huán)境中獲得可去除三甲基胺之混合菌株，亦即從市污水處廠、工業(yè)區(qū)之廢水處廠、水性聚氨基甲酸乙酯樹(shù)脂製造廠廢水處廠與水稻田中獲得污或土壤，將該污或土壤以三甲基胺馴養(yǎng)後，瞭解經(jīng)三甲基胺馴養(yǎng)之混合菌株對(duì)人工合成廢水及實(shí)際廢水(市、工業(yè)區(qū)、水性聚氨基甲酸乙酯樹(shù)脂製造廠廢水處廠之進(jìn)水)中三甲基胺之去除情形。摘要 本研究希望從環(huán)境中獲得可去除三甲基胺之混合菌株，亦即前言 三甲基胺主要用於有機(jī)合成(主為膽鹼鹽製造)、消毒劑、昆蟲(chóng)引誘劑、發(fā)泡劑、塑膠等製造。此外亦為化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)及農(nóng)業(yè)

2、生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生臭之主要源，且經(jīng)微生物分解後可能會(huì)產(chǎn)生氨氮，故含有三甲基胺之廢水未經(jīng)妥善處就予以放，對(duì)人健康、生活環(huán)境與環(huán)境生態(tài)會(huì)造成重大影響。前言 三甲基胺主要用於有機(jī)合成(主為膽鹼鹽製造)、消毒劑、 三甲基胺可用物化處方法予以去除，氏學(xué)者之研究發(fā)現(xiàn)三甲基胺加氧照光且二氧化鈦催化下會(huì)產(chǎn)生CO2(g)，NCO(a)及NHx(a)的產(chǎn)物。學(xué)者Erley 等人之研究發(fā)現(xiàn)，三甲胺於Pt(111)上，是以氮上的電子和表面產(chǎn)生化學(xué)吸附，隨著溫提高到280K，三甲胺會(huì)開(kāi)始產(chǎn)生解，先斷一個(gè)甲基(CH3產(chǎn)生(CH3)2N(a)，斷出的甲基再分解產(chǎn)生碳(C)和氫(H)吸附在表面，當(dāng)溫提高至328K，吸附在表面上的

3、氫會(huì)開(kāi)始脫附，到410K 時(shí)，(CH3)2N(a)再斷一個(gè)甲基變成CH3N(a)，甲基同樣會(huì)再解產(chǎn)生碳吸附在表面，氫則變成氫氣脫附出，直到444K 時(shí)CH3N(a)則會(huì)斷C-H 鍵產(chǎn)生CH2N(a)，CH2N(a)在溫到492K 時(shí)則會(huì)完全解成碳，氮(N)吸附在表面，氫則早已脫附，到500K 以上時(shí)，吸附的氮才變成氮?dú)饷摳匠觥?三甲基胺可用物化處方法予以去除，氏學(xué)者之研究發(fā)現(xiàn)三 學(xué)者Rappert 與Mller 等人對(duì)三甲基胺之可能生物代謝途徑得知，三甲胺被三甲基胺脫氫酶氧化成二甲胺(DMA)，再被二甲基胺單氧氧化酶氧化成甲基胺，最後甲基胺被甲基胺脫氫酶氧化成甲酸及氨氮，詳細(xì)代謝程如圖1 所示

4、。 學(xué)者Rappert 與Mller 等人對(duì)三甲基胺之可能圖1、微生物在好氧環(huán)境條件下解三甲基胺可能途徑(Rappert and Mller, 2005)圖1、微生物在好氧環(huán)境條件下解三甲基胺可能途徑(Rappe 三甲基胺用生物處方面，Calamari 等學(xué)者亦提及其他胺(50 mg/l)雖可被活性污解，但50 mg/l 之三乙基胺會(huì)抑制活性污之生長(zhǎng)。學(xué)者殷氏等人分別從稻田土壤和城市污水處廠之活性污中分得到2株三甲胺分解菌22 和51，均能於好氧和厭氧條件下用三甲胺作為唯一碳源，生成中間產(chǎn)物二甲胺和甲胺，最終將其礦化。 三甲基胺用生物處方面，Calamari 等學(xué)者亦提及雖然很多學(xué)者用生物處方

5、式去除三甲基胺，但效果並想。因此，本研究希望從環(huán)境中獲得可去除三甲基胺且效果好之混合菌株，亦即從市污水處廠、工業(yè)區(qū)之廢水處廠、水性聚氨基甲酸乙酯樹(shù)脂製造廠廢水處廠與水稻田中獲得污或土壤，將該污或土壤以三甲基胺馴養(yǎng)後，瞭解經(jīng)三甲基胺馴養(yǎng)之混合菌株對(duì)人工合成廢水及實(shí)際廢水(市、工業(yè)區(qū)、水性聚氨基甲酸乙酯樹(shù)脂製造廠廢水處廠之進(jìn)水)中三甲基胺之去除情形。雖然很多學(xué)者用生物處方式去除三甲基胺，但效果並想。因?qū)嶒?yàn)方法1.污(土壤)源本研究採(cǎi)用下幾處之污進(jìn)三甲胺去除實(shí)驗(yàn)：(1)市污水處廠之活性污槽。(2)工業(yè)區(qū)廢水處廠之活性污槽。(3)水性聚氨基甲酸乙酯樹(shù)脂製造廠廢水處廠活性污槽與曝氣槽。(4)水稻田。實(shí)驗(yàn)

6、方法1.污(土壤)源2.污(土壤)馴養(yǎng) 將從市、工業(yè)區(qū)、水性聚氨基甲酸乙酯樹(shù)脂製造廠廢水處廠及水稻田中取回之污(土壤)，直接取適體積(土壤須先用Tween 70 萃取微生後，再將適萃取液加入)裝入懸浮生長(zhǎng)式續(xù)反應(yīng)槽(化學(xué)恆定反應(yīng)槽)中，並進(jìn)含同濃三甲基胺(200 mg/l-1000 mg/l)之人工合成廢水，以分別進(jìn)三甲基胺混合菌株馴養(yǎng)。2.污(土壤)馴養(yǎng)3.實(shí)際廢水(市、工業(yè)區(qū)、水性聚氨基甲酸乙酯樹(shù)脂製造廠廢水處廠之進(jìn)水)之處水質(zhì)非常髒，則由市、工業(yè)區(qū)、水性聚氨基甲酸乙酯樹(shù)脂製造廠廢水處廠之實(shí)際廢水，先以凍心機(jī)(Hitachi 20 PR-52)於4、8000 rpm 下心20分鐘，再以極細(xì)

7、之網(wǎng)去除懸浮固體物(心機(jī)無(wú)法去除之部份)，接著用孔徑為0.45m 的Nylon 膜過(guò)水樣，最後再經(jīng)由0.2m 之Nylon 膜和GelmanLaboratory 公司製之過(guò)頭(VacuCapTM90，孔徑0.1m)過(guò)而完成水樣的前處。水質(zhì)尚乾淨(jìng)則忽凍心機(jī)及網(wǎng)過(guò)此二步驟。3.實(shí)際廢水(市、工業(yè)區(qū)、水性聚氨基甲酸乙酯樹(shù)脂製造廠廢水4.批次實(shí)驗(yàn)(1)混合族群去除人工合成廢水中三甲基胺之批次實(shí)驗(yàn)首先取適體積之污，以PBM 作稀釋後，用雙光束分光光計(jì)(HITACHIU-2000)在600 nm 下調(diào)整菌液吸光(O.D.值)，以控制與反應(yīng)之菌。接著取40 ml 之經(jīng)馴養(yǎng)菌液加入120 ml 血清瓶中。然後

8、以Teflon/Silicon 之墊片加上鋁蓋予以密封後，依實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)加入同濃三甲基胺，並定期採(cǎi)樣分析。分析項(xiàng)目包括三甲基胺、酸鹼(pH 值)、吸光(O.D.600 值)。PBM 之成份及濃如表1 及表2 所述。4.批次實(shí)驗(yàn)表1、磷酸鹽緩衝液(PBM)之成份及濃表1、磷酸鹽緩衝液(PBM)之成份及濃表2、微元素之成份及濃表2、微元素之成份及濃5.分析方法(1)三甲基胺 從血清瓶中取出之樣品先以0.22m 過(guò)頭(Millex-GV、PVDF)過(guò)後，再以微針筒(廠牌HAMILTON、型號(hào)80300)抽取液0.5L 注入氣相層析儀-火焰子化偵測(cè)器(GC-FID、Hewlett Packard (HP)

9、 6890)進(jìn)三甲基胺分析。分析條件如表3 所示。5.分析方法表3、分析三甲基胺之GC-FID 操作條件表3、分析三甲基胺之GC-FID 操作條件(2)菌群O.D.600 值 菌群O.D.600 值是以單光束分光光計(jì)(廠牌SUNTEX、型號(hào)GENESYS 10)於波長(zhǎng)600 nm 下監(jiān)測(cè)而得。(3)菌液pH 值 菌液pH 值用(METTLER TOLEDO、Seven Easy 型)監(jiān)測(cè)得到。(2)菌群O.D.600 值結(jié)果與討1.混合菌株去除人工合成廢水及實(shí)際廢水中三甲基胺之批次實(shí)驗(yàn)結(jié)果 圖 2 為混合菌株經(jīng)三甲基胺馴養(yǎng)後，對(duì)人工合成廢水中200-1000 mg/l 三甲基胺之去除情形。由圖

10、中可知，隨著人工合成廢水中三甲基胺濃增加，被馴養(yǎng)混合族群去除時(shí)間增長(zhǎng)。結(jié)果與討1.混合菌株去除人工合成廢水及實(shí)際廢水中三甲基胺之圖2、經(jīng)三甲基胺馴養(yǎng)之混合菌株對(duì)人工合成廢水中200-1000 mg/l 三甲基胺的去除情形圖2、經(jīng)三甲基胺馴養(yǎng)之混合菌株對(duì)人工合成廢水中200-100 人工合成廢水中200 mg/l 三甲基胺於19 小時(shí)被馴養(yǎng)混合菌株去除50.4，至31 小時(shí)完全去除。人工合成廢水中400 mg/l 三甲基胺於19 小時(shí)及27 小時(shí)被馴養(yǎng)混合菌株去除43.4及74.7，至39 小時(shí)完全去除。人工合成廢水中600 mg/l 三甲基胺於23 小時(shí)及31 小時(shí)被馴養(yǎng)混合菌株去除32.2及

11、69.7，至43 小時(shí)完全去除。人工合成廢水中800 mg/l 三甲基胺於23 小時(shí)及39 小時(shí)被馴養(yǎng)混合菌株去除24.2及68.5，至45 小時(shí)完全去除。人工合成廢水1000mg/l 三甲基胺於31 小時(shí)及43 小時(shí)被馴養(yǎng)混合菌株去除57.3及74.6，至49 小時(shí)完全去除。 人工合成廢水中200 mg/l 三甲基胺於19 小時(shí)被混合菌株經(jīng)三甲基胺馴養(yǎng)後，對(duì)實(shí)際廢水中200-1000 mg/l 三甲基胺之去除情形如圖3 所示。由圖中可知，隨著實(shí)際廢水中三甲基胺濃加，被馴養(yǎng)混合族群去除時(shí)間增加?；旌暇杲?jīng)三甲基胺馴養(yǎng)後，對(duì)實(shí)際廢水中200-1000 mg圖3、經(jīng)三甲基胺馴養(yǎng)之混合菌株對(duì)實(shí)際廢水

12、中200-1000 mg/l 三甲基胺的去除情形圖3、經(jīng)三甲基胺馴養(yǎng)之混合菌株對(duì)實(shí)際廢水中200-1000 實(shí)際廢水中400 mg/l 三甲基胺於9 小時(shí)及29小時(shí)被馴養(yǎng)混合菌株去除23.7及76，至37 小時(shí)完全去除。實(shí)際廢水中600mg/l 三甲基胺於17 小時(shí)及29 小時(shí)被馴養(yǎng)混合菌株去除35.3及72.4，至39小時(shí)完全去除。實(shí)際廢水中800 mg/l 三甲基胺於17 小時(shí)及29 小時(shí)被馴養(yǎng)混合菌株去除27.3及75.2，至39 小時(shí)完全去除。實(shí)際廢水中1000 mg/l 三甲基胺於25 小時(shí)及37 小時(shí)被馴養(yǎng)混合菌株去除34.3及76.1，至41 小時(shí)完全去除。 實(shí)際廢水中400 m

13、g/l 三甲基胺於9 小時(shí)及29小時(shí)2.綜合討 用填充活性碳之生物床去除甲胺化合物之研究結(jié)果顯示，固定化菌株P(guān)aracoccus sp.CP2 對(duì)10-250 ppm 之三甲基胺、二甲基胺及甲基胺分別有85、90及93以上之去除。 而本研究經(jīng)三甲基胺馴養(yǎng)之混合菌株對(duì)人工合成廢水及實(shí)際廢水中1000 mg/l 以下之三甲基胺皆有100%的去除，此顯示本研究經(jīng)三甲基胺馴養(yǎng)之混合菌株去除三甲基胺較固定化菌株P(guān)aracoccus sp.好。2.綜合討結(jié)經(jīng)三甲基胺馴養(yǎng)之混合菌株皆可用人工合成廢水及實(shí)際廢水中1000 mg/l 以下之三甲基胺生長(zhǎng)。2. 經(jīng)三甲基胺馴養(yǎng)之混合菌株對(duì)人工合成廢水及實(shí)際廢水中1

14、000 mg/l 以下之三甲基胺皆有100%去除。結(jié)經(jīng)三甲基胺馴養(yǎng)之混合菌株皆可用人工合成廢水及實(shí)際廢水中考文獻(xiàn)黃榮茂、王禹文、聖富、楊得仁編譯。1987?；瘜W(xué)化工百科辭典。曉園出版社，臺(tái)。2. Tang, H. M., Hwang, S. J., Hwang, S. C., 1996. Waste gas treatment in biofilters.Air Waste Manage. 46, 349-354.3. Rappert, S., Mller, R., 2005. Microbial degradation of selected odorous substances. Wast

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