当前世界环境

介绍

啤酒工业废水中含有有机废物，其污染程度取决于啤酒生产过程和过程中的水消耗能力(Olafadehan和Aribike, 2000;Driessen and Vereijken, 2003)。利用微生物进行生物处理是一种值得开发的污水处理系统。生物处理系统适用于含溶解和悬浮物的啤酒废水的处理。该系统利用微生物活性在O分子的帮助下氧化有机化合物₂成有限公司₂，水，和一个新的细胞(比顿，2005;Nusanthary等, 2012)。环境中的降解过程通常是由一群微生物而不是由一种微生物单独进行的(汤普森)等, 2005)。使用混合微生物培养物的处理系统将提供比单一培养物更有效的结果，因为细菌培养物的分解代谢活性相互补充，并且培养物的最终分解产物可以被其他培养物用于进一步分解过程，这有助于改善废水对有机物的氧化(Jadhav)等, 2008)。本研究旨在获得能够处理废水的最佳微生物联合体，最终使排放到环境中的啤酒废水能够在生命过程中重复使用。

材料与方法

啤酒废水取样

采用抓取法对来自巴厘岛Bedugul的PT. Storm Beer的啤酒废水进行了取样(Kardono, 2008)。

啤酒废水降解菌的分离

从啤酒废水污染的土壤中采用电镀法和含:1.0g (NH)的液体矿物培养基分离细菌₄）₂所以₄;1.0 g KH₂阿宝₄;3.6 g Na₂HPO₄;1.0 g MgSO₄.7H₂O;0.01 g Fe (NH₄)年代;1.0 g CaCl₂.2H₂O;0.5g酵母提取物(每升蒸馏水)。在121高压灭菌前，将培养基的pH调至7^oC孵育15分钟，37℃孵育48小时。分离株保存在40%甘油(v/v)中，温度为-20℃^oC.再用营养琼脂培养基接种细菌，然后用营养肉汤培养基培养，37℃孵育48小时(Khehra)等, 2006)。

细菌细胞的生长

分离得到的细菌分离株在3500转/分离心30分钟后进行进一步培养，然后将细胞球洗涤并用0.8% NaCl溶液稀释至10 mL体积。每24小时使用波长为660 nm的分光光度计通过光密度预测细菌细胞数量的增长(Waluyo, 2004)。

细菌分离物的选择

利用分光光度计测定接种菌培养初期的浊度(光学密度，OD)，通过污染物参数(COD、BOD和TSS)筛选潜在细菌分离物。将分离得到的培养菌株在3500 rpm下离心30 min，用0.8% NaCl洗涤至干净，然后用0.8% NaCl将10 mL细胞悬液稀释至250 mL，波长为660 nm，调整OD至OD5。调整好每个分离菌的OD后，再加入750 ml啤酒废水。而另一个桶只加入了1升啤酒废水作为对照。每个浴池采用曝气机进行曝气，并按不同天数进行分析。通过对各细菌分离物的污染物参数性能的测定，从而得到能够降低有机物含量浓度的最佳分离物。根据APHA、AWWA、WEF(1998)和Bridgewater规定的标准方法，对每个水样进行生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)、总悬浮固体(TSS)、温度和pH等5个污染物参数的分析等, 2008年。选择对啤酒废水降解能力最好的菌株组成微生物联合体，并根据污染物参数再次进行降低啤酒废水的试验。

细菌鉴定

microgenm GN-ID A + B平板试剂盒的细菌鉴定方法是:取在NA培养基中孵育24小时7圈的分离菌，溶解于10 mL 0.85%的无菌NaCl溶液中，每孔移液20µL，然后在特定的平板孔中加入矿物油，孵育24小时。24小时后，在特定板孔中加入20µL试剂。测试结果的读取是通过将每口井的颜色变化与现有的颜色图测试面板进行比较(Hadioetomo, 1993)。

结果与讨论

细菌的分离和细菌生长阶段

采用连续稀释法从啤酒废水污染的土壤中分离细菌，得到11株菌落形状、颜色、菌落边缘、菌落大小等形态特征不同的细菌，如表1所示。

表1:菌落形态特征

一般来说，如果微生物生活的地方或位置的营养物质得到满足，微生物就能够生存。细菌可以利用啤酒废水中所含的有机物质作为所需的营养物质来生长和产生生物质(Bitton, 2005)。微生物生物量浓度的增加与提供足够的生长营养和适宜的环境条件密切相关，以支持微生物的生长和活动，在相对较短的时间内分解需要溶解的有机物质(Bitton, 2005;Sumarsih, 2003)。对平均11株细菌的细胞生长期的研究结果发现，在第二个观察日，已经看到了如图1所示的指数期。

细胞质量的测量可以通过使用分光光度计测量培养浊度来完成。在研究中，指数阶段在两天内实现。据希达亚特说等.，(2006)指数阶段表明微生物酶系统已经适应利用培养基成分进行生长。经过驯化过程后，酶系统会按照底物中已有的成分进行调节，使微生物的降解能力增强。

微生物群落降解活性试验

对11株分离菌进行了能力试验，确定其是否形成菌群。性能试验结果表明，与其他菌株相比，3株菌株在污染物参数BOD、COD和TSS方面具有降解废水的能力。这三种细菌均为分离菌株，编码为NGS4、NGS5和NGS7。菌株NGS4、NGS5和NGS7在一定时间内对COD的还原浓度为2224.26±853.9;1724.28±864.8;和2367.45±604。菌株NGS4、NGS5和NGS7在一定时间内对BOD浓度的降低值为317.11±25.1;302.89±29.4;和350.68±9.4。菌株NGS4、NGS5和NGS7在一定时间内对TSS浓度的降低值为2493.25±274.5; 1722.50±167.9 and 2660.5±421.7 respectively. The results of the study to the pH value by isolates NGS4, NGS5 and NGS7 at a certain time were 6.51±0.4; 6.59±0.4 and 5.98±0.6 respectively. The results of the study to the temperature value by isolates NGS4, NGS5 and NGS7 at a certain time were 26.97±0.8; 27.82±1.1 and 26.74±1.2 respectively for all data are presented in Fig. 2.

根据Hidayah和Shovitri(2012)的观点，微生物能够生存的基础是与其他微生物竞争营养物质的能力，以及培养基中存在的营养物质类型，因此如果环境和营养符合微生物的起源，它们将适应得更快。能够更快适应环境的微生物将提高它们分解废物中有机物质的能力。根据Komarawidjaja(2007)的研究，温度和pH值是影响微生物数量增加和微生物分解有机物能力的环境因素。3个菌落的显微镜观察结果为革兰氏阴性细菌，具有罗勒细胞的形式(图3)。所有分离株都能够在35-37℃的最佳温度下生长。细菌种类鉴定的研究结果采用MicrogenTM kit GN-ID A + B平板，结果为:Cronobactersp.菌株NGS4;假单胞菌荧光NGS5,气单胞菌属sp.菌株NGS7(图4)。

对选定的3株菌株分别为NGS4、NGS5和NGS7，分别以单独或混合组合的方式对啤酒废水进行降解能力测试，以确定它们之间的协同作用。组合1为分离株NGS4和NGS5的组合，组合2为分离株NGS4和NGS7的组合，组合3为分离株NGS5和NGS7的组合。混合组合是NGS4、NGS5和NGS7这三种分离株的组合。分离组合和混合组合降低COD值的能力表明，组合1、组合2、组合3、混合组合和对照的平均值分别为882.64±28.15 mg/L、859.981±15.62 mg/L、868.384±29.10 mg/L、633.69±48.18 mg/L和886.216±19.69 mg/L。微生物联合体组合处理后的BOD值显示，组合1、组合2、组合3、混合组合和对照的平均BOD值分别为294.174±7.12 mg/L、280.61±13.46 mg/L、319.246±12.71 mg/L、199.09±87.82 mg/L和312.646±2.26 mg/L(图5)。

结果表明，在啤酒废水处理中，COD和BOD值呈下降趋势。COD值会因有机物氧化而降低，但由于产生一些难以降解的物质而高于BOD值。啤酒废水中悬浮或溶解的有机化合物受微生物活性的影响，COD和BOD浓度的降低受到微生物活性的影响。BOD和COD的降低可能是由于系统中有机物的氧化，为微生物代谢提供能量。废水中所含的有机物为好氧微生物代谢提供了基质，培养时间的延长会导致COD和BOD浓度的降低。此外，曝气时间的长短对BOD和COD的减少也有影响(Metcalf and Eddy, 2003;Suhendrayatnaet al .,2012)。结果显示，组合1、组合2、组合3、混合组合和对照处理后各组合微生物菌群的TSS值分别为2160±87.68 mg/L、2531±64.77 mg/L、2139±38.75 mg/L、848.9±206.61 mg/L和189.78±3744 mg/L(图6)。

TSS是废水中悬浮物被膜过滤器过滤的量，TSS值的降低越小，表明发生的废物生物降解过程越小(Wirda和Handajani, 2011)。TSS值的下降是由于颗粒沉积因素和悬浮颗粒被微生物溶解的有机物分解过程所致。细菌通过分泌酶将复杂的有机化合物(淀粉、蛋白质和脂肪)水解成更简单的化合物来降解废物中的有机化合物，在第一阶段，这些复杂的化合物被转化为简单的化合物，如糖、甘油、脂肪酸和氨基酸。这些简单的化合物用于细菌的代谢，然后进行其他过程，从而产生有氧和厌氧能量，即一氧化碳₂H₂O和代谢废物以简单的泥浆沉淀的形式，因此，通过这种机制，废物中存在的有机污染物物质将减少(Radojevic和Vladimir, 1999)。此外，曝气作为氧气的供应商，使微生物可以在水中有氧气的情况下生长和繁殖，因此它足以吸收和消化有机杂质(Arixs, 2009)。研究结果表明，组合1、组合2、组合3、混合组合和对照的平均pH值分别为6.07±0.5、6.30±0.6、6.31±0.5、6.85±0.9和5.48±0.2。组合1、组合2、组合3、组合和对照的温度平均值分别为25.84±0.4、26.26±0.3、25.9±0.7、28.39±1.6和24.72±0.4(图7)。

氢离子浓度(pH)表示在一定温度下的酸性或碱性的强度。pH值的测量是确定水质最重要和最常用的测试之一(乔杜里)等, 2011)。废水中pH值的变化表明存在降解有机物的微生物活动。蛋白质和有机氮降解成铵(NH)₄)提高pH值，变成碱性。水解过程中pH值升高，当H⁺用于催化多糖、脂质和蛋白质的键终止(Paramitaet al。, 2012)。温度是影响水生环境最重要的因素之一。温度也影响氧在水中的溶解度et al .,2005)。废水中温度的升高会加速有机物的降解速度、微生物生长速度(微生物总数、酶合成速度和酶失活速度)和O等气体在水中的溶解度降低₂、有限公司₂N₂和CH₄．此外，曝气可引起废水温度的升高(Haslam, 1995)。结果表明，分离菌组合和混合液组合之间的协同作用表现出不同的能力。混合组合对啤酒废水有机物的降解效果优于单菌培养和多菌组合。根据Cahyonugroho和Hidayah，(2008)和Jadhavet al .,(2008)废水是一种化合物的复杂混合物，而每种细菌的降解能力有限。细菌联合体可作为废水回收的潜在发酵剂。因此，细菌培养物的分解代谢活性的存在是相辅相成的，一种培养物产生的分解产物可以被其他培养物用于进一步的分解过程，从而有助于提高废水对有机物的氧化。多样性可以提高群落的稳定性，因为存在更多样化的物种，并且群落能够适应不同的环境条件(Worm和Duffy, 2003)。此外，不同属的细菌可以在一个环境中共同工作，通过代谢物的相互作用而生存，因为混合培养具有更完整的大修能力，对有毒代谢物具有更高的耐受性(De Souza)等, 1998;Mlynarz and Ward, 1995)。

结论

能够降低污染物参数值的最有效微生物群落组合是混合组合(Cronobactersp.菌株NGS4;假单胞菌荧光NGS5,气单胞菌属菌株NGS7)处理12 d后，COD、BOD、TSS分别为633.69±48.18 mg/L，降解率为66.06%、199.09±87.82 mg/L，降解率为78.91%、848.9±206.61 mg/L，降解率为90.50%。

确认

作者感谢风暴啤酒公司为研究提供样品，并感谢污水处理厂(PT. IPAL) Suwung-Bali为啤酒废水分析提供协助。

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