使用短芽孢杆菌（Brevibacillus formosus）和耳假单胞菌（Pseudomonas otitidis）进行酚类物质降解的参数优化与动力学建模：生物反应器的设计

《Building Research & Information》：Parameter optimization and kinetic modelling of phenol degradation using Brevibacillus formosus and Pseudomonas otitidis: design of a bioreactor

苯酚降解研究优化了Brevibacillus formosus和Pseudomonas otitidis的工艺参数，分别达100%和99.43%去除率，基于Haldane模型分析动力学特性，并设计1:1共培养fed-batch生物反应器提升效率。

　　

摘要

本研究利用两种分离得到的细菌菌株——Brevibacillus formosus NRRL NRS-863和Pseudomonas otitidis MCC10330，探讨了苯酚的 aerobic（需氧）降解过程。针对每种菌株，分别优化了六个工艺参数。对于B. formosus，最佳条件为：温度30°C、pH值7、培养时间40小时、培养基体积500毫升、接种量6%，以及初始苯酚浓度800毫克/升；对于P. otitidis，最佳条件为：温度40°C、pH值7、培养时间40小时、培养基体积500毫升、接种量6%，以及苯酚浓度1000毫克/升。在这些优化条件下，B. formosus和P. otitidis的苯酚去除效率分别达到了约100%和99.43%。接下来，在批式摇瓶系统中研究了它们的生长和降解动力学。生物降解及生长数据很好地符合Haldane底物抑制模型。动力学参数分别为：B. formosus的μ_m = 0.052小时?1、K_? = 22.25毫克/升、K_i = 116.35毫克/升；P. otitidis的μ_m = 0.024小时?1、K_? = 20.58毫克/升、K_i = 118.65毫克/升。这些参数适用于苯酚浓度范围分别为50–800毫克/升和50–1000毫克/升的情况。最后，通过以1:1的比例共培养这两种菌株，并结合优化的物理化学参数和动力学数据，设计了一种连续搅拌反应器，从而实现了更高效的苯酚降解，进而促进了苯酚的环保生物降解过程。