本發(fā)明屬于污水綜合處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及污水中喹啉污染物的處理。

背景技術(shù)：

喹啉是一種無色，具有刺激性氣味的吸濕性液體。可溶于乙醇、乙醚、苯、二硫化碳，微溶于水。從其化學(xué)結(jié)構(gòu)來看，它屬于雜環(huán)芳烴類有機(jī)物，由煤炭、木材、石油加工時形成。焦化廢水中的喹啉則多在脫焦油洗苯的過程中產(chǎn)生。喹啉的污染主要由大氣、水體，地下煤礦開采等方式傳播，香煙排放的氣體中也含有喹啉的成分。一些研究人員研究發(fā)現(xiàn)肝臟是喹啉的目標(biāo)器官，對肝癌的發(fā)生有一定的影響。

喹啉是典型的多環(huán)芳香含氮雜環(huán)化化合物，具有毒性大、致畸性和致癌性強(qiáng)等特點(diǎn)，難于生物降解，會通過土壤污染地下水資源，對人類健康和生態(tài)環(huán)境具有巨大的潛在危害，已日益引起人們的關(guān)注。喹啉是含氮雜環(huán)化合物的典型代表，用途極其廣泛，是多種醫(yī)藥、農(nóng)產(chǎn)品、染料等生產(chǎn)中的重要原料和溶劑。但是喹啉及其衍生物可致癌、致畸、致突變,且難于生物降解,是環(huán)境中的嚴(yán)重污染物。環(huán)境中的喹啉主要來自煤氣、化石燃料加工、煤焦油殘余物和木材保存設(shè)施。此外，喹啉及其衍生物還是焦化廢水、石油廢水、制藥廢水等多種工業(yè)廢水中的難降解有機(jī)污染物成分。有學(xué)者分別對2種焦化廢水的有機(jī)物組成進(jìn)行了分析，指出喹啉類化合物的含量居有機(jī)污染物的第二。由于喹啉含有I個電負(fù)性很強(qiáng)的氮原子使得其水溶性增強(qiáng)，因此這類化合物更易在環(huán)境中擴(kuò)散和持久存在。已有調(diào)查發(fā)現(xiàn)在木餾油污染場所附近的地下水和土壤中喹啉及其羥基喹啉的濃度高達(dá)數(shù)個mg/L。除此之外，喹啉及其衍生物還存在于城市空氣、煙草煙霧、海水和魚的組織中，因此尋找有效去除喹啉的方法具有十分重要的意義。

現(xiàn)在，有很多的喹啉的處理方法。大致分為物理法、化學(xué)法和生物法。物理法和化學(xué)法雖然去除效率高，但是成本高，容易產(chǎn)生二次污染。生物治理具有成本低、二次污染輕、環(huán)境相容性好等優(yōu)勢，現(xiàn)已成為污染治理技術(shù)中的首選方案之一。決定生化處理工藝成功、有效、適用的因素，除了工藝條件和操作管理外，用于污染物降解、轉(zhuǎn)化等過程的功能基因的重要作用也是顯而易見的。生物處理法因其具有處理量大、成本較低、條件溫和及不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)而受到人們的青睞。近年來，在不改變現(xiàn)有處理設(shè)施的基礎(chǔ)上通過特定功能微生物的添加的生物強(qiáng)化技術(shù)，能夠大大提高原有生物處理系統(tǒng)對目標(biāo)污染物的去除效果，污水處理能力大幅提高，因而越來越受到人們的重視。

國內(nèi)外研究者從20世紀(jì)70年代就開始分離降解喹啉的微生物。有關(guān)喹啉的微生物降解途徑及其降解動力學(xué)、遺傳學(xué)的研究也在深入，但到目前為止，此類化合物的生物降解過程研究仍相當(dāng)有限，而對于喹啉降解菌的其他功能研究則更少。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一在于提供一種利用生物技術(shù)處理含喹啉廢水方法，以解決廢水中含喹啉污染物難以生物降解和脫毒的問題。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:

一種含喹啉化合物廢水的處理方法，包括如下步驟:

(1)預(yù)處理:通過過濾和沉淀，去除所處理污水中的懸浮物；

(2)主處理:添加氮的氧化物，配成混合廢水，收集在進(jìn)水池中，其中，碳氮比為5-10:1，碳氮比中的碳來自于喹啉化合物、氮來自于添加的氮的氧化物；

(3)混合廢水通過進(jìn)水泵提升至上流式曝氣生物濾池中，供氧曝氣6h；

(4)曝氣后的污水轉(zhuǎn)入缺氧區(qū)，投加承載有反硝化菌的懸浮填料，處理1天；

(5)后處理:將缺氧區(qū)處理后的污水經(jīng)消毒處理后，直接排放或回用。

優(yōu)選的，所述的反硝化菌為轉(zhuǎn)入了編碼如下任一個PPKL2蛋白變體(相對于PPKL2蛋白原始氨基酸序列(其氨基酸序列參見：GenBank：NP_744642.1)分別進(jìn)行如下突變71D/S、83S/G、122R/S、129Q/T、149P/G、189I/R、207S/G、224R/P、239L/S、263N/E、279E/R)(71D/S表示在原始序列第71位的D氨基酸替換為S氨基酸，其它含義類同)的編碼基因的CCTCC M 2010209菌株。

本發(fā)明另外提供一種喹啉降解蛋白PPKL2，其氨基酸序列如NP_744642.1。該蛋白是從惡臭假單胞菌中通過喹啉誘導(dǎo)的差異蛋白表達(dá)篩選得到的。該蛋白具有較強(qiáng)的去除分解喹啉的能力。

本發(fā)明提供了一系列的PPKL2蛋白變體(相對于PPKL2蛋白原始氨基酸序列分別進(jìn)行如下突變71D/S、83S/G、122R/S、129Q/T、149P/G、189I/R、207S/G、224R/P、239L/S、263N/E、279E/R)，其具有更強(qiáng)的去除分解喹啉的能力。將所示的變體氨基酸的編碼序列在CCTCC M 2010209菌株中表達(dá)時，發(fā)現(xiàn)重組菌相對于未轉(zhuǎn)化所述基因的聚磷菌具有更好的去除分解喹啉的能力，具有更好的效果。

將該蛋白導(dǎo)入到反硝化菌中，該菌株不僅具有較好的去除氮磷的效果，同時還能夠有效的去除污水中的喹啉，具有較好的應(yīng)用前景。

上述方法具有以下有益效果:

1、通過本發(fā)明的處理方法，大大提高了喹啉的降解速率，降低了反應(yīng)時間。

2、提供一種降解喹啉的蛋白及轉(zhuǎn)化菌株，具有較高的喹啉去除效率以及氮磷去除效果。

為了便于理解，以下將通過具體的實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地描述。需要特別指出的是，具體實例僅是為了說明，并不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。顯然本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本文說明，在本發(fā)明的范圍內(nèi)對本發(fā)明做出各種各樣的修正和改變，這些修正和改變也納入本發(fā)明的范圍內(nèi)。

具體實施方式

實施例1 喹啉化合物廢水的處理

(1)預(yù)處理:取含有喹啉濃度為100mg/L污水通過常規(guī)的過濾池進(jìn)行過濾，通過常規(guī)的沉淀池進(jìn)行沉淀，去除所處理污水中的懸浮物；

(2)主處理:將去除了懸浮物的處理后的污水，添加氮的氧化物(如果含氮量足夠，也可以不用添加)，配成混合廢水，收集在進(jìn)水池中，其中，碳氮比為8:1，碳氮比中的碳來自于喹啉化合物、氮來自于添加的氮的氧化物；

(3)混合廢水通過進(jìn)水泵提升至上流式曝氣生物濾池中，供氧曝氣6h；

(4)曝氣后的污水轉(zhuǎn)入缺氧區(qū)，投加承載有反硝化菌的懸浮填料，處理1天；所述反硝化菌為菌種保藏編號為CCTCC M 2010209的菌株，具體可以參見CN102115719A；

(5)后處理:將缺氧區(qū)處理后的污水經(jīng)消毒處理后，通過測定，其中喹啉的濃度為0.5mg/L。

實施例2 喹啉降解基因PPKL2的獲得

取惡臭假單胞菌，采用喹啉作為誘導(dǎo)劑，進(jìn)行誘導(dǎo)培養(yǎng)，分別以誘導(dǎo)和未誘導(dǎo)的菌株作為對比，進(jìn)行總蛋白的提取，進(jìn)行雙向二維電泳，通過對照，發(fā)現(xiàn)了10處差異表達(dá)蛋白。其中選取其中一處表達(dá)差異相對大的點(diǎn)進(jìn)行測序。得到了相應(yīng)的氨基酸序列，其序列如Genbank：NP_744642.1所示。將該基因進(jìn)行常規(guī)的原核表達(dá)，具體步驟都為常規(guī)的技術(shù)。通過活性測定發(fā)現(xiàn)，該蛋白具有較強(qiáng)的喹啉去除效果。

實施例3 PPKL2蛋白突變的活性提高

通過多重PCR將相應(yīng)的71D/S、83S/G、122R/S、129Q/T、149P/G、189I/R、207S/G、224R/P、239L/S、248F/G、263N/E、279E/R突變位點(diǎn)分別引入到Genbank：NP_744642.1所示蛋白中，從而構(gòu)建了不同的突變體蛋白(可參考現(xiàn)有技術(shù)的制備方法即可獲得)。制備并獲得了不同突變體基因，然后分別于載體相連，將驗證成功的重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化進(jìn)入反硝化菌中，獲得降解喹啉的基因工程菌。

實施例4 喹啉降解效果的驗證

將實施例3獲得的多個工程菌分別按照實施例1的方法，分別在不同的喹啉濃度下驗證相應(yīng)的降解喹啉的效果。以CN 102206657 A的Ep2菌作為對照。具體結(jié)果如下：

從以上的結(jié)果可以看出，導(dǎo)入了突變的蛋白PPKL2的反硝化菌大部分都具有增強(qiáng)的去除喹啉的效果，這充分說明并不是任意的改變都具有較好的效果。