生物膜載體在制革廢水處理的應(yīng)用

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摘要：移動(dòng)床生物膜技術(shù)基于生物膜載體，微生物群落在其上附著，發(fā)育和生長(zhǎng)。全世界都知道許多由各種材料制成的生物膜載體變體。最常見(jiàn)的材料是基于聚乙烯的，這種材料具有接近水的密度。作者提出了一種新型的生物膜載體，用于制革廠(chǎng)和造紙廠(chǎng)廢水的第三級(jí)處理。生物處理基于真菌活性。選定的真菌菌株將在含有纖維素的新型聚乙烯載體上生長(zhǎng)。該載體將被設(shè)計(jì)用于移動(dòng)床生物反應(yīng)器中，并在存在競(jìng)爭(zhēng)細(xì)菌的情況下促進(jìn)真菌生長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：新型聚乙烯載體；移動(dòng)床生物反應(yīng)器；生物處理

引言

工業(yè)廢水由于其復(fù)雜的本構(gòu)矩陣（極端的化學(xué)物理參數(shù)，生物負(fù)荷，復(fù)雜的芳香族化合物的存在等），通常對(duì)傳統(tǒng)的生物處理方法具有頑固性。單寧和可吸收的有機(jī)鹵素化合物（AOXs）熱衷于破壞水生環(huán)境。此外，它們是通過(guò)對(duì)水的高度需求的工業(yè)活動(dòng)生產(chǎn)的。目前，纖維素含量高的廢水的處理大多是通過(guò)好氧工藝（活性污泥）進(jìn)行的，由于有機(jī)物濃度高（纖維素含量高）和存在纖維素衍生的化合物，尤其是有機(jī)氯，該工藝不能完全有效?；衔?。用于處理高含量纖維素非隔離廢水的反應(yīng)器在化學(xué)需氧量（COD）以及通常定義為可吸收有機(jī)鹵化物（AOX）的氯化物含量方面均無(wú)法滿(mǎn)足最終排放質(zhì)量要求。去除氯代酚類(lèi)化合物和AOX的當(dāng)前技術(shù)基于膜過(guò)濾和臭氧化。制革廠(chǎng)所消耗的水約有85%僅用于加工，從而導(dǎo)致產(chǎn)生大量被污染的廢水。聯(lián)合國(guó)秘書(shū)處的糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）估計(jì)，每年從紙漿和造紙廠(chǎng)排放的廢水總量約為40,000億立方米（約200立方米/噸紙漿和造紙）。這些排放物來(lái)自各種制造過(guò)程，通常通過(guò)產(chǎn)生廢水中所含的大量毒素而成為水生生物，公共衛(wèi)生和環(huán)境的主要污染源。絲狀真菌菌株在廢水處理領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用潛力。近年來(lái)，White-Rot-Fungi（WRF）和Ascomycota（ASC）的代表已成功用于污染污水的生物修復(fù)技術(shù)。WRF菌株對(duì)環(huán)境具有多種適應(yīng)性機(jī)制，其中涉及一系列氧化酶，這也參與廢水處理過(guò)程的生物修復(fù)。與細(xì)菌相比，就環(huán)境適應(yīng)性的氧化機(jī)制而言，這方面可以提高真菌菌株的效率。在這種情況下，WRF在表達(dá)對(duì)環(huán)境的氧化機(jī)制方面比細(xì)菌更有效。但是，這些技術(shù)仍然面臨巨大的應(yīng)用挑戰(zhàn)，因?yàn)檎婢z體在處理過(guò)程中容易在處理設(shè)備內(nèi)部發(fā)生機(jī)械破壞。將這些微生物結(jié)構(gòu)固定在剛性結(jié)構(gòu)中可以證明是微生物機(jī)械完整性和維持治療效率的可行解決方案。這個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題將在FunCell項(xiàng)目中解決，其中包括開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的基于霉菌的三級(jí)用于制革廠(chǎng)和造紙廠(chǎng)廢水的處理，可有效去除單寧和AOX，而不會(huì)被基于細(xì)菌的合并工藝所消耗。FunCell技術(shù)致力于消除對(duì)細(xì)菌氧化機(jī)械有害的化學(xué)結(jié)構(gòu)：?jiǎn)螌?，AOX和纖維素。

1材料和方法

1.1材料

在過(guò)去的幾年中，對(duì)MBBR技術(shù)用于廢水處理[8]進(jìn)行了深入的研究和開(kāi)發(fā)，但尚未與WRF/ASC結(jié)合用于廢水處理。將設(shè)計(jì)用于細(xì)菌生物膜附著的新MBBRs結(jié)構(gòu)，將其嫁接到纖維素上，并在不同濃度下對(duì)其進(jìn)行測(cè)試以穩(wěn)定生長(zhǎng)條件，從而提高通常在細(xì)菌泛濫的非無(wú)菌條件下的真菌競(jìng)爭(zhēng)力。該項(xiàng)目從現(xiàn)有的聚乙烯生物膜載體（圖1）開(kāi)始，提出了一種新的生物介質(zhì)設(shè)計(jì)，將對(duì)其進(jìn)行測(cè)試以支持在廢水處理典型的非無(wú)菌環(huán)境中的真菌生長(zhǎng)。新型生物膜載體（基于高密度聚乙烯和其他材料之間的混合物）旨在在填充床和移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器之間找到平衡點(diǎn)，并旨在區(qū)分和微調(diào)底物的梯度和整個(gè)膜的剪切應(yīng)力。反應(yīng)器床。這種類(lèi)型的產(chǎn)品在廢水處理領(lǐng)域是相對(duì)較新的，通常在時(shí)間或空間上僅在微尺度水平上對(duì)梯度進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且最終還可用于細(xì)菌生態(tài)系統(tǒng)。

2結(jié)果與討論

對(duì)于原位測(cè)試，用于真菌生物質(zhì)的MBBR試點(diǎn)將被利用，以利用WRF的能力來(lái)生產(chǎn)涉及頑固性化合物耗竭的一系列細(xì)胞外酶。FunCell項(xiàng)目將利用細(xì)胞內(nèi)酶機(jī)制，該機(jī)制是ASC對(duì)環(huán)境污染物的代謝能力的基礎(chǔ)，通常ASC會(huì)在廢水處理的實(shí)際情況中殖民極其創(chuàng)新的各個(gè)方面。在FunCell項(xiàng)目研究的方向上已經(jīng)進(jìn)行了初步工作，并且在發(fā)酵罐一級(jí)已成功培養(yǎng)了數(shù)個(gè)子囊菌和擔(dān)子菌菌的代表（BiotecFE007）。將菌株在馬鈴薯-葡萄糖營(yíng)養(yǎng)肉湯中于280℃，400毫升肉湯體積中生長(zhǎng)7天，同時(shí)連續(xù)充氧和攪拌設(shè)定為約300rpm。此外，為了將來(lái)擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)規(guī)模，選定的真菌菌株將在含有纖維素的創(chuàng)新聚乙烯載體上生長(zhǎng)，這將允許快速代謝發(fā)展，從而使更大的生物量產(chǎn)生并在MBBR結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行機(jī)械固定。通過(guò)使用含有纖維素的創(chuàng)新性真菌載體，新的處理技術(shù)將被開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)為可自我維持。生長(zhǎng)條件將允許在細(xì)菌具有競(jìng)爭(zhēng)性并抑制真菌生長(zhǎng)的環(huán)境中利用纖維素作為真菌的選擇性碳源。FunCell項(xiàng)目提出了一種新穎的載體設(shè)計(jì)，嫁接了纖維素纖維以實(shí)現(xiàn)真菌生物質(zhì)的自我可持續(xù)性。由于所選菌株的生化能力會(huì)涉及底物的分泌，因此會(huì)促進(jìn)底物的粘附，其中涉及分泌細(xì)胞外酶，這些酶可通過(guò)多種降解過(guò)程（如二甲基化，丙烷側(cè)鏈的氧化裂解，醚裂解）的結(jié)合作用分解底物，單體之間的鍵等。

3結(jié)論

在過(guò)去的幾十年中，歐洲關(guān)于廢水排放限值的法規(guī)變得越來(lái)越嚴(yán)格，并且一些行業(yè)發(fā)現(xiàn)搬遷比適應(yīng)新的限值更具成本效益。這種現(xiàn)象影響了一些戰(zhàn)略性工業(yè)部門(mén)，例如紡織和制革業(yè)，紙漿和造紙，食品和飲料以及石化工業(yè)。FunCell項(xiàng)目旨在創(chuàng)造比“最佳現(xiàn)有技術(shù)”更好的非常規(guī)工藝，從廢水中去除單寧和AOX，并促進(jìn)處理水的再利用和在污水處理廠(chǎng)采用通用政策。聲名遠(yuǎn)播的社區(qū)和國(guó)家法規(guī)。獲得高質(zhì)量的廢水和水質(zhì)適合再利用的廢水將是該項(xiàng)目解決的兩個(gè)主要需求。此外，通過(guò)開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)為真菌代謝設(shè)計(jì)的MBBR處理技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，從而產(chǎn)生較少的污泥，并具有較高的污染物去除效率。在工廠(chǎng)的服務(wù)范圍內(nèi)對(duì)處理后的廢水進(jìn)行再利用將決定同一行業(yè)的用水量減少。

作者：朱麗敏 單位：河北匯銘環(huán)境科技有限公司