菌絲球生物載體的構(gòu)建及其強(qiáng)化廢水處理效能研究.pdf

1、生物強(qiáng)化技術(shù)對(duì)改善廢水處理系統(tǒng)的出水水質(zhì)及提高運(yùn)行的穩(wěn)定性具有重要的作用,也是廢水處理領(lǐng)域的熱門研究方向之一。該技術(shù)以生物載體為依托,在保持功能菌數(shù)量和活性的基礎(chǔ)上,強(qiáng)化功能菌對(duì)目標(biāo)污染物的去除作用。因此,開發(fā)相容性好、不改變現(xiàn)有處理系統(tǒng)工藝的生物載體,以期最大限度地發(fā)揮生物強(qiáng)化技術(shù)的效能是十分必要的。特別是利用生物質(zhì)材料如稻草、竹絲等為生物載體,成為目前的熱點(diǎn)?；诖?本研究致力于菌絲球的研發(fā),將其作為一種新型的生物載體用于難降解污染

2、物的去除。
　　以黑曲霉Y3形成的菌絲球?yàn)閷?duì)象,研究了載體菌絲球的制備條件和生長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)等特性。結(jié)果表明,蔗糖和氯化銨是菌絲球生長(zhǎng)的最適碳源和氮源,最佳量分別為10g/L和1g/L。環(huán)境因子中溫度和剪切力對(duì)菌絲球制備過(guò)程影響顯著,在一定范圍內(nèi)升高溫度有利于菌絲球生物量的增加,160r/min形成的剪切力條件下菌絲球生物量達(dá)到最大,約為5.25g/L培養(yǎng)基。菌絲球生長(zhǎng)迅速(從孢子接種到菌絲球成熟只需要72h),沉降性能良好(球徑3mm

3、的菌絲球沉速約為0.01m/s),其屬于大孔隙結(jié)構(gòu)載體、表面帶正電荷、菌絲表面附有以糖和蛋白為主的胞外聚合物。通過(guò)吸附實(shí)驗(yàn)證明,菌絲球?qū)?xì)菌具有良好的吸附性能,吸附量達(dá)7.7×1010cfu/g菌絲干重,且可以將菌絲球或固定特定功能菌的混合菌絲球冷凍干燥保存。
　　菌絲球大孔隙結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),造成其應(yīng)用過(guò)程中存在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、易破損的問(wèn)題。為此,通過(guò)投加生物絮凝劑的方法,提高菌絲球的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn),培養(yǎng)菌絲球的同時(shí)添加生物絮凝劑

4、,可以不改變菌絲球的內(nèi)部結(jié)構(gòu),其完整率由75.1％提高到83.6%,干重由0.0677g/100mL提高到0.0767g/100mL。另外,改變反應(yīng)器的結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)定向?qū)Я?避免混亂剪切力對(duì)菌絲球造成的破壞,也可以提高菌絲球結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,延長(zhǎng)其使用壽命。
　　采用序批式反應(yīng)器(SBR),考察了菌絲球作為生物質(zhì)載體固定苯胺降解菌,對(duì)目標(biāo)污染物的降解效能。結(jié)果顯示,系統(tǒng)運(yùn)行7周期后,對(duì)苯胺的去除穩(wěn)定,達(dá)到0.9mg/(mg生物量·d),

5、而活性污泥系統(tǒng)的去除量?jī)H有0.6mg/(mg生物量·d),證明菌絲球作為生物質(zhì)載體是可行的,能夠有效地實(shí)現(xiàn)工程菌群的固定化、維持系統(tǒng)菌群結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和對(duì)目標(biāo)污染物的高效降解。為了進(jìn)一步提高功能菌的活性,在系統(tǒng)中添加電氣石,反應(yīng)系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間從7個(gè)周期縮短到1個(gè)周期,系統(tǒng)啟動(dòng)加速,且系統(tǒng)的運(yùn)行更加穩(wěn)定。
　　運(yùn)用生態(tài)位分離理論和微生物協(xié)同代謝的原則,實(shí)現(xiàn)載體菌絲球固定菌群的多樣性和功能性,將多種功能菌群固定在菌絲球上,并投加到序批式

6、氣升反應(yīng)器(SBAR)系統(tǒng)中。系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果表明,逐步提高進(jìn)水苯胺濃度,系統(tǒng)出水指標(biāo)穩(wěn)定,對(duì)沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的抵抗能力,苯胺降解和硝化反硝化過(guò)程順利進(jìn)行,氮的去除率達(dá)到80%左右,解決了苯胺廢水處理出水氨氮濃度過(guò)高的問(wèn)題。群落組成分析表明,菌群主要由變形細(xì)菌門(Proteobacteria)和放線菌門(Actinobacteria)組成,菌群組成穩(wěn)定、多樣性豐富,固定的功能菌能穩(wěn)定存在。
　　為了驗(yàn)證菌絲球作為生物質(zhì)載體對(duì)底物適應(yīng)的廣

7、譜性,選擇菌絲球固定苯酚降解菌,探討此類廢水的處理效能。研究結(jié)果表明,苯酚降解菌在系統(tǒng)中穩(wěn)定存在,運(yùn)行5個(gè)周期后,系統(tǒng)對(duì)酚類化合物和TOC的凈化效果穩(wěn)定,對(duì)總酚的去除效能達(dá)到0.5mg/(mg生物量·d),高于對(duì)照活性污泥系統(tǒng)的0.4mg/(mg生物量·d)。系統(tǒng)群落菌群主要由變形細(xì)菌門(Proteobacteria)、放線菌門(Actinobacteria)和桿菌門(Bacteroidetes)組成,菌群組成穩(wěn)定、多樣性豐富,證明菌絲