生物膜載體在制革廢水處理的應用
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摘要：移動床生物膜技術(shù)基于生物膜載體，微生物群落在其上附著，發(fā)育和生長。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，用于制革廠和造紙廠廢水的第三級處理。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。該載體將被設(shè)計用于移動床生物反應器中，并在存在競爭細菌的情況下促進真菌生長。
關(guān)鍵詞：新型聚乙烯載體；移動床生物反應器；生物處理
引言
工業(yè)廢水由于其復雜的本構(gòu)矩陣（極端的化學物理參數(shù)，生物負荷，復雜的芳香族化合物的存在等），通常對傳統(tǒng)的生物處理方法具有頑固性。單寧和可吸收的有機鹵素化合物（AOXs）熱衷于破壞水生環(huán)境。此外，它們是通過對水的高度需求的工業(yè)活動生產(chǎn)的。目前，纖維素含量高的廢水的處理大多是通過好氧工藝（活性污泥）進行的，由于有機物濃度高（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器在化學需氧量（COD）以及通常定義為可吸收有機鹵化物（AOX）的氯化物含量方面均無法滿足最終排放質(zhì)量要求。去除氯代酚類化合物和AOX的當前技術(shù)基于膜過濾和臭氧化。制革廠所消耗的水約有85%僅用于加工，從而導致產(chǎn)生大量被污染的廢水。聯(lián)合國秘書處的糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）估計，每年從紙漿和造紙廠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）。這些排放物來自各種制造過程，通常通過產(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)域具有重要的應用潛力。近年來，White-Rot-Fungi（WRF）和Ascomycota（ASC）的代表已成功用于污染污水的生物修復技術(shù)。WRF菌株對環(huán)境具有多種適應性機制，其中涉及一系列氧化酶，這也參與廢水處理過程的生物修復。與細菌相比，就環(huán)境適應性的氧化機制而言，這方面可以提高真菌菌株的效率。在這種情況下，WRF在表達對環(huán)境的氧化機制方面比細菌更有效。但是，這些技術(shù)仍然面臨巨大的應用挑戰(zhàn)，因為真菌菌絲體在處理過程中容易在處理設(shè)備內(nèi)部發(fā)生機械破壞。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械完整性和維持治療效率的可行解決方案。這個復雜的問題將在FunCell項目中解決，其中包括開發(fā)創(chuàng)新的基于霉菌的三級用于制革廠和造紙廠廢水的處理，可有效去除單寧和AOX，而不會被基于細菌的合并工藝所消耗。FunCell技術(shù)致力于消除對細菌氧化機械有害的化學結(jié)構(gòu)：單寧，AOX和纖維素。
1材料和方法
1.1材料
在過去的幾年中，對MBBR技術(shù)用于廢水處理[8]進行了深入的研究和開發(fā)，但尚未與WRF/ASC結(jié)合用于廢水處理。將設(shè)計用于細菌生物膜附著的新MBBRs結(jié)構(gòu)，將其嫁接到纖維素上，并在不同濃度下對其進行測試以穩(wěn)定生長條件，從而提高通常在細菌泛濫的非無菌條件下的真菌競爭力。該項目從現(xiàn)有的聚乙烯生物膜載體（圖1）開始，提出了一種新的生物介質(zhì)設(shè)計，將對其進行測試以支持在廢水處理典型的非無菌環(huán)境中的真菌生長。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床生物膜反應器之間找到平衡點，并旨在區(qū)分和微調(diào)底物的梯度和整個膜的剪切應力。反應器床。這種類型的產(chǎn)品在廢水處理領(lǐng)域是相對較新的，通常在時間或空間上僅在微尺度水平上對梯度進行調(diào)節(jié)，并且最終還可用于細菌生態(tài)系統(tǒng)。
2結(jié)果與討論
對于原位測試，用于真菌生物質(zhì)的MBBR試點將被利用，以利用WRF的能力來生產(chǎn)涉及頑固性化合物耗竭的一系列細胞外酶。FunCell項目將利用細胞內(nèi)酶機制，該機制是ASC對環(huán)境污染物的代謝能力的基礎(chǔ)，通常ASC會在廢水處理的實際情況中殖民極其創(chuàng)新的各個方面。在FunCell項目研究的方向上已經(jīng)進行了初步工作，并且在發(fā)酵罐一級已成功培養(yǎng)了數(shù)個子囊菌和擔子菌菌的代表（BiotecFE007）。將菌株在馬鈴薯-葡萄糖營養(yǎng)肉湯中于280℃，400毫升肉湯體積中生長7天，同時連續(xù)充氧和攪拌設(shè)定為約300rpm。此外，為了將來擴大實驗規(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，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)部進行機械固定。通過使用含有纖維素的創(chuàng)新性真菌載體，新的處理技術(shù)將被開發(fā)和設(shè)計為可自我維持。生長條件將允許在細菌具有競爭性并抑制真菌生長的環(huán)境中利用纖維素作為真菌的選擇性碳源。FunCell項目提出了一種新穎的載體設(shè)計，嫁接了纖維素纖維以實現(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涉及底物的分泌，因此會促進底物的粘附，其中涉及分泌細胞外酶，這些酶可通過多種降解過程（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)變得越來越嚴格，并且一些行業(yè)發(fā)現(xiàn)搬遷比適應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，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，并促進處理水的再利用和在污水處理廠采用通用政策。聲名遠播的社區(qū)和國家法規(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目解決的兩個主要需求。此外，通過開發(fā)專門為真菌代謝設(shè)計的MBBR處理技術(shù)，可實現(xiàn)目標，從而產(chǎn)生較少的污泥，并具有較高的污染物去除效率。在工廠的服務范圍內(nèi)對處理后的廢水進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