生物膜载体在制革废水处理的应用

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摘要：移动床生物膜技术基于生物膜载体，微生物群落在其上附着，发育和生长。全世界都知道许多由各种材料制成的生物膜载体变体。最常见的材料是基于聚乙烯的，这种材料具有接近水的密度。作者提出了一种新型的生物膜载体，用于制革厂和造纸厂废水的第三级处理。生物处理基于真菌活性。选定的真菌菌株将在含有纤维素的新型聚乙烯载体上生长。该载体将被设计用于移动床生物反应器中，并在存在竞争细菌的情况下促进真菌生长。

关键词：新型聚乙烯载体；移动床生物反应器；生物处理

引言

工业废水由于其复杂的本构矩阵（极端的化学物理参数，生物负荷，复杂的芳香族化合物的存在等），通常对传统的生物处理方法具有顽固性。单宁和可吸收的有机卤素化合物（AOXs）热衷于破坏水生环境。此外，它们是通过对水的高度需求的工业活动生产的。目前，纤维素含量高的废水的处理大多是通过好氧工艺（活性污泥）进行的，由于有机物浓度高（纤维素含量高）和存在纤维素衍生的化合物，尤其是有机氯，该工艺不能完全有效。化合物。用于处理高含量纤维素非隔离废水的反应器在化学需氧量（COD）以及通常定义为可吸收有机卤化物（AOX）的氯化物含量方面均无法满足最终排放质量要求。去除氯代酚类化合物和AOX的当前技术基于膜过滤和臭氧化。制革厂所消耗的水约有85%仅用于加工，从而导致产生大量被污染的废水。联合国秘书处的粮食及农业组织（FAO）估计，每年从纸浆和造纸厂排放的废水总量约为40,000亿立方米（约200立方米/吨纸浆和造纸）。这些排放物来自各种制造过程，通常通过产生废水中所含的大量毒素而成为水生生物，公共卫生和环境的主要污染源。丝状真菌菌株在废水处理领域具有重要的应用潜力。近年来，White-Rot-Fungi（WRF）和Ascomycota（ASC）的代表已成功用于污染污水的生物修复技术。WRF菌株对环境具有多种适应性机制，其中涉及一系列氧化酶，这也参与废水处理过程的生物修复。与细菌相比，就环境适应性的氧化机制而言，这方面可以提高真菌菌株的效率。在这种情况下，WRF在表达对环境的氧化机制方面比细菌更有效。但是，这些技术仍然面临巨大的应用挑战，因为真菌菌丝体在处理过程中容易在处理设备内部发生机械破坏。将这些微生物结构固定在刚性结构中可以证明是微生物机械完整性和维持治疗效率的可行解决方案。这个复杂的问题将在FunCell项目中解决，其中包括开发创新的基于霉菌的三级用于制革厂和造纸厂废水的处理，可有效去除单宁和AOX，而不会被基于细菌的合并工艺所消耗。FunCell技术致力于消除对细菌氧化机械有害的化学结构：单宁，AOX和纤维素。

1材料和方法

1.1材料

在过去的几年中，对MBBR技术用于废水处理[8]进行了深入的研究和开发，但尚未与WRF/ASC结合用于废水处理。将设计用于细菌生物膜附着的新MBBRs结构，将其嫁接到纤维素上，并在不同浓度下对其进行测试以稳定生长条件，从而提高通常在细菌泛滥的非无菌条件下的真菌竞争力。该项目从现有的聚乙烯生物膜载体（图1）开始，提出了一种新的生物介质设计，将对其进行测试以支持在废水处理典型的非无菌环境中的真菌生长。新型生物膜载体（基于高密度聚乙烯和其他材料之间的混合物）旨在在填充床和移动床生物膜反应器之间找到平衡点，并旨在区分和微调底物的梯度和整个膜的剪切应力。反应器床。这种类型的产品在废水处理领域是相对较新的，通常在时间或空间上仅在微尺度水平上对梯度进行调节，并且最终还可用于细菌生态系统。

2结果与讨论

对于原位测试，用于真菌生物质的MBBR试点将被利用，以利用WRF的能力来生产涉及顽固性化合物耗竭的一系列细胞外酶。FunCell项目将利用细胞内酶机制，该机制是ASC对环境污染物的代谢能力的基础，通常ASC会在废水处理的实际情况中殖民极其创新的各个方面。在FunCell项目研究的方向上已经进行了初步工作，并且在发酵罐一级已成功培养了数个子囊菌和担子菌菌的代表（BiotecFE007）。将菌株在马铃薯-葡萄糖营养肉汤中于280℃，400毫升肉汤体积中生长7天，同时连续充氧和搅拌设定为约300rpm。此外，为了将来扩大实验规模，选定的真菌菌株将在含有纤维素的创新聚乙烯载体上生长，这将允许快速代谢发展，从而使更大的生物量产生并在MBBR结构内部进行机械固定。通过使用含有纤维素的创新性真菌载体，新的处理技术将被开发和设计为可自我维持。生长条件将允许在细菌具有竞争性并抑制真菌生长的环境中利用纤维素作为真菌的选择性碳源。FunCell项目提出了一种新颖的载体设计，嫁接了纤维素纤维以实现真菌生物质的自我可持续性。由于所选菌株的生化能力会涉及底物的分泌，因此会促进底物的粘附，其中涉及分泌细胞外酶，这些酶可通过多种降解过程（如二甲基化，丙烷侧链的氧化裂解，醚裂解）的结合作用分解底物，单体之间的键等。

3结论

在过去的几十年中，欧洲关于废水排放限值的法规变得越来越严格，并且一些行业发现搬迁比适应新的限值更具成本效益。这种现象影响了一些战略性工业部门，例如纺织和制革业，纸浆和造纸，食品和饮料以及石化工业。FunCell项目旨在创造比“最佳现有技术”更好的非常规工艺，从废水中去除单宁和AOX，并促进处理水的再利用和在污水处理厂采用通用政策。声名远播的社区和国家法规。获得高质量的废水和水质适合再利用的废水将是该项目解决的两个主要需求。此外，通过开发专门为真菌代谢设计的MBBR处理技术，可实现目标，从而产生较少的污泥，并具有较高的污染物去除效率。在工厂的服务范围内对处理后的废水进行再利用将决定同一行业的用水量减少。

作者：朱丽敏 单位：河北汇铭环境科技有限公司