白腐真菌处理染料废水及外源调控研究

【摘要】：在环境保护领域中，染料废水属于难降解的复杂有机化学物质，利用传统的生物方法对染料废水的处理非常有限。二十世纪八十年代以来，白腐真菌的特异性降解能力被广泛关注并用于农药废水、含油废水、军火业废水、造纸废水等难降解工业废水的处理研究中。本文以染料废水为处理对象，在菌种及其筛选、染料废水处理效果、营养源调控、降解机理等方面开展了实验研究，得出如下结论： 1．应用野外采集得到的12株白腐真菌子实体，通过平板培养、分离纯化获得10株白腐真菌。 2．10株白腐真菌的摇瓶培养特性及对染料废水的脱色效果有显著差异：菌丝体形态分为规则球状(菌丝球)、不规则菌块、絮状菌团。其中菌丝体为规则球状(菌丝球)的1~#、9~#、12~#对染料废水的脱色效果最好，而且其培养液十分澄清。说明染料废水的脱色效果与白腐真菌菌丝体及培养液的性状有密切关系，可作为菌种筛选的依据之一。 3．通过紫外诱变实验，获得了对染料废水具有更好脱色效果的诱变株：12~#诱1和9~#诱1。其中12~#诱1的脱色效果好于其他菌种，在后续的实(试)验研究中均应用12~#诱1作为菌种。另外，在摇瓶实验中利用等浓度的可溶性淀粉替代蔗糖同样能够获得很好的染料废水脱色效果。 4．在平板脱色实验中，营养源调控对白腐真菌的生长显示出重要影响：与羧甲基纤维素、木质素相比，白腐真菌更易于利用蔗糖和可溶性淀粉获得快速生长。另外，染料生产废水浓度为20％的各平板中白腐真菌的生长量很少，可能与染料废水的毒性抑制有关。 5．在白腐真菌生物膜反应器实验中，将碳源浓度从30g／L降低到10g／L、氮源浓度从560mg N/L(20mM尿素)降低到56mg N／L(2mM尿素)后，在72 h内同样获得了良好的染料废水脱色效果。本实验结论对降低反应器容积、运行电耗、外加营养源费用以及有利于出水的后处理有着较重要的参考价值。在碳源及氮源调控研究中，可以分析出如下规律： 1) 碳源及染料主要在24h内被白腐真菌分解、利用，出水色度、COD浓度 也随之快速下降，并生成一定量的VFA，进而引起PH值的降低。 2)VFA浓度、氨氮浓度、pH值之间存在一定的相关性。即:VFA浓度越高 (与投加的碳源量呈正相关)，氨氮浓度越低(与投加的氮源量呈正相关， 尤其是以尿素为氮源时)，则pH值就越低。反之亦反。大多数工况下，出 水氨氮浓度均呈上升趋势，可能的原因是:白腐真菌对染料的脱色降解过 程中导致染料的偶氮键断裂并释放出一定量的氨氮。另外，处理时间过度 延长后，生物膜中部分菌丝体发生自溶，也会使得氨氮浓度升高。 3)总氮浓度的下降几乎与COD浓度的下降同步完成:白腐真菌对外加碳源 和氮源及染料分解产物的同化利用可能是主要原因。 6.冰冻切片实验结果表明:①随着摇瓶培养时间的延长和高浓度染料废水 的投加，菌丝球的微观结构从十分紧密逐渐变得松散，由较长的菌丝逐渐裂解为 小片段。染料废水的生物毒性和菌丝自溶可能是导致这种结果的内部原因。②在 摇瓶条件下，白腐真菌对染料废水的初始(24h内)脱色功能主要是通过菌丝球 对染料的吸附作用完成的，但随后(24h~48h)快速变为以降解脱色作用为主， 即:在特定的条件与时期白腐真菌通过木素酶的催化降解完成对吸附菌丝球内部 的染料的脱色过程。