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氯代芳香化合物与一般芳香化合物相比,其生物可降解性大大降低,因此普通微生物很难将其彻底降解。造纸废水中含有许多氯代酚类化合物,采用普通生物法处理虽然BOD、COD等综合指标可达到排放要求,但氯代酚类等有机氯化物常常难以达标,处理水仍具有较大的生物毒性,影响生态安全。
大量的研究证明,白腐菌是降解芳香族化合物能力最强的微生物,它能通过分泌木素过氧化物酶(LiP)和锰过氧化物酶(MnP)降解芳香族化合物。因此,本文选用黄孢原毛平革菌,采用间歇培养和悬浮填料流化床连续试验进行了研究。
对黄孢原毛平革菌的产酶特性、降解氯代酚类化合物效果的研究表明,C/N>11时,有利于MnP的合成;Mn2+对MnP和LiP的分泌具有调节作用,在低浓度Mn2+条件下,黄孢原毛平革菌主要分泌LiP,在高浓度Mn2+条件下,主要分泌MnP;MnP是降解氯酚类化合物的关键酶系,但MnP和LiP的协同作用能使反应更迅速;一般白腐菌通过胞外酶降解大分子有机物,研究发现黄孢原毛平革菌降解氯酚类等分子量较小的有机物时,则胞内酶起主要作用,且降解速率比胞外酶快。
黄孢原毛平革菌降解氯酚类化合物的动力学方程可用Monod方程来表示,求得苯酚、对氯酚、2,4-二氯酚三种化合物的半饱和常数Ks值分别为19.5mg/L、20.4mg/L、21.3mg/L,Ks值较活性污泥大,说明其对氯酚类化合物的基质亲和性低,处理不彻底。根据Haldane方程求得苯酚、对氯酚、2,4-二氯酚的最适宜降解浓度Sopt分别为116.5mg/L、95.3mg/L、48.9mg/L,底物抑制系数Ki分别为460mg/L、445mg/L、112.6mg/L,表明其承受毒性的能力比活性污泥强。
悬浮填料挂膜试验表明,环境因素和营养条件对生物膜的形成有很大影响,气水比为20:1,溶解氧为3~4mg/L,C/N为15~17时,可以使生物膜较快形成。采用生物固定化技术,可克服白腐菌难以形成沉降性良好的絮体,易随出水流失的缺点,使生物反应器得以维持高浓度的生物量,并保持稳定的高活性。
与普通活性污泥相比,白腐菌生物流化床承受毒性物质的能力强,处理PCP的效果好。当进水PCP负荷为20mgPCP/L.d时,可获得98.4%的去除率,但PCP浓度的增加,对酶活力有抑制作用,去除率降低,进水中的PCP浓度一般应小于20mg/L。
白腐菌生物流化床处理高浓度造纸废水时PCP的去除率比模拟废水低,加入易降解基质可提高PCP的去除率,但处理不彻底;采用白腐菌生物流化床-活性污泥法组合工艺,可将COD、PCP浓度进一步降低,达到相关排放标准。