CN1608755A - 应用白腐真菌降解难降解环境污染物的两阶段方法 - Google Patents
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Abstract
应用白腐真菌降解难降解环境污染物的两阶段方法，属于环境污染物处理技术领域。为了解决白腐真菌应用条件过于苛刻的问题，本发明对白腐真菌的生理生化特性进行了研究，提出了采用间歇运行模式，将生长和降解阶段分开进行的两阶段方法。该方法采用高温培养，常温降解，可以降低能耗；利用农业废弃物玉米芯和木材为营养源，降低了成本；高营养物浓度促进生长，低营养物浓度促进降解；生长阶段自然通风可降低能耗；添加载体可以维持较高浓度的胞外酶，加快反应速率，长时期维持较高的脱色效率，解决泥水分离问题；非惰性载体与惰性载体混和使用，有利于供氧和维持较好的水力学特性。本发明具有较强的抗杂菌污染能力。
Description
技术领域
本发明属于环境污染物处理技术领域。
背景技术
白腐真菌Phanerochaete chrysosporium因其具有对难降解有机物很强的降解能力而受到广泛关注。大量研究采用各种反应器对不同的目标化合物进行降解，大多取得了较好的降解效果，但是普遍存在反应条件较为苛刻的问题，是大规模实际应用白腐真菌降解环境污染物的主要障碍。
现有白腐真菌反应器多采用生长和降解过程统一的方法：较高的营养物浓度可以促进白腐真菌的生长，但是会抑制次生代谢的启动；白腐真菌的最佳生长温度为35℃-39℃，多数反应器采用这种温度条件，整个过程保持较高的温度，将废水升温将带来巨大的能耗；反应器中始终需要保持较高的曝气强度，也是实际应用时需要解决的主要问题。
发明内容
为了解决白腐真菌应用条件过于苛刻的问题，本发明对白腐真菌的生理生化特性进行了研究，比较了环境因素对白腐真菌生长和脱色过程的影响，提出了建议的运行工艺。详见表1。
表1 环境因素对白腐真菌生长和脱色过程的影响及建议的运行工艺
影响因素 生长 脱色 工艺
温度 + 0 高温生长，常温脱色
碳源 + - 较高碳源条件下生长，较低碳源条件下脱色
氮源 + - 较高氮源条件下生长，较低氮源条件下脱色
磷源 + 0 较高磷源条件下生长，较低磷源条件下脱色
木材玉米芯等天然浸出液 + 0 添加木材、玉米芯干物质或者浸出液
供氧量 0 + 培养过程不用搅拌，降解过程采用搅拌
添加载体 + + 添加载体培养
注： + ——正相关 - ——负相关 0 ——无关
通过表1对影响白腐真菌生长和降解过程的因素进行比较，发现温度、营养元素、天然浸出液、搅拌和添加载体等因素，对白腐真菌生长和脱色能力的影响程度有较大的差别。这种不同的影响问题，在处理工艺中，可以通过分阶段的方式来解决，采用两阶段工艺，将生长和脱色过程分开，人工调控各种影响因素，使得生长和脱色能力都达到最优化的目的，同时避免全过程采用非常苛刻的条件带来过高的运行成本。
根据上述研究，本发明提出了如下技术方案。
应用白腐真菌降解难降解环境污染物的两阶段方法，其特征在于：所述两阶段方法采用间歇运行模式，将生长和降解阶段分开进行，具体包括以下步骤：
1)将白腐真菌孢子放入去离子水中振荡摇匀，制成孢子液；
2)选用木材和玉米芯作为营养源和非惰性载体，将其与常用的惰性载体混和，然后浸没在孢子液中完成接种；
3)将接种好的载体置于反应器中，自然通风供氧，在35～39℃的条件下培养，完成挂膜启动；
4)在降解阶段中，将含难降解环境污染物的废水通入反应器中，常温曝气运行，待降解完成后排水；
5)在生长阶段中，将排尽水的反应器置自然通风供氧，35～39℃的条件下培养，完成生长阶段；
6)第4)步骤的降解阶段与第5)步骤的生长阶段交替运行，实现难降解环境污染物的有效降解。
本发明具有以下显著的技术效果：
1)常温运行可以避免将含染料废水升温带来的高能耗问题。
2)利用农业废弃物玉米芯和木材为营养源可以降低补料成本；
3)高营养物浓度的条件下培养促进生长，低浓度营养物浓度的条件下降解促进降解；
4)系统具有较强的抗杂菌污染能力；
5)生长阶段自然通风，大幅度降低能耗。
6)添加载体可以维持较高浓度的胞外酶，加快反应速率；长时期维持较高的脱色效率；解决泥水分离问题。
7)非惰性载体与惰性载体相混和，能避免玉米芯塌陷造成的堵塞问题，有利于供氧和维持较好的水力学特性。
具体实施方式
下面结合具体的实例来说明本发明。
运行实例：以难降解的染料活性艳红为目标化合物，采用两阶段工艺应用白腐真菌降解难降解污染物。难降解有机物种类很多，染料属于比较常见、排放量较大、危害较大的难降解污染物，活性染料属于染料中使用量和流失率最高的种类之一，活性艳红在活性染料中属于比较常见的类型，因此本实例采用最具有代表性的活性艳红为目标化合物。
填料：添加聚氨酯泡沫、木材颗粒和玉米芯小块，切成1×1×1厘米见方大小，等量混合均匀，填充到直径为12厘米的圆柱形滤柱中，填料体积为0.6L。聚氨酯泡沫属于常用的惰性载体之一，选用不同类型的载体对反应器的运行效果不会有特别的影响。
1)将平板培养基中的白腐真菌用接种环刮下，放入去离子水中振荡摇匀，制成孢子液；
2)选用木材和玉米芯作为营养源和非惰性载体，将其与常用的惰性载体混和，然后浸没在孢子液中完成接种；
3)将接种好的载体置于反应器中，自然通风供氧，在35～39℃的条件下培养3天，完成挂膜启动；挂膜启动的天数一般选用3-5天，时间对反应器效果没有特别的影响。
4)在降解阶段中，将含难降解环境污染物活性艳红40mg/L的废水通入反应器中，常温曝气运行，水力负荷为0.42L/L·h，停留时间2小时，待降解完成后排水；再次将含难降解环境污染物活性艳红40mg/L的废水通入反应器中，常温曝气运行，水力负荷为0.42L/L·h，停留时间2小时，待降解完成后排水。
5)在生长阶段中，将排尽水的反应器置自然通风供氧，35～39℃的条件下培养1天，完成生长阶段；
6)第4)步骤的降解阶段与第5)步骤的生长阶段交替运行，实现难降解环境污染物的有效降解。
本实例共运行了7个周期，具体运行参数见表2。
表2两阶段工艺试运行结果
进水活性艳 出水活性艳
阶段 红 浓 度 红 浓 度 去除率(％) 水力停留时 水力负荷 运行温度
(mg/L) (mg/L) 间(h) (L/L·h)
脱色 40mg/L 3.02mg/L 92.3 2 0.42 16℃
脱色 40mg/L 5.23mg/L 86.9 2 0.42 16℃
培养 - - 培养时间24h _ 35℃
脱色 40mg/L 3.1mg/L 92.3 2 0.42 14℃
脱色 40mg/L 4.68mg/L 88.3 2 0.42 14℃
培养 - - 培养时间24h _ 35℃
脱色 40mg/L 4.8mg/L 88 2 0.42 12.5℃
脱色 40mg/L 7.55mg/L 81.1 2 0.42 12.5℃
培养 - - 培养时间24h _ 35℃
脱色 40mg/L 3.52mg/L 91.2 2 0.42 16℃
脱色 40mg/L 6.32mg/L 84.2 2 0.42 16℃
培养 - - 培养时间24h _ 35℃
脱色 40mg/L 3.02mg/L 92.5 2 0.42 14℃
脱色 40mg/L 4.8mg/L 88 2 0.42 14℃
培养 - - 培养时间24h _ 35℃
脱色 40mg/L 4.25mg/L 89.4 2 0.42 13.5℃
脱色 40mg/L 6.53mg/L 83.7 2 0.42 13.5℃
培养 - - 培养时间24h _ 35℃
脱色 40mg/L 5.6mg/L 86 2 0.42 13℃
脱色 40mg/L 8.95mg/L 77.6 2 0.42 13℃
培养、两次脱色为一个周期，一共进行了7个周期。在14次脱色过程中，2小时的平均脱色率可以达到87.25％，脱色效率较高，脱色时间较短。
另外的试验表明，两阶段法应用白腐真菌降解其它的难降解环境污染物，比如多环芳烃、氯酚等也有良好的效果。
Claims (1)
1.应用白腐真菌降解难降解环境污染物的两阶段方法，其特征在于：所述两阶段方法采用间歇运行模式，将生长和降解阶段分开进行，具体包括以下步骤：
1)将白腐真菌孢子放入去离子水中振荡摇匀，制成孢子液；
2)选用木材和玉米芯作为营养源和非惰性载体，将其与常用的惰性载体混和，然后浸没在孢子液中完成接种；
3)将接种好的载体置于反应器中，自然通风供氧，在35～39℃的条件下培养，完成挂膜启动；
4)在降解阶段中，将含难降解环境污染物的废水通入反应器中，常温曝气运行，待降解完成后排水；
5)在生长阶段中，将排尽水的反应器置自然通风供氧，35～39℃的条件下培养，完成生长阶段；
6)第4)步骤的降解阶段与第5)步骤的生长阶段交替运行，实现难降解环境污染物的有效降解。
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