醇醚類(lèi)物質(zhì)是工業(yè)生產(chǎn)常用有機溶劑,能夠有效溶解各類(lèi)化工物料,如果不及時(shí)處理醇瞇廢水,將會(huì )加劇水體生物毒性,導致生物降解率下降,對水生態(tài)平衡造成極大影響,還將通過(guò)食物鏈等進(jìn)入到生物體內,危害生物健康。多數醇瞇物質(zhì)毒性較強,極易導致腎臟病理改變。盡管關(guān)于醇醵廢水處理技術(shù)研究時(shí)間比較長(cháng),但仍然存在較多不足之處,如霧化法能夠應用到多種水質(zhì)處理中,然而運行成本高,只適用深度處理和前期處理中。對于廢水處理工程大、靈活性不足問(wèn)題,部分學(xué)者提出活性生化處理技術(shù),將高濃度微生物填充到生物體中,通過(guò)多級反應器,經(jīng)微生物分解廢水,不產(chǎn)生污泥。當前,酵母菌的應用開(kāi)始擴展到新能源開(kāi)發(fā)與單細胞蛋白生產(chǎn)中,使用酵母菌處理廢水,能夠獲得顯著(zhù)成效。由于酵母菌具備較強的環(huán)境適應性,且廢水處理效率比較高,因此可以作為新型生物水處理技術(shù)。
一、酵母菌處理醇醚類(lèi)廢水的作用機理
對于不同污染物,酵母菌去除機制也不同,多應用生物降解和生物吸附效應
生物降解效應:在體內酶作用下,分解和轉化廢水中的有機質(zhì),產(chǎn)生腺瞟吟核苷三磷酸和丙酮酸,在線(xiàn)粒體中,丙酮酸轉化為乙酰輔酶A,再通過(guò)TCA循環(huán)作用,將乙酰輔酶A轉化為水和二氧化碳。酵母菌可以將醇醵類(lèi)污染物作為碳源物質(zhì),合成新細胞物質(zhì),在代謝醇類(lèi)期間,滿(mǎn)足細胞生長(cháng)。
生物吸附效應:生物吸附需要通過(guò)胞外結合與運輸胞內兩個(gè)環(huán)節。胞外結合無(wú)需能力消化,屬于被動(dòng)式吸附,運輸胞內較為緩慢,依賴(lài)于代謝系統與能量調控,屬于主動(dòng)式吸附。對于細胞表面吸附沉淀,離子通過(guò)細胞壁組分化學(xué)基團的作用,吸附到細胞表面。
二、酵母菌法廢水處理實(shí)驗室研究
2.1 材料
(1)模擬廢水配置。
企業(yè)排放廢水為混合廢水,包含石油瞇、乙醇和乙二醇物質(zhì),化學(xué)需氧量4500mg/L、pH值6。量取無(wú)水乙醇(1%)、乙二醇(1%)、乙酸(1%)、石油瞇(0.2%),置入燒杯內,加入水(1L),配置成模擬廢水的化學(xué)需氧量3000mg/L、pH值5。
(2)菌種。
將釀酒酵母、深紅酵母、鮭色鎖擲孢酵母接種在YPD培養基中,150r/min、30℃條件下進(jìn)行活化培養,并在YPD培養基中提升模擬廢水比重,馴化三株酵母菌,直到培養基被完全取代,在4℃條件下接種YPD固體培養基。
(3)實(shí)驗所需化學(xué)藥品。
包括硫酸銀、重鋸酸鉀、濃硫酸、硫酸汞、葡萄糖、氫氧化鈉、濃硫酸、硫酸亞鐵錢(qián)、胰蛋白腺、瓊脂,均為分析純。
(4)實(shí)驗所需儀器。
分光光度計、pH計、恒溫震蕩箱與培養箱、高壓滅菌鍋、化學(xué)需氧量測定儀。
2.2 方法
將三株酵母菌活化處理后,選取10%接種量接入到廢水(100ml)中,于150r/min、25℃條件下培養。取樣檢測化學(xué)需氧量,對去除率進(jìn)行計算,按照計算結果,對廢水可生化性進(jìn)行判斷。選取一株酵母菌作為廢水處理酵母。開(kāi)展多次試驗,選取平均值。
2.3 結果與分析
(1)酵母菌生長(cháng)情況。實(shí)驗結果見(jiàn)圖1,三株酵母菌均適應廢水,通過(guò)廢水中的有機物生長(cháng),且在24h后進(jìn)入對數生長(cháng)期,釀酒酵母生長(cháng)情況明顯優(yōu)于深紅酵母、鮭色鎖擲孢酵,在32h后進(jìn)入穩定期,比其余兩株提前4h。因此,釀酒酵母對于廢水的適應性最高。
(2)化學(xué)需氧量去除率。實(shí)驗結果見(jiàn)圖2,三株酵母菌都可以去除廢水中污染物,其中去除率最高的是釀酒酵母,該酵母菌在44h內,化學(xué)需氧量去除率達到80%。根據實(shí)驗結果可知,酵母菌可以有效處理廢水,而釀酒酵母對于廢水化學(xué)需氧量去除率高于深紅酵母、鮭色鎖擲孢酵。
(3)接種量對化學(xué)需氧量去除率的影響。在接種量不斷加大過(guò)程中,化學(xué)需氧量去除率呈現出先增加后下降趨勢:接種量1%時(shí),化學(xué)需氧量去除率最低,接種量10%時(shí),化學(xué)需氧量去除率在40%左右,繼續加大接種量之后,化學(xué)需氧量去除率下降到36%。當接種量比較大時(shí),就會(huì )移入代謝廢物中,對化學(xué)需氧量去除率產(chǎn)生影響,同時(shí)提升處理成本,因此接種量為10%能夠獲得理想的去除效果。
(4)反應溫度對化學(xué)需氧量去除率的影響。溫度持續升高時(shí),酵母菌的化學(xué)需氧量去除率呈現先上升后下降趨勢,10℃時(shí)化學(xué)需氧量去除率25%,30℃時(shí)化學(xué)需氧量去除率46%,35℃時(shí)化學(xué)需氧量去除率32%。因此,隨著(zhù)溫度的變化,酶活性也會(huì )發(fā)生相應的變化,需要將反應溫度設定在30℃。
廢水處理過(guò)程、微生物生長(cháng)過(guò)程本質(zhì)均為酶類(lèi)物質(zhì)反應。當溫度適宜時(shí),增加反應溫度,則會(huì )增加酶活性,相應加快反應速率,提升微生物增長(cháng)速率,以此強化廢水處理效果,溫度大于最高溫度時(shí),就會(huì )破壞酶結構、核酸系統,從而喪失活性,致使微生物死亡,低溫環(huán)境不會(huì )影響酶結構,但是會(huì )降低代謝活力,進(jìn)而對廢水處理效果造成影響。
三、結語(yǔ)
相比于傳統廢水處理法來(lái)說(shuō),酵母菌對于廢水的適應性比較廣,能夠提升污染物去除效率。針對不同污染物,酵母菌的去除作用機制不同,多為生物吸附和生物降解。通過(guò)此次研究能夠看出,酵母菌處理醇醵類(lèi)廢水的有效率比較高,值得推廣應用。( >
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