含醇醸化工废水处理酵母菌法技术

醇醚类物质是工业生产常用有机溶剂,能够有效溶解各类化工物料,如果不及时处理醇瞇废水,将会加剧水体生物毒性,导致生物降解率下降,对水生态平衡造成极大影响,还将通过食物链等进入到生物体内,危害生物健康。多数醇瞇物质毒性较强,极易导致肾脏病理改变。尽管关于醇醵废水处理技术研究时间比较长,但仍然存在较多不足之处,如雾化法能够应用到多种水质处理中,然而运行成本高,只适用深度处理和前期处理中。对于废水处理工程大、灵活性不足问题,部分学者提出活性生化处理技术,将高浓度微生物填充到生物体中,通过多级反应器,经微生物分解废水,不产生污泥。当前,酵母菌的应用开始扩展到新能源开发与单细胞蛋白生产中,使用酵母菌处理废水,能够获得显著成效。由于酵母菌具备较强的环境适应性,且废水处理效率比较高,因此可以作为新型生物水处理技术。

  一、酵母菌处理醇醚类废水的作用机理

  对于不同污染物,酵母菌去除机制也不同,多应用生物降解和生物吸附效应

  生物降解效应:在体内酶作用下,分解和转化废水中的有机质,产生腺瞟吟核苷三磷酸和丙酮酸,在线粒体中,丙酮酸转化为乙酰辅酶A,再通过TCA循环作用,将乙酰辅酶A转化为水和二氧化碳。酵母菌可以将醇醵类污染物作为碳源物质,合成新细胞物质,在代谢醇类期间,满足细胞生长。

  生物吸附效应:生物吸附需要通过胞外结合与运输胞内两个环节。胞外结合无需能力消化,属于被动式吸附,运输胞内较为缓慢,依赖于代谢系统与能量调控,属于主动式吸附。对于细胞表面吸附沉淀,离子通过细胞壁组分化学基团的作用,吸附到细胞表面。

  二、酵母菌法废水处理实验室研究

  2.1 材料

  (1)模拟废水配置。

  企业排放废水为混合废水,包含石油瞇、乙醇和乙二醇物质,化学需氧量4500mg/L、pH值6。量取无水乙醇(1%)、乙二醇(1%)、乙酸(1%)、石油瞇(0.2%),置入烧杯内,加入水(1L),配置成模拟废水的化学需氧量3000mg/L、pH值5。

  (2)菌种。

  将酿酒酵母、深红酵母、鮭色锁掷孢酵母接种在YPD培养基中,150r/min、30℃条件下进行活化培养,并在YPD培养基中提升模拟废水比重,驯化三株酵母菌,直到培养基被完全取代,在4℃条件下接种YPD固体培养基。

  (3)实验所需化学药品。

  包括硫酸银、重锯酸钾、浓硫酸、硫酸汞、葡萄糖、氢氧化钠、浓硫酸、硫酸亚铁钱、胰蛋白腺、琼脂,均为分析纯。

  (4)实验所需仪器。

  分光光度计、pH计、恒温震荡箱与培养箱、高压灭菌锅、化学需氧量测定仪。

  2.2 方法

  将三株酵母菌活化处理后,选取10%接种量接入到废水(100ml)中,于150r/min、25℃条件下培养。取样检测化学需氧量,对去除率进行计算,按照计算结果,对废水可生化性进行判断。选取一株酵母菌作为废水处理酵母。开展多次试验,选取平均值。

  2.3 结果与分析

  (1)酵母菌生长情况。实验结果见图1,三株酵母菌均适应废水,通过废水中的有机物生长,且在24h后进入对数生长期,酿酒酵母生长情况明显优于深红酵母、鮭色锁掷孢酵,在32h后进入稳定期,比其余两株提前4h。因此,酿酒酵母对于废水的适应性最高。

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  (2)化学需氧量去除率。实验结果见图2,三株酵母菌都可以去除废水中污染物,其中去除率最高的是酿酒酵母,该酵母菌在44h内,化学需氧量去除率达到80%。根据实验结果可知,酵母菌可以有效处理废水,而酿酒酵母对于废水化学需氧量去除率高于深红酵母、鮭色锁掷孢酵。

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  (3)接种量对化学需氧量去除率的影响。在接种量不断加大过程中,化学需氧量去除率呈现出先增加后下降趋势:接种量1%时,化学需氧量去除率最低,接种量10%时,化学需氧量去除率在40%左右,继续加大接种量之后,化学需氧量去除率下降到36%。当接种量比较大时,就会移入代谢废物中,对化学需氧量去除率产生影响,同时提升处理成本,因此接种量为10%能够获得理想的去除效果。

  (4)反应温度对化学需氧量去除率的影响。温度持续升高时,酵母菌的化学需氧量去除率呈现先上升后下降趋势,10℃时化学需氧量去除率25%,30℃时化学需氧量去除率46%,35℃时化学需氧量去除率32%。因此,随着温度的变化,酶活性也会发生相应的变化,需要将反应温度设定在30℃。

  废水处理过程、微生物生长过程本质均为酶类物质反应。当温度适宜时,增加反应温度,则会增加酶活性,相应加快反应速率,提升微生物增长速率,以此强化废水处理效果,温度大于最高温度时,就会破坏酶结构、核酸系统,从而丧失活性,致使微生物死亡,低温环境不会影响酶结构,但是会降低代谢活力,进而对废水处理效果造成影响。

  三、结语

  相比于传统废水处理法来说,酵母菌对于废水的适应性比较广,能够提升污染物去除效率。针对不同污染物,酵母菌的去除作用机制不同,多为生物吸附和生物降解。通过此次研究能够看出,酵母菌处理醇醵类废水的有效率比较高,值得推广应用。

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