醇醚類物質(zhì)是工業(yè)生產(chǎn)常用有機(jī)溶劑,能夠有效溶解各類化工物料,如果不及時(shí)處理醇瞇廢水,將會(huì)加劇水體生物毒性,導(dǎo)致生物降解率下降,對(duì)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(nèi),危害生物健康。多數(shù)醇瞇物質(zhì)毒性較強(qiáng),極易導(dǎo)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(zhǎng),但仍然存在較多不足之處,如霧化法能夠應(yīng)用到多種水質(zhì)處理中,然而運(yùn)行成本高,只適用深度處理和前期處理中。對(duì)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(jí)反應(yīng)器,經(jīng)微生物分解廢水,不產(chǎn)生污泥。當(dāng)前,酵母菌的應(yīng)用開(kāi)始擴(kuò)展到新能源開(kāi)發(fā)與單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)中,使用酵母菌處理廢水,能夠獲得顯著成效。由于酵母菌具備較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)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、酵母菌處理醇醚類廢水的作用機(jī)理
對(duì)于不同污染物,酵母菌去除機(jī)制也不同,多應(yīng)用生物降解和生物吸附效應(yīng)
生物降解效應(yīng):在體內(nèi)酶作用下,分解和轉(zhuǎn)化廢水中的有機(jī)質(zhì),產(chǎn)生腺瞟吟核苷三磷酸和丙酮酸,在線粒體中,丙酮酸轉(zhuǎn)化為乙酰輔酶A,再通過(guò)TCA循環(huán)作用,將乙酰輔酶A轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。酵母菌可以將醇醵類污染物作為碳源物質(zhì),合成新細(xì)胞物質(zhì),在代謝醇類期間,滿足細(xì)胞生長(zhǎng)。
生物吸附效應(yīng):生物吸附需要通過(guò)胞外結(jié)合與運(yùn)輸胞內(nèi)兩個(gè)環(huán)節(jié)。胞外結(jié)合無(wú)需能力消化,屬于被動(dòng)式吸附,運(yùn)輸胞內(nèi)較為緩慢,依賴于代謝系統(tǒng)與能量調(diào)控,屬于主動(dòng)式吸附。對(duì)于細(xì)胞表面吸附沉淀,離子通過(guò)細(xì)胞壁組分化學(xué)基團(tuán)的作用,吸附到細(xì)胞表面。
二、酵母菌法廢水處理實(shí)驗(yàn)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(nèi),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(yǎng)基中,150r/min、30℃條件下進(jìn)行活化培養(yǎng),并在YPD培養(yǎng)基中提升模擬廢水比重,馴化三株酵母菌,直到培養(yǎng)基被完全取代,在4℃條件下接種YPD固體培養(yǎng)基。
(3)實(shí)驗(yàn)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、胰蛋白腺、瓊脂,均為分析純。
(4)實(shí)驗(yàn)所需儀器。
分光光度計(jì)、pH計(jì)、恒溫震蕩箱與培養(yǎng)箱、高壓滅菌鍋、化學(xué)需氧量測(cè)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(yǎng)。取樣檢測(cè)化學(xué)需氧量,對(duì)去除率進(jìn)行計(jì)算,按照計(jì)算結(jié)果,對(duì)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(yàn),選取平均值。
2.3 結(jié)果與分析
(1)酵母菌生長(zhǎng)情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1,三株酵母菌均適應(yīng)廢水,通過(guò)廢水中的有機(jī)物生長(zhǎng),且在24h后進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期,釀酒酵母生長(zhǎng)情況明顯優(yōu)于深紅酵母、鮭色鎖擲孢酵,在32h后進(jìn)入穩(wěn)定期,比其余兩株提前4h。因此,釀酒酵母對(duì)于廢水的適應(yīng)性最高。
(2)化學(xué)需氧量去除率。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(nèi),化學(xué)需氧量去除率達(dá)到80%。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,酵母菌可以有效處理廢水,而釀酒酵母對(duì)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(duì)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(xiàn)出先增加后下降趨勢(shì):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(xù)加大接種量之后,化學(xué)需氧量去除率下降到36%。當(dāng)接種量比較大時(shí),就會(huì)移入代謝廢物中,對(duì)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(yīng)溫度對(duì)化學(xué)需氧量去除率的影響。溫度持續(xù)升高時(shí),酵母菌的化學(xué)需氧量去除率呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì),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,隨著溫度的變化,酶活性也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化,需要將反應(yīng)溫度設(shè)定在30℃。
廢水處理過(guò)程、微生物生長(zhǎng)過(guò)程本質(zhì)均為酶類物質(zhì)反應(yīng)。當(dāng)溫度適宜時(shí),增加反應(yīng)溫度,則會(huì)增加酶活性,相應(yīng)加快反應(yīng)速率,提升微生物增長(zhǎng)速率,以此強(qiáng)化廢水處理效果,溫度大于最高溫度時(shí),就會(huì)破壞酶結(jié)構(gòu)、核酸系統(tǒng),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(jié)構(gòu),但是會(huì)降低代謝活力,進(jìn)而對(duì)廢水處理效果造成影響。
三、結(jié)語(yǔ)
相比于傳統(tǒng)廢水處理法來(lái)說(shuō),酵母菌對(duì)于廢水的適應(yīng)性比較廣,能夠提升污染物去除效率。針對(duì)不同污染物,酵母菌的去除作用機(jī)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,酵母菌處理醇醵類廢水的有效率比較高,值得推廣應(yīng)用。( >
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