菇渣对造纸漂白废水中氯酚污染物的去除研究

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本文以SMC为生物活性材料,研究SMC对造纸漂白废水中氯酚类污染物的生物去除效果。首先,漆酶是一种多酚氧化酶,能高度的降解酚类物质,试验比较几种SMC中漆酶的酶学特性,挑选出漆酶活性较高的SMC做进一步的研究;其次,以2,4-二氯酚(2,4-DCP)为目标污染物,模拟2,4-DCP污染废水,详细研究SMC对废水中2,4-DCP的去除效果,以及SMC处理的最佳条件,为SMC处理含氯酚漂白废水提供参考;再次,2,4-DCP的代谢诱导可以提高SMC的生物降解能力,试验考查了代谢诱导浓度、诱导时间对诱导效果的影响,比较了经代谢诱导的SMC对模拟废水2,4-DCP降解影响;最后,为进一步了解SMC处理造纸漂白废水的实际效果,试验考查了两种处理方式:SMC作为添加剂和SMC作生物滤池填料。试验得出以下结论: (1)平菇白39、秀珍菇和茶树菇3种SMC有较高的漆酶活性,分别为:4183 U·g<-1>,3378 U·g<-1>,1843 U·g<-1>;在低温状态下SMC粗酶液漆酶有较好的稳定性,随着温度的升高漆酶稳定性急剧下降;Cu<2+>和Zn<2+>对SMC粗酶液漆酶活性有激活作用,Mn<2+>、Ca<2+>、Mn<2+>、K<+>、Na<+>等金属离子对SMC粗酶液漆酶活性有抑制作用;酶促反应动力学表明SMC具有生物修复潜能。 (2)SMC添加到2,4-DCP模拟废水2d就可以达到最大去除效果;3种菇渣对2,4-DCP的总去除率分别为62.58%、58.83%和50.64%,其中,生物降解率分别是40.73%、34.34%和18.94%,3种菇渣的生物吸附率相差不大(分别为21.82%,24.35%,30.23%),漆酶活性较高的菇渣白39生物降解率最高,培养基质为椰壳的茶树菇菇渣的吸附效果最好;研究SMC的去除机理发现SMC灭活之后基本不具备生物降解能力;SMC对氯酚有一定的吸附能力,试验以白39为材料研究SMC对废水中2,4-DCP的吸附效果,研究发现SMC对废水中2,4-DCP的吸附在1h内达到饱和,SMC吸附水中的2,4-DCP的动力学模型符合Freundlich方程,拟合方程的相关性很好,相关系数R<2>达到0.9623到0.9992。 (3)2,4-DCP在SMC基质中代谢诱导,诱导时间越长,基质中2,4-DCP的生物降解率越高。菇渣白39基质中2,4-DCP的初始浓度为50mg/kg,10d的后的降解率可达97.87%;SMC初始诱导量越大,单位降解率越高,初始诱导用量为400mg/kg时,单位降解量达到258.06mg/kg。经过2,4-DCP代谢诱导后的SMC添加到10mg/kg的废水中,一周之后诱导SMC中2,4-DCP仅残留0.46mg/kg,两周后基本检测不到SMC中残留的2,4-DCP。不同时间的诱导菇渣均对废水中2,4-DCP的生物降解有促进作用,但诱导时间过长则效果不明显。 (4)SMC作为添加剂加到造纸漂白废水中,能够很好的调节废水中的pH值在6.0-8.0之间;1%菇渣白39投加到漂白废水中好氧培养24小时后,废水中几乎检测不到氯酚类物质,达到良好的去除效果;随着SMC加入量的增加BOD<,5>/COD也呈上升趋势,比值达到了0.2以上。SMC的加入降解了废水中的氯酚类毒性物质并调节了pH,为微生物提供了适宜的生长代谢环境,提高了废水的可生化降解性。 (5)以SMC作为生物滤池的填料处理漂白废水,过滤后出水的pH保持在7.0-8.5之间,EC保持在2.0mS·cm<-1>左右。系统运行14天基本检测不到出水中的氯酚类物质,去除效果良好;处理过程中生物滤池对进水的COD有28%-30%的去除率,有利于废水的进一步生化降解。 难以生化处理一直是困扰造纸漂白废水处理的一大难题,试验证明SMC应用于造纸漂白废水治理是可行的。将SMC作为添加剂应用于漂白废水,操作简单,易实现,但会增加水处理的负荷;将SMC用做生物滤池的填料,在废水处理之前加上生物过滤预处理,处理效果良好,但会增加基建成本。用两种方式来处理废水中的氯酚类物质,都可以达到良好的去除效果,并能调节废水的pH,是一种"以废治废"循环经济技术路线,解决了造纸废水难生化处理难题,有利于实现环境的可持续发展。
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