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本论文对能降解造纸废水的细菌、真菌进行了分离、筛选。通过单株降解木质素试验,考察各菌株利用造纸废水中木质素的能力。并将降解能力强的菌株进行优化组合,加入到SBR反应器中,利用生物强化技术,研究其强化处理造纸废水的可行性及优化工艺条件,在此基础上,首次将ASBR/SBR串联起来,以提高对造纸废水的处理能力,尝试为造纸废水及其他工业废水的治理提供一条新途径。在废水处理过程中,利用光学显微镜,对好氧及厌氧颗粒污泥的形成过程、好氧颗粒污泥的形成机制等进行跟踪观察和研究。结果显示:
通过分离、筛选,得到降解木质素能力高的优势菌株:细菌W10,真菌F8。将细菌鉴定至属,发现其产酶特性至今鲜见报道。对优势菌株及Phanerochatechrysosporium单株降解木质素条件进行优化,包括转速、接种量、pH和温度。结果显示:W10的最佳降解条件是150r/min、33℃、pH5.5、接种量7.5%;F8的最佳降解条件是100r/min、33℃、pH5.5、接种量5%;P.chrysosporium的最佳降解条件是100r/min、30℃、pH5.5、接种量5%。
试验探究了优势混合菌降解木质素的能力,优势混合菌包括P.chrysosporium、F8和W10。反应条件为33℃、pH5.5、转速100r/min。结果表明,优势混合菌增强了降解木质素的能力,且将降解木质素的开始时间大大提前,正交实验中,发现有六种组合降解率超过60%,组合9和10的降解率在第9d高达81.5%和80.6%。通过极差比较发现F8在降解木质素的过程中起重要作用。利用SPSS软件分析不同组合降解率和三种酶(MnP、LiP和Lac)的酶活力平均值之间的关系。结果表明,MnP和LiP的酶活平均值与降解率无显著正相关性,但Lac酶活平均值与之极显著相关。双尾检验表明,相关系数是0.558,在0.01水平上有显著差异。分析还发现,LiP的酶活与木质素降解率呈一定的负相关。通过研究降解率与三种酶活比例间的关系发现,MnP与LiP酶活之比是木质素降解过程中的关键因素。当其比例小于8.55时,降解率随MnP/LiP比率的升高而增长,当其比率大于8.55时,降解率随MnP/LiP的升高而降低。
利用优势混合菌降解造纸废水,研究其最佳降解pH和反应温度,发现优势混合菌在pH5.5左右时,10d后COD由1050mg/L降为393mg/L,降解率为62.57%,所以反应最佳pH确定为5.5。优势混合菌在33℃左右时,10d后COD由1050mg/L降为295mg/L,降解率为71.9%,明显高于其他温度条件下的降解率,因此反应最佳温度确定为33℃。ASBR反应器经驯化后,先将高浓度造纸废水在ASBR进行酸化,然后与SBR串联起来,进行处理。结果显示:ASBR/SBR工艺切实可行,进水COD可提高到6159mg/L,此时出水COD平均为55mg/L,远好于国家《污水综合排放标准》一级标准规定的100mg/L。通过光学显微镜连续观察发现:厌氧颗粒污泥的形成过程可分为5个阶段:即细菌增殖、小颗粒污泥出现、小颗粒污泥聚合、初生颗粒污泥和成熟颗粒污泥阶段。好氧颗粒污泥的形成经历了细菌增殖阶段、絮状体形成阶段、絮状体聚合阶段、凝絮体形成阶段、好氧颗粒污泥形成阶段五个阶段。好氧颗粒污泥的形成有菌丝缠绕、联合、吸附、粘连四种机制。