处理染料废水的白腐真菌固定化生物球的研制

摘要

染料属于耐光、耐热、抗物化处理、抵御生物降解的高稳定性化合物，在生产和使用过程中产生大量的染料废水，具有色度高、盐度高、BOD/COD比值低、难以生化降解的特点，一般生物法不能满足处理要求，且易产生有毒中间产物，急需开发生物处理中高效菌种的利用。
　　 白腐真菌处理染料废水技术是近年来新兴的有效处理方法，但因其生长慢，胞外降解活性酶易流失，吸附污染物后难分离，限制了在实际处理系统中的应用。因此将真菌细胞固定化是提高降解脱色效率的关键。本论文选择4种载体采用包埋体系对高产漆酶脱色菌进行固定化生物球的研制，考察了生物球的脱色性能和影响因素，得出了最佳固定化载体和最优操作条件，并通过单因素和正交试验优化了生物球的高脱色率处理条件，为用于实际染料废水处理系统提供理论根据和一定的条件。
　　 固定化生物球研制并对染料脱色试验的结果表明：(1)CA-戊二醛生物球制备简单，脱色能力有所提高。染料浓度为20～100mg/L时，酸性染料、分散染料的最大脱色率分别为89.9％、74.5％；脱色时间为2d、62h。球体机械强度和连续使用性差。(2)SA-CA-PAC生物球制备较为复杂，球体机械强度、结合强度增大，脱色性能优良。酸性染料、分散染料的最大脱色率分别为98.09％、90.07％;脱色时间为18h、30h。重复使用性较差。(3)PVA-CA生物球制备相对简易，球体机械强度、结合强度高，可以重复使用。酸性染料、分散染料的最大脱色率分别为91.5％、83.10％;脱色时间为32h、2d。传质性能与脱色效果稍低于SA-CA-PAC生物球。(4)PVA复合生物球机械强度和结合度最高，生物活性优良，传质性能和通透性好，吸附降解速度快，可以连续重复使用。酸性染料、分散染料的最大脱色率分别为98.90％、91.47％；脱色时间为20h、34h。通过对比试验可看出采用包埋技术固定贝壳状革耳菌，相同条件下，对染料的脱色速度和脱色率均高于游离性革耳菌，而PVA复合包埋体系是固定化贝壳状革耳菌的最佳载体。
　　 由PVA复合生物球单因素和正交脱色试验结果表明，高脱色率处理条件为：生物球投加量15g/L，转速150r/min，酸性染料浓度低于200mg/L，分散染料浓度低于150mg/L,pH范围为3～5。与游离性贝壳状革耳菌相比，处理浓度范围和pH耐受范围有很大的提高。各因素影响脱色效果的显著性顺序为：转速＞染料浓度＞pH＞生物球投加量。最优化脱色处理条件为：转速120r/min，染料浓度50mg/L,pH4，生物球投加量10g/L。
　　 固定化PVA复合生物球反复脱色能力强，反复脱色3次之后脱色率仍在89％以上，为工业微生物经济实用的操作过程奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 选题目的和意义

1.2 染料废水的来源与特点

1.3 染料废水常用处理方法的研究进展

1.3.1 絮凝法

1.3.2 吸附法

1.3.3 电化学法

1.3.4 高级氧化法

1.3.5 生物处理法

1.3.6 膜法

1.4 白腐真菌处理染料废水的研究进展

1.4.1 白腐真菌的脱色降解机理

1.4.2 悬浮态白腐真菌对染料脱色降解的研究

1.4.3 白腐真菌生物反应器对染料脱色降解的研究

1.4.4 固定化白腐真菌对染料脱色降解的研究

1.5 课题的提出及主要研究内容

2 试验部分

2.1 材料与仪器

2.2 培养基的制备、菌体的活化及培养

2.2.1 培养基的制备

2.2.2 菌种的扩大培养

2.2.3 菌体生物量的测定

2.2.4 装液量及振荡对菌丝体培养的影响试验

2.3 游离性菌株对模拟染料废水的脱色试验

2.3.1 染料废水脱色率的测定

2.3.2 振荡对游离性菌种脱色的影响试验

2.3.3 染料投加时间对游离性菌种脱色的影响试验

2.3.4 染料浓度对游离性菌种脱色的影响试验

2.4 固定化贝壳状革耳菌生物球的研制

2.4.1 海藻酸钙(CA) 一戊二醛生物球的研制

2.4.2 聚乙烯醇-海藻酸钙(PVA-CA)生物球的研制

2.4.3 PVA复合生物球的研制

2.4.4 SA-CA-PAC生物球的研制

2.4.5 粗漆酶活力的测定

2.5 固定化生物球对单种染料的脱色试验

2.6 固定化PVA复合生物球对染料脱色的影响试验

2.6.1 PVA复合生物球投加量对染料脱色的影响试验

2.6.2 染料浓度对PVA复合生物球脱色的影响试验

2.6.3 转速对PVA复合生物球脱色的影响试验

2.6.4 pH对PVA复合生物球脱色的影响试验

2.6.5 PVA复合生物球反复脱色能力的试验

2.7 PVA复合生物球脱色条件的正交优化试验

3 结果与讨论

3.1 菌株的活化及扩大培养结果与讨论

3.2 培养基装液量及振荡对菌种培养影响的结果与讨论

3.3 游离性菌株对染料废水脱色试验的结果与讨论

3.3.1 振荡对脱色的影响试验结果与讨论

3.3.2 染料加入时间对脱色的影响试验结果与讨论

3.3.3 染料浓度对脱色的影响试验结果与讨论

3.4 固定化贝壳状革耳菌生物球研制的结果与讨论

3.4.1 CA-戊二醛生物球的研制结果与讨论

3.4.2 PVA-CA生物球的研制结果与讨论

3.4.3 PVA复合生物球的研制结果与讨论

3.4.4 SA-CA-PAC生物球的研制结果与讨论

3.4.5 粗漆酶活力的测定

3.5 固定化生物球对染料脱色试验的结果与讨论

3.5.1 CA-戊二醛生物球对染料脱色试验的结果与讨论

3.5.2 PVA- CA生物球对染料脱色试验的结果与讨论

3.5.3 PVA复合生物球对染料脱色试验的结果与讨论

3.5.4 SA-CA-PAC生物球对染料脱色试验的结果与讨论

3.6 PVA复合生物球脱色单因素影响的试验结果与讨论

3.6.1 复合生物球用量对染料脱色的影响试验结果与讨论

3.6.2 染料浓度对复合生物球脱色的影响试验结果与讨论

3.6.3 转速对复合生物球脱色的影响试验结果与讨论

3.6.4 pH对复合生物球脱色的影响试验结果与讨论

3.6.5 复合生物球反复脱色能力试验结果与讨论

3.7 PVA复合生物球脱色条件的正交优化试验结果与讨论

4 结论及展望

4.1 结论

4.2 创新点

4.3 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文目录