高效菌降解造纸黑液木质素的特性与机理研究

发布时间：2020-06-04 13:09

【摘要】： 造纸工业是对环境污染非常严重的行业之一，，治理造纸废水的关键是对木质素的有效处理。本文通过大量的实验研究工作，在初步探索造纸黑液酸析木素新助剂及其效果的基础上，首次系统地对木素降解高效菌的分离与生长繁殖特性、高效菌酶活性与木素降解性能、生物强化因子综合实验及实际模拟试验等进行了深入研究，为提高造纸黑液木素的处理效果提供理论依据。 本研究通过大量的实验，获得了改进酸析木素法的新助剂，与常规酸析法相比，该助剂使用后具有较好的COD_(Cr)和色度去除率，析出的木素颗粒上浮且含水率低等优点。当pH值为3.0时，黑液COD_(Cr)去除率最高可达68％，色度去除率为92％以上，浮渣含水率最低仅为81％，并且pH在4～4.5时仍有类似的去除木素效果，这些有助于克服常规法中耗酸量大、泥水分离困难、需要加热设备、污泥后续处理困难等缺点。实验证明，Ⅰ号助剂的作用效果最好。 从119个菌株中分离筛选出了6株细菌和5株霉菌，它们可以在含有木质素的培养基上良好生长：细菌分类学鉴定结果为X1、X2和X3：假单胞菌属，X4和X5：黄单胞杆菌属，X6：枝动杆菌属；对6株细菌降解木质素性能进行了初步的研究，选定X2和X4为实验用菌种，两株菌适宜的生长温度为30℃，最适初始pH值为7；经紫外线照射诱变法处理，可使它们产生的三种木素分解酶活性均有明显的提高，细菌增长速率比诱变前明显提高。 对分离出的高效菌种的特性进行了较为详细的研究，主要研究结果是：110转／min振荡培养有利于菌种的生长繁殖；通过对多种共代谢初级碳源和氮源的效能比较，确定蔗糖为合适的共代谢初级碳源，硝酸铵为合适的氮源；向原降解培养基中加入10mg／L的Mn~(2+)离子，0.1mg／L的Cu~(2+)离子，0.25mg／L的Fe~(2+)离子和10mg／L的Ca~(2+)离子，会大大提高木质素的去除率；综合培养结果表明，加入共基质蔗糖的浓度为1g／L，硝酸铵浓度为1.5g／L和相应的无机离子，且菌种比例为X2：X4=1：1时，效果最好。 西安建筑科技大学博士学位论文 根据酶活性测定结果和降解中间产物色谱一质谱联机分析，认为高效茵降解木质素的机理 是，在综合强化因于作用下，促进木质素降解酶活性提高，强化了木质素的胞外和胞内降解反 应。 采用投加生物强化因子的生物强化处理系统，对造纸废水进行连续的模拟运行实验，也获 得了很好的效果，这些强化因子包括木质素降解高效菌种、共代谢初级碳源、氮源以及多种无 机离于等；综合强化因子作用下的COD最高去除率达75．3％，平均COD去除率在74％以上， COD值从进水的1000呗左右降到了约260m叭，SS的去除率也在90％以上。
【图文】：

西安建筑科技大学博士学位论文图4一2是对诱变前后菌种在降解培养基中生长繁殖的菌数变化情况统计结果。从图中可以很清楚的地看出，X2和X4诱变后的曲线明显的高于诱变前的曲线，说明诱变后菌种更容易在含有木质素的培养基中存活，并且生长繁殖速度加快;诱变后X2和x4分别在第五天和第七天达到了最高菌体浓度，均比诱变前提前了一天:而且，诱变后X4最高菌体浓度为2.46X1osCFu岁mL，比诱变前的1.78x10sc阳劝11L高出0.37倍。对比诱变后x2和x4生长情况的曲线发现，x2不但最高菌数大于X4

3.6废水浓度对COD去除的影响对不同进水浓度情况下，造纸废水COD的去除进行了实验研究。实验安排见表肠。结果见图6一9o0lnUa工﨑JC

本文编号：2696436