白腐真菌在生物难降解有机废水处理中的应用 9页

白腐真菌在生物难降解有机废水处理中的应用2000年第3期March2000..白腐真菌在生物难降解有机废水处理中的应用7何德文蒋柱武肖羽堂，一一,一（dz海同济大学环境工程学院200092）7汐jQ119摘要概述了白腐真菌的特性和降解机理，利用白腐真菌生化降解两种牛•物难降解的有机废水的实验结果表明,白腐真菌对生物难降解有机废水有着良好的降解性能,显示出广阔的应用前景.毬词竺登，直用7赳■降孵VApplicationofwhiterotfungiolltreah,,〜〜inon一biodegradativeorganicwastewaternHeDewenXIaOYutang(SchodofE搬删竹Engineering「神Universily,Shanghai200092)AbstractThearticleintroducesfeatureandbiodegradationprincipleofwhiterotfungi,andituSesWRFtodegradeorganicwastewater.TheresultsshowthatWRFissuitablcforthebiodegradationabilityofnon一biodegradativeorganicwastewaterandWRFhaswideapplicationprospect.KeyV,/]titerotfungiNon一biodegradativeOrganicwastewaterApplication1引盲随着工农业的迅速发展,人们合成越来越多的有机物质,其中生物难降解有机物质占了很大比例，如染料行业的染料中问体，兵工行业的TNT废水及化工行业的含酚，硝基化台物，硫氤化物,有机氯废水等，这些物质的共同特点是生物毒性大,成分复杂,化学耗氧量高，一般微生物对其几乎没有降解效果;若这些物质不加治理地向环境排放，势必严重地污染环境和威胁人类的身体健康，因此生物难降解有机物污染物的治理研究已引起国内外有关专家的重视•叫2白腐真菌特性及其降勰机理2」白腐真菌特性n白腐真菌(whiterotfungi)是一种能够引起木材口色腐朽病的担子菌，它可以在木质细胞腔内产生胞外氧化酶，具有很强的降解木质素大分子的能力,其过程包括木质素一碳水化台物结台体的分解，苯基丙烷的分解,侧链分解以及芳香环结构的开裂.近年来，越来越多的研究表明,白腐真菌能降解其它微生物很难降解的污染物，尤其是一些含有芳香环结构的和有较大毒性的污染物，被认为是环境保护的一支奇兵•以冃前国内外研究最多的典型种金抱展齿革菌(PhaneroehaeteChrysospriumBurdsal1)为例J,已见报导的这些污染物包括:多环芳桂等还原性化学物质,DDT,TNT,OCL等氧化性化台物，氟化物，农药等有毒性化台物，酚类，胺类和各种染料等结构复杂的化台物，杂酚油,煤焦油，重油混台物等.2.2白腐真菌降解机理白腐真菌对污染物的降解机理非常复杂，是生物学机制和一般化学过程的有机结台，目前研究人员认为白腐真菌降解有机污染物的过程分为细胞内和细胞外两过程•口一在细胞内过程中，主要台成白腐真菌降解有机扌号染物需要的一系列酶•首先是细胞内葡萄糖酶和细胞外乙二醛氧化酶，它们在分子氧(外界曝气供给)参与下氧化污染物并形成H2Oz,激活过氧化物酶而启动酶的催化循环，与此同时，台成重要的木质素过氧化酶.在口腐真菌降解细胞外过程（见图1）,木质素过氧化酶作为〜种高教催化剂参与反应，先形成高活性的酶中间体（I）,将化学物质RH（如多环n芳炷,染料,TM等）氧化成自由基R,继而以链反应形式产生许多不同的自由基，促使底物氧化这种自由基反应是高度非特异性和无立体选择性的，使得912?RP,H图1白腐真菌降解有机物的细胞外过程白腐真菌对有机污染物的降解机理决定了其降解的独特特点:对污染物浓度没有要求;能在固，液两种体系中牛■存，既适用于治理土壤鵜染，也适用于治理水体污染;对其他微生物有拮抗作用，易与在微生物苗落中确立自身;酶催化系统的关键组分分泌到细胞外面并在细胞外进行催化氧化，使真菌不受污染物溶解性和毒性的限制;非特异性特性使其适应污染物浓度变化和成分复杂的对象.3实验部分3.1实验仪器与药品实验仪器:2RH—150型生化培养箱，高压蒸汽消毒器，曝气泵,}II{一5型化学耗氧量测定仪,722型分光光度仪，分析天乎.药品:重鎔酸钾•浓硫酸，硫酸银,硫酸铁，葡萄n糖•琼脂粉，磷酸二氢钾，硫酸镁.3.2实验菌种及对象实验用的白腐真菌是经长期培养，驯化得到的纯种菌•菌种依附的培养基是由培养液加琼脂固化而成，培养液含有经高温灭菌过的葡萄糖及无机盐等其他成分•在无菌条件下接种驯化，放人培养箱5天，即可得到实验用的白腐真菌.实验对象为取自沈阳724厂的TNT装药生产废水和江阴染料化工厂的分散染料生产废水.33实验方法白腐真菌处理有机废水的实验流程为：原水一预处理一白腐真茵好氧生化降解一出水自工厂取来的废水经适当预处理（如过滤）除去明显的不溶物或通过混凝除去易脱稳的胶粒后进行白腐真菌生物降解，经对比发现连续曝气效果优于间歇曝气，故一般都采用连续曝气，同时对废水主要水质指标进行跟踪测定.4结果与讨论4.1TNT装药废水的处理由于TNT组分在波长465nm处有明显吸收峰，生化降解的效果可采用722型分光光度仪测定TNT组分的浓度变化,同时为了比较白腐真菌与一般微生物生化效果的优劣，用活性污泥作对比实验，n其结果见表1.表1TNT装药废水处理结果由表1中的数据可以看出,白腐真菌能够很好降解效果•口］地降解有较大毒性的TNT污染物，其效果远优于4.2分散染料废水的处理活性污泥法;而且降解后的TNT组分浓度甚低，其分散染料废水组分十分复杂，主要污染物有苯效果正是白腐真菌独特的降解机理以及降解反应的酚，蔥醍及废酸等，不能用分光光度仪测定某种组分高度非特异性所导致的;而活性污泥中的微牛.物由的浓度，只能用反映生化降解效果的化学耗氧量于受到TNT生物毒性的抑制，无法达到白腐真菌(COD)来表示，实验结果见表2.表2白庸真菌生化降解分散染丰｝废水的COD值单位:mg/1降解时间,h分散橐料自来水!!翌塑364032102820297027602480728306五.嚣——n284278268?13?由表2数据得，白腐真菌对分散染料废水的处理效果也较为明显，从原水的3640mg/l降解到出水的2410mg/l,说明白腐真菌对废水水质的适应能力较强.在恶劣环境下也能发挥有效的降解作用将表2中的数据绘图，发现白腐真菌生化降解分散染料废水的变化趋势（见图2）的大致规律为：先下降，后略有上升，且后一次的最高点低于上一次的最高点，即振幅逐渐减小•出现这一现象除受木质素对cOD值的影响外，经深入分析其主要原因在于废水中有机污染物被氧化的程度上•其实在CoD测定实验中，并非所有的有机物在加热回流时都能被完全氧化，如芳香族化合物氧化率不是很高，毗噪甚至不被氧化，而分散染料废水中恰含有多种难以被氧化的芳香族大分子，测定时就不能表征出所有的有机污染物•在白腐真菌生化降解前，分散染料废水虽有多种芳香族物质，但不能被完全氧化而显示较低的a3D值;随着生化降解的逐步进行,大分子的蔥醍因复杂的生化反应发生开环，断链而生成易被氧化的链状物质，测得的COD值升高，接着链状物质逐渐被氧化,测得的cOD值也随之降低，因此整个生化降解过程呈波浪式下降.5结论由实验数据可知,白腐真菌对实际的有机工业废水有着较好的降解作用，效果明显,而且投资少，操作简便•尽管降解过程中C【）D变化规律呈n现波浪趋势,C【）D值仍十分高，这恰表明白腐真菌对有•-OjISO（I=Oj10帅IT=••Ml1・・JJL«♦••••••-■-■-••••204060日n时间/h图2分散染料废水生化降解变化趋势机废水进行有效的降解，其对难降解有机废水的降解性能显示出广阔的应用前景.参考文献1何德文，王罗替•难降解有机荐染物的治理方法及进展•环境与开发,1998;13():4〜5,1】2KoMerA,JagerHwillershaLlse.GrafFLExtraedhmrlignimseofpharterochateehiysospofiumBurdsallhasIooroleinthedegra・dationofDDT.App1.MicrobialBioto:hno1.1988,29:618〜6203BarrDP,AustSD.MechanismwhiterotfuusedtodegrMepollution.Environ.SCI.Technol.1994.28):78A~87A4李慧吝•白腐真菌研究进展•环境科学进展,1996;4⑹:69〜765何德文，周申范,胡伟等24.6—三硝基甲苯废水治理技术的研究进展•n重庆环境科学,1997;19(8):48〜516何德文，卩占雍森•白腐真菌生化降解酸性染料废水的效果研究•污染防治技术,1998;11(4):197〜198作者简舟:何德文，异,31岁，同井大学环境工业专业博士生，已发表论文15篇.(收稿日期:19g9—06-23)(与危险相件)