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1、1白腐真菌煤渣生物膜反应器对染料废水 的脱色试验研究摘要：白腐真菌煤渣生物膜反应器处理模拟活性艳红染料废水，菌种 A、B（担子菌纲）和 C（云芝）最高脱色率分别达到 4、80和 95。试验表明，共培养液类型对染料的脱色效果有明显影响，菌种 C 受共培养液的影响最为显著。白腐真菌煤渣生物膜反应器对实际的偶氮染料废水的脱色作用主要在初始阶段完成，而到72后 COD 得以有效去除。当该废水的初始 CODCr 为 6000mg/L 时，经 144h 后，CODCr 的去除率达 98。 关键词：废水处理 白腐真菌 染料 脱色 生物膜反应器 Tests for Decolorization of Wast
2、ewater from Dyestuff Production by Bio-Membrane Reactor Using Coal Cinder as White Rot Fungal Biofilm Supporter WANG Yong-hua HUANG Min-sheng DING Kun Abstract：In the treatment of simulated Reactive Brilliant Red dyestuff by bio- membrane reactor using coal cinder as white rot fungal biofilm support
3、er the maximum decolorization rates with fungia，B (Basidiomycetes) and C were 84，80 and 95 respectively.The test showed that the types of coinoculum had obvious effects on dyestuff decolorization results.Fungus C was most significantly affected by coinoculum.The decolorization of the actual wastewat
4、er from azo dyestuffs production by the bio-membrane reactor using coal cinder as white rot fungal biofilm supporter was mainly completed in the initial stage， while COD was effectively removed in 72 hours. When the initial CODCr in the said wastewater was 6000mg/L，the removal rate of CODCr reached
5、98 in 144 hours. Key words：waste water treatment；bio-membrane reactor using coal cinder as white rot fungal biofilm supporter；dyestuff；decolorization；biomembrane reactor 前言 偶氮染料包括酸性、活性、阳离子等染料类别，是合成染料的主要部分。每年染料生产和印染行业向环境中排放出大量的这类染料废水，造成了严重的环境污2染；传统的废水处理方法对偶氮染料脱色和降解效果不佳，因此必须寻求一种高效而又经济的处理方法。 白腐真菌对木质素具有
6、广谱的降解作用1，2，而许多人工合成的染料、农药等与木质素具有相似的结构3，4因此白腐真菌降解这类污染物的研究倍受人们关注5-7。 白腐真菌对染料的脱色降解过程受到多种因素的影响，共培养液的类型和主要成分是其中一个重要方面。本实验采用国内外研究报道中三种最为常见的共培养液作为研究对象，考察三种白腐真菌对一种典型的偶氮染料活性艳红 X-3B 的脱色效果。 生物膜法处理工业废水已有研究和应用，将白腐真菌附着于固定载体上生长成生物膜处理难降解有机工业废水具有生物量多、受搅拌影响小、生物膜泥龄长等特点8。本试验研究采用煤渣作为挂膜载体构建白腐真菌生物膜反应器，考察其在不同类型的共培养液条件下对活性艳红
7、的脱色效果。 1 材料与方法 1.1 实验仪器和设备 PXS-215 型离子活度计，101-1 型干燥箱，LRH-250 型生化培养箱，80-1 型离心沉淀器，YX-280 型不锈钢手提式加热蒸汽消毒器，TG328B 型电光分析天平，UV/VIS 紫外分光光度仪。 1.2 菌种 本实验所用菌种 a、菌种 B 均从自然界的朽木中分离出，经过初步鉴定属于担子菌纲，菌种 C 为云芝。将分离出的纯菌种转入 35恒温培养箱生长 45d 后，接种于含固体成长培养基的培养皿上进行扩增，34d 后待整个培养皿内产生大量菌丝后即可使用。 31.3 模拟废水本试验所处理的腄馊玖戏纤捎没钚匝藓靀-3B 水溶液。活性
8、艳红 X-3B 又称活性桃红或反应艳红 X-4B，属于偶氮染料中的重要类别，其结构式如下所示： 1.4 共培养液 共培养液 1#：15g/L 葡萄糖（碳源）、1.2mmol 酒石酸铵（氮源）、20mmol 丁二酸钠（缓冲剂）、3.0g/LKH2PO4、0.2g/LNaH2PO4、1.5g/LMgSO4.7H2O、0.1mg/L VB1(维生素）、0.1mg/LCaCl2、0.1mg/LFeSO4.7H2O、0.01mg/LZnSO4.7H2O、0.2mg/LCuSO4.5H2 O。共培养液 2#：20g/L 葡萄糖（碳源）、0.18g/LNH4NO3（氮源）、2.5g/L 柠檬酸钠（缓冲剂）、
9、5.0g/LKH2PO4、0.068g/LCaCl2、0.2g/LMgSO4.7H2O、1mg/LVB1。共培养液 3#：10g/L 葡萄糖（碳源）、1.2mmol 酒石酸铵（氮源）、20mmol 醋酸（缓冲剂）、2.0g/LKH2PO4、0.132g/L CaCl2、1.5g/L MgSO4.7H2O、1mg/L VB1、0.5g/L 吐温-80、0.4mmolVA(藜芦醇，木质素过氧化物酶的诱发剂和保护剂）。微量元素为：0.14g/LNiCl2、0.07g/LNaCl、0.007g/L FeSO4.7H2O、0.013g/LCoCl2.6H2O、0.07MG/l ZnSO4.7H2O、0.
10、0011g/L CuSO4.5H2O、0.0007G/l 的 AlK(SO4)2.7H2O、0.0007g/L Na2MoO4.2H2O;Mn2+的浓度为 12mg/L。在三种共培养液中，活性艳红的初始浓度均为 50mg/L，反应温度为 35，初始 pH 值控制在 4.24.5，溶解氧浓度为 5mg/L；共培养液（包括活性艳红）在加入反应器之前都要在 121下灭菌 20min。 1.5 分析方法 采用 UV/VIS 紫外分光光度仪测定活性艳红 X-3B 溶液和共培养液的吸光度与波长关系，结果表明其最大吸收波长位于 539.5 nm 处。利用测定共培养液最大4吸收波长处吸光度的减少来确定三种共培
11、养液对活性艳红脱色率的影响。加样后，每隔 12 h 从样品中取共培养液 8 mL，在 3000 r/min 条件下离心 30 min，取离心后的上清液作为测定对象 璩跏脊才嘌 旱奈 舛任猘 o，蔛辔 舛任猘 i，则脱色率（Ao-Ai）/Ao100。 2 结果与讨论 2.1 活性艳红脱色现象观察活性染料加入 1 d 后，菌体因吸附部分染料而成深红色，培养液红色变淡。约23 d 后，观察到菌体与共培养液转为很淡的粉红色。45 d 后，所有的菌体以及培养液均接近无色，而空白实验的共培养液（未加入任何菌种）颜色基本不随时间的变化而变化。 2.2 对活性艳红染料的脱色率考察 2.2.1 共培养液#条件下
12、的脱色率考察 实验结果表明：三种菌种在共培养液 1条件下的脱色速度与程度存在一定差异。由图 1 可知菌种 C 脱色速度最快且脱色效果最好，而菌种 A、B 的脱色速度不仅较菌种 C 慢，且最终脱色效果也不及菌种 C。 菌种 A 对活性艳红的脱色率随时间呈现较为复杂的变化现象：24 h 内脱色率不到 30，但 36 h 其脱色率已达 65左右，3684 h 期间脱色率呈现降低趋势，然后又逐渐升高，120 h 的最终脱色率为 83.9。 菌种 B 在共培养液 1#条件下对活性艳红的脱色率在 24 h 内为 40左右，2484 h 内脱色率随时间逐渐增加，最终脱色率为 73.7左右。5菌种 C 在 2
13、4 h 内对活性艳红的脱色率达到 66，在 60 h 以后脱色率维持在9295。 如图 2 所示是活性艳红脱色过程中共培养液 1#的 pH 值变化情况。 由图 2 可知：菌种 a 和菌种 B 在对活性艳红脱色过程中其共培养液 1#中的H值变化很小，菌种 B 在初始阶段（48 h 内）pH 值略呈下降趋势，然后趋于稳定。说明共培养液 1#的缓冲性能较好。 2.2.2 共培养液 2#条件下脱色率的考察在共培养液 2#条件下白腐真菌对活性艳红的脱色率变化过程明显不同于共培养液 1#（如图 3 所示）。三种菌种在初始阶段（36 h 内）对染料的脱色率均迅速上升；48108 h 期间，脱色率略呈下降；1
14、20 h 后脱色率又迅速升高。菌种 A 的最终脱色率最高（84），其次为菌种 B（80），再次为菌种C（78.5）。 白腐真菌对染料脱色过程中共培养液 2#的 pH 值变化情况（如图 4 所示）与共培养液 1也有显著不同：共培养液的 pH 值由初始阶段（12 h 内）略有降低；在24h-48h 内基本稳定；120 h 后迅速上升；最终达到接近于中性（菌种 A 为 6.8、菌种 B 为 7.0、菌种 C 为 6.3）。 2.2.3 共培养液 3#条件下脱色率的考察由图 5 可知：A 在共培养液中对染料的脱色率高于菌种 B、C192h 时的最终脱色率分别为 81、68和 55）。 6由图 6 可知
15、：共培养液 3#条件下，三种菌种对染料脱色过程中引起的共培养液H 值变化规律与共培养液 2#条件下十分相似，所不同的是菌种 B 的共培养液在120 h 后 pH 呈现下降趋势（pH 值从 120 h 的 6.2 降低到 192 h 的 5.5）。 2.2.4 空白实验中共培养液吸光度的变化 由图 7 可得，在空白实验中共培养液的吸光度几乎没有变化。 2.3 对实际染料废水的脱色率考察 某染料化工厂是生产偶氮系列染料重要单位，其主要产品有活性艳红 X-3 B、活性嫩黄 K-6 G、阳离子红 GTL、阳离子嫩黄 7GL 等。日排放综合染料废水8001000 t，原废水 pH68、色度为 23002
16、600 倍（平均 2420 倍）、CODCr为 54606 100 mg/L（平均 5735 mg/L）。本研究采用白腐直菌煤渣生物膜反应器(#共培养液、菌种 C）对其进行脱色和降解实验，结果如图 8、图 9 所示。 从图 8、图 9 可知，72h 后白腐真菌煤渣生物膜反应器对实际该染料废水CODCr 的明显的去除效果：72h 为 63、96 为 79、120 h 为 87、144h 为92；而在处理的开始阶段即可有效去除色度：24h 为 65、48h 为 78、72h 为89、96h 为 92、120h 为 95、144h 为 98。经过 144h 处理后出水的色度降低到 48 倍，达到了国家排放标准，但出水 CODCr 仍然超标（498mg/L）。Fu-ming Zhang 等人在白腐真菌对染料进行预处理（脱色降解）后，采用传统的活性污泥法对预处理出水进行深度净化，籍此可以使得最终出水 CODCr 含量达标。本研究目7
