木質(zhì)素降解復(fù)合菌群強化處理草漿造紙黑液研究.pdf

1、草類堿法制漿工藝產(chǎn)生的黑液，是一類難以處理的有機廢水，含有大量的木質(zhì)素，具有高COD濃度、高堿性、高色度及難降解等特點，一直以來都是國內(nèi)外水處理研究的難點。
　　本文針對國內(nèi)外目前存在的草漿堿法造紙黑液處理技術(shù)瓶頸，利用從三國時期吳國竹簡浸泡液中分離篩選出能有效降解造紙黑液的4株菌株;在對4株菌株黑液降解特性研究的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究了復(fù)合菌強化SBR反應(yīng)器處理造紙黑液的核心工藝;基于蘆葦漿造紙所產(chǎn)生的濃縮黑液的特點，提出堿析法-生物

2、強化處理-生物微酸化-Fenton法深度處理的工藝流程，同時研究了生物強化處理作用下黑液木質(zhì)素降解的機理。旨在從資源化和生物處理的角度為草漿造紙黑液治理提供新的處理技術(shù)和工藝。
　　本文主要研究結(jié)果如下:
　　(1)基于造紙黑液高pH和高COD濃度的特點，提出了堿析法預(yù)處理新思路。通過單因素和正交實驗確定了預(yù)處理最佳條件:初始黑液pH為13、COD為78000mg/l、Ca2+投加量為4.5g/l，處理后黑液COD、木質(zhì)素和

3、色度的去除率分別為71.62％、83.21％、94.26％，黑液pH降低至11左右，COD降低至22300mg/l左右，同時析出可以回收利用的木質(zhì)素，有利于后續(xù)生物法處理，克服了常規(guī)絮凝法或酸析法需要調(diào)節(jié)pH及容易造成二次污染等缺點。
　　(2)從吳國竹簡浸泡液中分離篩選出能在復(fù)雜造紙黑液環(huán)境中生長的3株細(xì)菌Pandoraea sp.B-6、Cupriavidus sp.B-8、Comamonassp.B-9和1株霉菌Asperg

4、illus sp.F-1。對4株菌株降解造紙黑液特性研究表明:各菌株均能在不外加碳氮源和微量營養(yǎng)元素的條件下對造紙黑液直接進(jìn)行降解，降解條件為pH10～11，COD初始負(fù)荷為23000mg/l左右，生長溫度為30～35℃，各菌株在高堿性條件下表現(xiàn)出很強的pH調(diào)節(jié)能力，黑液COD、木質(zhì)素和色度去除率最高分別達(dá)到58.2％、46.7％、62.4％，并能分泌木質(zhì)纖維素酶活，體現(xiàn)了菌株對高濃度造紙黑液的耐受性。
　　(3)研究了生物強化處

5、理草漿造紙黑液新工藝，采用生物強化處理與活性污泥法相結(jié)合，對木質(zhì)素降解復(fù)合菌群進(jìn)行了優(yōu)化研究。在黑液初始COD為23000mg/l左右，pH為10，溫度30℃，MLSS為4.5g/l，無外加碳氮源條件下，黑液COD、木質(zhì)素和色度去除率最高可達(dá)到62.7％、48.1％、66.4％，高于單一菌株處理情況，說明了復(fù)合菌群組合強化活性污泥處理造紙黑液具有一定的協(xié)同作用。對生物強化處理與普通活性污泥法連續(xù)處理造紙黑液能力進(jìn)行了比較研究，生物強化系

6、統(tǒng)比普通活性污泥系統(tǒng)平均COD去除率高20％左右，平均木質(zhì)素去除率高21％左右，色度去除率高22％左右，且反應(yīng)啟動時間大大縮短。生物強化系統(tǒng)進(jìn)水COD從9000mg/l增加到24000mg/l，COD去除率仍然保持在50％，表明投加木質(zhì)素降解復(fù)合菌群的生物強化系統(tǒng)耐沖擊能力強。
　　(4)采用傅里葉紅外光譜、紫外光譜和氣質(zhì)聯(lián)用等研究手段揭示了黑液中木質(zhì)素的生物降解機理?？梢猿醪秸J(rèn)為在生物強化作用下，微生物首先直接利用黑液中的易降解

7、的碳水化合物進(jìn)行生長，并分泌一定的木質(zhì)素纖維素酶活，促進(jìn)木質(zhì)素苯環(huán)之間的連接鍵的斷裂，譬如Cα-Cβ斷裂和β-O-4斷裂，以及聯(lián)苯之間的鍵的斷裂，形成一系列的木質(zhì)素單體結(jié)構(gòu)，同時木質(zhì)素單體逐漸脫除苯環(huán)上的甲氧基，由Lac和MnP進(jìn)一步催化形成醌、苯氧自由基，并出現(xiàn)大量的羰基，且雙鍵數(shù)量有所增加，甚至可以由LiP氧化生成開環(huán)產(chǎn)物，進(jìn)入三羧酸循環(huán)。
　　(5)采取堿析法-SBR生物強化-生物微酸化-Fenton法深度處理組合工藝對造紙