在煤炭化学废水的生物化学处理系统中优化碳源调节:芳香化合物生物降解和微生物应对策略
Lu Yang1, Yongjun Liu2, Chen Li1
1School of Environmental and Municipal Engineering, Xi'an University of Architecture and Technology, Yan Ta Road. No.13, Xi'an 710055, China.
Water research
|April 20, 2024
概括
在生物化学处理系统中优化共同代谢基质显著提高了从煤炭化学废水中去除有毒芳香化合物的能力. 这项研究发现,最佳的葡萄糖与酸比率 (3:1) 改善了污染物降解和微生物活动.
科学领域:
- 环境生物技术 环境生物技术
- 废水处理 废水处理
- 生物化学工程 生物化学工程
背景情况:
- 煤化废水 (CCW) 含有复杂,有毒的芳香化合物,破坏生物化学处理系统的稳定性.
- 低于最佳的治疗疗效是管理CCW的一个重大挑战.
- 多种芳香污染物的有效降解需要优化处理条件.
研究的目的:
- 建立一个高效的生物化学处理系统,用于降解CCW中的芳香化合物.
- 确定共代谢基质 (葡萄糖和酸盐) 的最佳比例,以提高治疗性能.
- 在优化条件下研究微生物群落的生理和代谢反应.
主要方法:
- 开发了一种生物化学治疗系统,其中葡萄糖与酸盐的比例各不相同 (COD 葡萄糖:COD 酸盐 = 3:1, 1:3, 1:1).
- 测量了污染物去除效率 (COD,TOC,系列,异环,PAH,).
- 分析了微生物生理反应,包括细胞外聚合物质 (EPS) 分泌和蛋白质结构.
- 通过酶表达 (C23O,DHA) 和微生物社区分析来评估代谢调节.
主要成果:
- 在COD 葡萄糖:COD 酸比率为3:1的情况下,获得了最佳性能.
- 这一比率导致了高的去除效率:COD为94.61%,TOC为86.40%,系列和异环为100%,PAH为63.58%,为94.12%.
- 最佳条件导致EPS分泌量增加,蛋白质结构发生变化 (α-Helix含量更高),分子间力增强.
- 观察到C23O和DHA酶的升级,以及芳香降解细菌 (如Thauera) 的丰富.
结论:
- 同代谢基质的最佳比率显著提高了CCW中复杂芳香化合物的降解.
- 优化的基质添加改善了碳源利用率和微生物活动,从而带来了优异的治疗结果.
- 这项研究为代谢调节和复杂的工业废水系统的有效处理提供了理论基础.
