乳业废水强化白腐真菌处理再生纸废水的协同增效机制与工艺优化研究

《Scientific Reports》:Dairy wastewater valorization enhances white rot fungi performance in recycled paper effluent treatment

【字体: 时间:2026年02月12日 来源:Scientific Reports 3.9

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  本研究针对再生纸与纸板废水(RPCE)营养缺失导致的生物处理难题,创新性提出利用富营养乳业废水(DWW)作为氮磷源,强化白腐真菌(Bjerkandera adusta和Phanerochaete chrysosporium)联合处理工艺。通过优化RPCE浓度至50%,实现COD去除率93.7%和色度降低35.5%,毒性指数(PI)下降55.4%。该非无菌环境验证的高效协同策略为工业废水循环处理提供经济可行的解决方案。

  
随着全球循环经济理念的深入推进,工业废水的资源化处理成为环境领域的研究热点。再生纸与纸板行业废水(RPCE)因其高化学需氧量(COD)和缺乏生物降解必需营养素的特性,成为传统生物处理技术的难点。这类废水若直接排放,不仅造成资源浪费,更会对水体生态系统造成长期负荷。目前常规处理方法往往需要额外投加化学营养素,既增加成本又可能引发二次污染。
在这一背景下,发表于《Scientific Reports》的研究创新性地提出“废物资源化”思路:利用富含氮磷的乳业废水(DWW)作为营养补充剂,激活白腐真菌联合菌群(Bjerkandera adusta和Phanerochaete chrysosporium)的生物降解潜能。该研究通过系统优化RPCE处理浓度,在保证处理效能的同时兼顾工业应用的可行性,为废水处理工艺的升级提供了新范式。
关键技术方法包括:通过浓度梯度实验确定最佳RPCE处理比例(25%-100%);利用真菌联合菌群在非无菌条件下进行生物强化处理;监测COD去除率、脱色效率及植物毒性指数(PI)等关键指标;采用实际工业废水样本验证工艺稳定性。
RPCE浓度优化策略
通过对比不同浓度RPCE的处理效果,发现25%浓度时脱色率最高,但50%浓度更适合工业化放大。该浓度下可实现处理水量与效能的平衡,为实际工程应用提供参数依据。
污染物协同去除机制
在最优条件下(RPCE 50%+DWW营养补充),真菌联合体系对COD的去除率达93.7%,色度去除率35.5%。研究首次揭示DWW中的营养素可促进真菌胞外酶分泌,增强对RPCE中木质素衍生物的降解能力。
毒性削减与环境安全性
处理出水植物毒性指数(PI)降低55.4%,证实该工艺能有效分解有毒物质。通过种子发芽实验验证,处理后废水生态毒性显著下降,满足回用水安全要求。
非无菌环境适应性
研究特别强调在非无菌条件下真菌菌群仍保持稳定活性,突破传统生物处理对无菌环境的依赖,大幅降低运营成本,为工业推广奠定基础。
结论表明,DWW-RPCE协同体系通过营养互补效应激活真菌代谢通路,实现“以废治废”的循环经济模式。该工艺不仅解决RPCE处理难题,更为乳业废水找到高值化利用途径,为工业废水处理提供创新技术支撑。研究者建议后续可开展基于实时监测的动态调控研究,进一步挖掘工艺潜力。
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