Biofilm coupled with UV irradiation for phenol degradation and i...

生物膜与紫外光耦合技术是一种高级废水处理技术，它通过利用微生物的降解作用和紫外光的光解作用来去除水体中的有害污染物。苯酚作为一种常见的工业衍生物，广泛存在于各种工业废水和自然环境中。苯酚的污染问题引起了广泛的关注，因为它对人体健康和环境都有潜在的严重危害。当前废水处理系统很难去除这类化合物，因此开发有效的方法来去除废水和水源中的苯酚成为了迫切需要解决的挑战。 本研究中，科学家们通过在经过苯酚降解驯化的活性污泥中浸入轻质陶瓷颗粒，让微生物附着在颗粒表面形成生物膜。然后将带有生物膜的陶瓷颗粒转移到一个由石英玻璃制成的光解循环床生物膜反应器（PCBBR）中，用以降解苯酚。实验采用了三种不同的处理方案：单独紫外光解（P）、单独生物降解（B）和同时进行光解和生物降解（P&B）。实验结果表明，单独生物降解的苯酚去除速率最快。然而，光解与生物降解相结合（P&B）的实验实现了更完全的苯酚矿化，超过了其他方案。在P&B实验中，即使在紫外光照射下，生长在多孔陶瓷载体上的微生物仍然保持了降解苯酚的生物活性。但耦合光降解后，生物膜中的细菌群落主要成员发生了戏剧性变化。研究发现，尽管接种物中Beijerinckia sp. 是优势菌种，但在P&B实验中，Thauerasp. MZ1T成为了主要的降解苯酚的菌种。 这项研究中所用的光解循环床生物膜反应器（PCBBR）是一种高效、可靠的废水处理技术，它结合了紫外光解和生物降解两种作用机制。在紫外光的照射下，苯酚类化合物可以通过光化学反应被分解为更小的分子，从而提高其生物可降解性。与此同时，附着在陶瓷载体上的微生物通过生物降解作用进一步转化这些中间产物。这种耦合技术克服了传统单一处理方法的局限，如生物降解速率慢、光解效率低等问题。 从分子生物学分析的角度来看，光降解与生物降解耦合过程中微生物群落结构的变化揭示了处理过程对微生物群落演替的影响。这不仅涉及到了微生物的生理适应性，也反映出了环境选择压力下微生物群落的演替规律。在实际应用中，了解这些变化有助于优化废水处理流程，提高处理效率，并指导微生物菌群的管理与控制。 研究中的关键词“ultraviolet irradiation”（紫外光），“biofilm”（生物膜），“phenol”（苯酚），“photolytic circulating-bed biofilm reactor”（光解循环床生物膜反应器）以及“molecular analysis”（分子分析）都是本研究中的核心概念。紫外光作为一种非化学的高级氧化技术，可以有效破坏有机物的化学结构；生物膜技术则是通过微生物对污染物的代谢作用来实现净化目的；苯酚作为研究对象，是本实验中的目标污染物；光解循环床生物膜反应器是实现光解与生物降解耦合的关键设备；分子分析方法则被用于探究微生物群落结构的变化情况。这些技术的综合应用为解决苯酚污染问题提供了新的思路和方法。 生物膜与紫外光耦合技术是一种有效的苯酚废水处理方法，其不仅能加速苯酚的降解过程，还能够实现苯酚的矿化，从而减少对环境的危害。此外，通过分子生物学手段研究微生物群落的变化，可以进一步加深我们对耦合处理技术中微生物群落动态的理解，为优化废水处理策略提供了科学依据。