1．目的及意义
1、我国造纸废水污染现状
作为我国国民经济的重要组成，造纸工业虽然在工艺及设备上有了较大的发展，但其能耗高、污染严重的情况仍有待改善。2016-2022年造纸工业废水排放量为38.23亿吨，占全国工业废水总排放量212.90亿吨的18.0%；排放废水中化学需氧量（COD）为74.2万吨，占全国工业COD总排放322.0万吨的23.0%[1]。从这些数据可以看出，我国造纸工业废水排放量大且其COD亟待降低。
一个典型的碱法制浆造纸厂依照工序排出三股水，分别为制浆蒸煮废液（即黑液）、分离黑液后纸浆的洗、选、漂水（即通常所说的中段水）、抄纸机上的白水。
这三种工序产生的废液中黑液是对环境污染最严重的，也是最难处理的。它所含的污染物超过了造纸工业污染排放总量的90%，并且有浓度高，难降解，色度大，味臭等特征。木质素、半纤维素、聚戊糖和挥发性有机酸是黑液中的主要成分。除此之外，黑液中还含有大量的悬浮性固体、和有毒物质，直接排放到水体中会严重影响水质[2]。
制浆中段废水指的是：经黑液提取后的蒸煮浆料在筛选、洗涤、漂白等过程中排出的废水，颜色大多呈黄褐色。中段水中的主要有机物质有木质素、纤维素、有机酸等。其中，漂白过程中产生的含氯废水（如氯化漂白废水、次氯酸盐漂白废水等）对环境的污染最为严重。此外漂白过程中产的的含氯废水中存在许多毒性物质，对生态环境和人体健康造成了严重威胁[3]。
白水是指抄纸工段排出的废水，它是在造纸车间纸张抄造的过程产生的。白水内的主要污染物有细小的纤维、溶解了的木材成分和填料涂料等，另外添加的胶料、湿强剂、防腐剂等也会对环境造成污染。这些物质可生化性较低，其中加入的防腐剂还具有一定的毒性。白水的排水量占整个造纸过程排水量的45%左右，水量较大，但其所含的有机污染负荷远远低于蒸煮废液和中段废水，故可以回收利用，降低造纸耗水量[4]。
2、废水处理的主要方法
工业废水处理一般有四类方法：即物理法、化学法、生物法、复合法。
2.1物理法
主要利用物理作用分离污水中的非溶解性物质，在处理过程中不改变化学性质。常用的有重力分离、筛滤截留法、吸附法等。
重力分离法即通过重力作用使密度较大的颗粒沉降（沉淀）或密度较小的物质浮于液体表面（上浮），从而达到除去部分污染物的作用。常用的处理设备有沉淀池、沉砂池、隔油池、气浮池等。
筛滤截留法有栅筛截留和过滤两种处理单元，即通过格栅、筛网等进行截留，使用砂滤池、微孔滤机等进行过滤。
吸附法主要是使用多孔的固体吸附剂，利用固液界面间的物质传递把废水中的有色物质除去。常见的吸附剂有活性炭、黏土、粉煤灰、硅藻土等。
物理法处理构筑物较简单、经济，用于村镇水体容量大、自净能力强、污水处理程度要求不高的情况或作为初步处理与其它方法联用。
2.2化学法
化学法是利用化学反应作用来处理或回收污水的溶解物质或胶体物质的方法，多用于工业废水。常用的有氧化剂氧化法、高级氧化法、混凝法等。
氧化剂氧化法是在废水中加入强氧化剂（次氯酸钠、高锰酸钾等）将废水中有机物转化为二氧化碳和水，以降低废水的BOD和COD。
Fenton氧化法是以亚铁离子催化过氧化氢进行化学氧化的处理方法。由亚铁离子和过氧化氢组成的体系即Fenton试剂，能生成强氧化性羟基自由基，破坏难降解的有机物的分子结构，从而去除有机物及降低色度。Fenton氧化法具有占地面积小、无特殊运行环境要求、操作简单、维护费用低等优点，是一种理想的造纸废水深度处理方法[5]。
混凝法的机比较复杂，但归结起来主要是三方面的作用: (1)压缩双电层作用使水中胶粒能维持稳定分散悬浮的状态, 在水中投加混凝剂可达消除或降低胶粒的这种稳定性的目的。 (2) 高分子混凝剂溶于水后, 经过水解和缩聚反应形成高分子聚合物,这类物质可被胶体微粒强烈吸附，从而使颗粒逐渐结大, 形成较大的絮凝体，即絮凝。 (3)网捕作用。三价铝盐或铁盐等水解而生成沉淀物，这些沉淀物在沉降过程中, 集卷、网捕水中的胶体等微粒, 使胶体粘结[6]。
化学法处理造纸废水时，实验设备一般较简单且对COD和色度的降低效果较好，但通常存在试剂成本高、设备维护费用大等问题。因此多用作进一步的处理生化处理后的出水，提高出水水质。
2.3生物法
生物法是指通过微生物的代谢活动，将废水中的可利用有机污染物转变为稳定、对环境无害的简单物质。常见的生物法有生物膜法、活性污泥法、曝气生物滤池法等。
生物膜法是使细菌和真菌类的微生物和原生动物、后生动物类的微型动物附着在滤料或者某些载体上生长、繁育，并在其上形成生物膜。污水与生物膜接触，污水中的有机污染物作为营养物质，被生物膜上的微生物摄取，污水得到净化的同时微生物自身也得到繁衍增殖。胡笳[7]等以白腐真菌为主要菌种，使用真菌挂膜法对废水处理24 h后，其COD、BO、DSS等主要指标即可达到GB 3544—2001国家标准。
活性污泥法是最为常见的生物处理方法，是利用活性污泥中的自养和异养微生物（胶菌团、丝状菌等）对有机污染物的降解作用除去废水中的有机物[8,9]。
曝气生物滤池法中起主要作用的是由耐高负荷的菌胶团、丝状菌、原生动物等在滤池填料表面形成的不均一生物膜。在与水的不断接触中，污水中的氮、有机物等被生物膜逐渐吸附、氧化降解；同时，填料又能将脱落的生物膜和悬浮物截留，从而将废水中的污染物有效去除[10]。Praveen, Prashant[11]等做出了一些改进，他们使用固定化的共生的微藻和细菌对废水进行处理，发现这种共生增强了对废水的处理效果。
除上述方法外，还可以通过生物强化或添加生物促生剂增强生物法处理废水的效果。生物强化即通过对不同微生物进行组合以获得高于单菌剂处理的效果[12]。添加生物促生剂即通过添加酶、微量元素、生长激素、有机酸等物质促进微生物的生长以改善废水处理效果[13]。
生物法是各工厂处理废水的主要方法，在造纸废水处理中具有十分重要的地位。
2.4复合法
由于废水中的污染物成分复杂，排放标准又日益严格，单一方法无法在废水处理中达到既定的要求。因此，常用复合法对造纸废水进行处理。复合法即对上述的物理法、化学法、生物法进行科学的组合，以达到日益严格的废水处理要求。
光-Fenton氧化法通过光照提高加速Fenton反应，减少氧化剂的使用，进一步加强废水处理效果[14]。
混凝沉淀法是将混凝法和微电解工艺进行组合的一种复合废水处理法。此法是在化学混凝剂的作用下，通过电解、桥联、吸附等物理化学过程，将废水中的大颗粒物、胶体等悬浮物质凝聚成为“絮状团”；再通过沉降工艺将絮凝下来的物质与废水实现固液分离[15]。
MBR即膜生物反应器，是将传统反应器与膜分离技术结合起来，用膜分离装置代替二次沉淀池，提高固体、液体的分离效果[16]。

3、烟曲霉菌的研究现状
在对造纸废水进行处理中，微生物的使用非常普遍。例如，白腐真菌作为降解木质素的模式菌，其对废水处理有较好的效果[17]。受此启发，实验室认为蛀干害虫天牛肠道内降解木质素的菌种也可由于造纸废水的处理。天牛幼虫需要在树干度过长达几年的生长期，而在此期间，天牛幼虫蛀入木质部取食[18]。袁俊超[19]等从天牛肠道中分离出能降解木质素的烟曲霉菌并对其与其他菌株协同降解木质素的能力进行研究，发现分离出的烟曲霉菌降解木质素的效果较好且能与特定菌株产生协同作用。肖继波[20]等发现，烟曲霉菌对染料分子有较好的吸附及解吸效果，且可反复使用3次以上。张晋卿[21]等探究了不同温度及营养条件下烟曲霉菌的生长情况，发现烟曲霉菌在使用YG培养基进行培养的情况下，其最适生长温度约为37℃。韩晓红[22]等发现，180r/min的转速较为适宜烟曲霉菌的生长。实验室在此研究的基础上研究五种相应菌株对造纸废水的处理效果并对这五种菌株进行了简单的组合。结果表明，组合菌剂对废水的处理效果比单菌株处理有所改善。
为明确组合菌剂与单菌株相比对污水处理的改善程度以及不同组合方式、处理条件、投放方式等对组合菌剂处理污水的影响，拟设计实验方案对上述内容进行细致探究。
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2. 研究的基本内容与方案

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为进一步优化菌剂的处理条件及处理效果并有效缩短废水的处理周期，拟将实验室分离的三种木质素降解菌及白腐真菌进行组合，得到组合菌剂后，对组合菌剂的处理效果进行比较并选出最佳的组合方式。

随后，对组合菌剂的处理条件（温度、pH、外加还原剂等）进行探究优化并尝试改变投放次数以达到期缩短实验周期并得到更好的污水处理效果的目的。

1、菌种的活化、菌落形态特征的记录及生长周期的确定。

2、用孢子计数法对菌剂有效浓度进行确定，进行菌剂处理废水的预实验以确定最终适宜的菌剂浓度。

3、按实验方案所列组合方式对菌剂进行组合，将组合菌剂投放至废水中置于摇床内进行振荡培养（每组设置2个平行实验组），肉眼观察（或每隔两天测量COD值）各组合菌剂的处理效果，确定最佳的菌剂组合方式。

4、确定最佳菌剂组合后，改变处理条件（温度、pH、外加还原剂等）以确定相应条件的最优值。

5、在最优处理条件下，分别将菌剂分一次、两次、三次投放，探究投放次数对废水净化的影响并确定最佳的投放方法。

3. 参考文献
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[2]. 武首香, 浅析造纸黑液的处理技术. 广州化工, 2012. 40(13): 第27-28,31页.
[3]. 李检, 制浆含氯漂白废水处理技术研究进展李检. 广西轻工业, 2011(154期).
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[5]. 王耀等, Fenton氧化法在造纸废水处理中的应用. 中国造纸, 2014(02): 第79-81页.
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[16]. 张敏, 废纸造纸废水污染控制MBR技术研究, 2014, 浙江大学. 第 62页.
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[20]. 肖继波与胡勇有, 烟曲霉菌吸附染料的解吸及其机理. 环境科学与技术, 2008(05): 第18-21 41页.
[21]. 张晋卿等, 烟曲霉在不同温度和营养条件下的生长特性初探. 中国真菌学杂志, 2013(01): 第6-9页.
[22]. 韩晓红与阎贺静, 烟曲霉WHSW-01产壳聚糖酶基本培养条件及发酵过程分析. 贵州农业科学, 2013(03): 第80-83页.