對(duì)氯硝基苯還原菌的馴化以及降解特性研究

陳健彬 何亞鵬 高偉業(yè)

（瀚藍(lán)環(huán)境股份有限公司 廣東佛山 528200）

對(duì)氯硝基苯（parachloronitrobenzene，PCNB），是一種含氯含硝基芳香族化合物，廣泛應(yīng)用于染料、顏料、醫(yī)藥、工程塑料等領(lǐng)域。環(huán)境中氯代硝基苯污染物主要來(lái)源于該類化合物生產(chǎn)廢水，極易在生物、水體沉積物或土壤有機(jī)質(zhì)中積累，屬于持久性有毒污染物，也是美國(guó)EPA、歐共體及我國(guó)優(yōu)先控制的有毒難降解有機(jī)污染物之一[1,2]。

目前國(guó)內(nèi)外治理含PCNB廢水的主要方法有物理法、化學(xué)法和生物法。由于用物理、化學(xué)的方法處理含PCNB廢水常常會(huì)遇到二次污染或成本高的問(wèn)題，而生物處理技術(shù)不產(chǎn)生二次污染、處理費(fèi)用低而且微生物有較強(qiáng)的適應(yīng)性和可變性，所以生物法處理含PCNB廢水成為比較理想的方法。難降解廢水常因成份與結(jié)構(gòu)復(fù)雜、含鹽量高、毒性大等特點(diǎn)，導(dǎo)致其可生物降解性較差。對(duì)難生物降解的有機(jī)物，可以通過(guò)添加易降解物質(zhì)，使難降解物質(zhì)通過(guò)誘導(dǎo)微生物的最大生物氧化率，而使微生物的活性增強(qiáng)[3,4]，因此，廢水中的共代謝作用因符合實(shí)際廢水處理情況和效果顯著，被越來(lái)越多地重視和實(shí)踐采用，本文就是利用共代謝作用研究對(duì)PCNB的降解情況的影響。

1 對(duì)氯硝基苯還原菌的培養(yǎng)馴化

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 菌種來(lái)源

廣州市某污水處理廠沉淀池污泥

1.1.2 （2）廢水來(lái)源

人工配制含PCNB模擬廢水

1.1.3 營(yíng)養(yǎng)配方（以COD=1000mg/L為例）如表1所示。

表1 模擬廢水營(yíng)養(yǎng)配方

1.1.4 厭氧反應(yīng)器

厭氧污泥培養(yǎng)馴化過(guò)程中采用厭氧反應(yīng)器，該反應(yīng)器采用有機(jī)玻璃制成，設(shè)計(jì)有效容積為4.5L，最大容積為5.5L。

1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

在厭氧反應(yīng)器中加入接種污泥，加入填料，維持MLSS為2000～3000mg/L，PCNB濃度為0mg/L，設(shè)定水力停留時(shí)間（HRT）為24h，以葡萄糖、乙醇、乙酸鈉為混合共基質(zhì)，按1:1:1比例配制進(jìn)水COD為1000mg/L，七個(gè)周期后測(cè)定其出水COD。當(dāng)COD去除率穩(wěn)定后，增大進(jìn)水COD至1500mg/L，其他條件不變，待COD去除率再次穩(wěn)定后，再次增大進(jìn)水COD至3000mg/L。厭氧反應(yīng)器成功啟動(dòng)后，再往廢水中添加PCNB，進(jìn)行污泥的馴化，其起始濃度為10mg/L，并逐步增大至50mg/L。

1.3 小結(jié)

厭氧污泥培養(yǎng)馴化階段，進(jìn)出水的COD、pH、ORP結(jié)果如表2所示。

表2 厭氧反應(yīng)器培養(yǎng)馴化過(guò)程中進(jìn)出水的情況

由表2可知，在污泥培養(yǎng)馴化的各階段中，待污泥適應(yīng)了模擬廢水的負(fù)荷后，COD去除率均在85%以上，去除COD效果較好。反應(yīng)器的出水PH比較穩(wěn)定，在7.6～7.9之間。反應(yīng)器中的ORP值均在-350mv以下，說(shuō)明該反應(yīng)器處于一個(gè)較強(qiáng)還原性的厭氧環(huán)境中，密封效果較好。從各項(xiàng)數(shù)值指標(biāo)表明污泥培養(yǎng)馴化成功，可進(jìn)行下一階段的實(shí)驗(yàn)。

2 不同共基質(zhì)對(duì)PCNB降解情況的影響

2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

將已經(jīng)培養(yǎng)馴化好的活性污泥轉(zhuǎn)移至6個(gè)錐形瓶中，實(shí)測(cè)MLSS為1750mg/L，分別以葡萄糖、乙醇、乙酸鈉為共基質(zhì)，分別以COD為100、400mg/L，PCNB濃度為50mg/L的模擬廢水為進(jìn)水，并監(jiān)測(cè)PCNB的濃度變化情況，考察不同的共基質(zhì)在不同的COD濃度下對(duì)PCNB降解情況的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同共基質(zhì)在不同COD濃度下PCNB降解情況的擬合曲線結(jié)果

2.2 小結(jié)

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在不同的COD濃度下，三種不同的共基質(zhì)對(duì)PCNB的降解都有一定的促進(jìn)作用。當(dāng)COD為100mg/L時(shí)，乙醇對(duì)PCNB的影響最大，葡萄糖次之，乙酸對(duì)PCNB的還原最差。COD為0時(shí)，34h后，PCNB的降解率可達(dá)28.2%。而用乙酸鈉作為共基質(zhì)時(shí)，34h后，PCNB的降解率只有31.5%。所以，在COD為0時(shí)，乙酸鈉對(duì)PCNB的降解幾乎沒(méi)有作用。當(dāng)COD為400mg/L時(shí)，以葡萄糖，乙醇為共基質(zhì)，PCNB的降解情況基本是一致的，34h后，PCNB的降解率分別為92.4%、94.4%。而用乙酸鈉作為共基質(zhì)時(shí)，34h后，PCNB的降解率僅為39.4%，與COD為100mg/L的情況相比，PCNB的降解率雖然有一定的提高，但變化并不是很大。所以，COD在一定的濃度范圍內(nèi)乙酸鈉對(duì)PCNB的降解作用影響很小，乙酸鈉并不適合作為用于降解PCNB的共基質(zhì)，而葡萄糖和乙醇都可以作為降解PCNB的共基質(zhì)。當(dāng)COD濃度較低時(shí)（如COD為100mg/L時(shí)），用乙醇作為共基質(zhì)PCNB的降解效果更佳，而當(dāng)COD增大到一定濃度時(shí)（如COD為400mg/L時(shí)），添加葡萄糖和乙醇作為共基質(zhì)，PCNB的降解效果是基本一致的，但乙醇的耗藥量更少。

當(dāng)COD濃度越大時(shí)，三種共基質(zhì)的反應(yīng)速率常數(shù)都有所增大，即增大COD濃度，可使PCNB的降解速率變快。在COD為100mg/L和400mg/L的情況下，由表4可以看出，均有k乙醇>k葡萄糖>k乙酸鈉，說(shuō)明在本實(shí)驗(yàn)條件下，用乙醇作為共基質(zhì)時(shí)，PCNB的降解速率最快。因此，從本試驗(yàn)結(jié)果可以得出結(jié)論，乙醇是最有效的促進(jìn)PCNB降解的共基質(zhì)。

3 結(jié)論

用葡萄糖、乙醇和乙酸鈉作為共基質(zhì)對(duì)厭氧污泥進(jìn)行培養(yǎng)馴化，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的培養(yǎng)馴化后，反應(yīng)器對(duì)于COD的去除率達(dá)85%以上，厭氧污泥培養(yǎng)馴化成功。結(jié)果表明，乙酸鈉不適合作為用于降解PCNB的共基質(zhì)，而葡萄糖和乙醇都可以作為降解PCNB的共基質(zhì)，其中乙醇是最有效的促進(jìn)PCNB降解的共基質(zhì)。

[1]安立超.含硝基苯類化合物工業(yè)廢水生物降解及處理技術(shù)研究[D].南京理工大學(xué),2003,1-6.

[2]左玉輝.環(huán)境學(xué)[M].北京.高等教育出版社,2002,136-139.

[3]蔡晶,柴社立,芮銘先,芮尊元.共代謝在難生物降解污水處理中的應(yīng)用[J].環(huán)境保護(hù),2005,(10),56-59.

[4]姚珺,趙野,何苗.共代謝對(duì)難降解有機(jī)物生物降解性能的影響[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2006,(03),11-12.