常溫下腐殖SBR污水處理系統中INT-DHA活性變化

陳麗珠　趙　可　張小雨

（吉林建筑大學市政與環境工程學院 長春 130118）

引言

脫氫酶是由生物體產生的一種蛋白質，是微生物降解有機污染物獲得能量的必需酶[1-3]，它能夠促使有機物質脫氫將氫原子傳遞給特定的受氫體而完成氧化還原反應。因此，脫氫酶活性（DHA）在很大程度上可以反映出生物活性的高低，直接表示生物細胞對其基質降解能力的強弱。脫氫酶活性可以通過加入人工電子受氫體這種方法測定，通常用于檢測脫氫酶活性的人工受氫體包括TTC、XTT、刃天青、亞甲基藍阱以及INT等脫氫酶活性測定法[4]；常采用碘硝基氯化四氮唑藍（INT，Iodonitrotrtrazolium chloride)脫氫酶活性檢測。本研究實驗通過設置腐殖土填料強化SBR污水處理工藝的對照試驗并測定不同反應器污水中活性污泥的INT脫氫酶活性，分析活性變化規律并判斷腐殖生態基對活性污泥生物活性的強化作用衡量污水處理效果。因此，利用簡單而準確的檢測方法測定微生物的脫氫酶活性使腐殖活性污泥工藝在污水處理領域的推廣具有積極作用。

1　試驗材料及方法

1.1　試驗水質與試驗裝置

試驗采用長春某污水處理廠曝氣池的活性污泥作為接種污泥。試驗原水采用葡萄糖等藥品人工配制。如圖1所示本試驗研究采用的SBR反應裝置由有機玻璃材料制成，有效容積13L，直徑40cm，高度50cm；反應器有5組排水龍頭，底部設有排泥管。反應器采用鼓風曝氣方式，底部設有微孔曝氣頭，利用空氣壓縮機提供空氣；當反應器處于非曝時，采用磁力攪拌器使溶液混合均勻。試驗采取兩組平行反應器，cSBR為傳統運行的SBR反應器，HS-SBR為內置腐殖土填料運行的SBR反應器。

向cSBR和HS-SBR兩組反應器分別投入接種污泥，使系統MLSS維持4000mg/L左右。確保兩組反應器的進水水質相同，控制反應器溫度在25℃左右穩定運行。試驗周期長度為30d，每天運行運行時間10h，包括：曝氣6h；攪拌2h；靜沉2h；后將處理后污水排出反應器閑置。同時對反應器內活性污泥的脫氫酶活性、污泥濃度以及進出水常規指標等進行檢測。

圖1　反應裝置示意圖

1.2　試驗方法

INT-DHA活性測定方法為：從反應器取出泥水混合物后，向試管水樣中分別加入pH為8.6的Tris-HCl緩沖溶液、0.2%INT溶液混合均勻；將混合液放入恒溫水浴振蕩器，在37±1℃溫度下恒溫振蕩30min，取出后加入甲醛溶液，并以4500r/min轉速離心后倒掉上清液，加入萃取劑甲醇溶液后攪拌顯色，顯色后的上清液在485nm波長處比色，利用標準曲線計算得到INTDHA活性。

2　試驗結果與分析

2.1　穩定運行反應系統中INT-DHA活性變化

由圖2可以看出，cSBR和HS-SBR反應器初始曝氣時的INT-DHA活性達到最大值，隨著各反應器繼續運行，活性污泥的INT-DHA活性也開始隨時間增長開始有下降趨勢，在60min時處于階段活性最低狀態；隨后各反應器的脫氫酶活性開始有增長趨勢，并保持這種狀態至120min。而反應器運行至120min后，HS-SBR反應器脫氫酶活性開始逐漸下降，而cSBR反應器活性仍伴隨著一定的升高趨勢后開始下降；在240min處開始，cSBR反應器的INT脫氫酶活性仍繼續下降直至運行至360min停止曝氣時，而HS-SBR反應器在此運行時間段內脫氫酶活性開始具有緩慢上升趨勢。運行時間360min時各反應器由曝氣轉換為攪拌運行，此過程中加入碳源，可以看出反應器的INT-DHA活性得到驟然提高，與此同時發現cSBR反應器的INT脫氫酶活性增加的程度遠低于HS-SBR反應器，隨著反應運行時間的增加cSBR與HS-SBR反應器的INT脫氫酶活性在缺氧過程中逐漸降低，cSBR反應器的INT-DHA活性在420min后呈現穩定下降趨勢，而HS-SBR反應器的脫氫酶活性則快速下降。所以腐殖土填料對活性污泥的INT-DHA活性具有一定的促進強化作用。

圖2　cSBR和HS-SBR反應器中INT-DHA活性的變化規律

2.2　不同間隔時期內脫氫酶活性的變化規律

兩組反應器的INT脫氫酶活性變化規律如圖3所示

圖3　不同時期各反應器反應器INT-DHA活性變化

由圖3可知，在兩組反應器運行的一個周期內初始曝氣階段的HS-SBR活性污泥INT脫氫酶活性要明顯優于cSBR反應器；并且隨著運行周期的增長，兩組反應器的INT脫氫酶活性也不斷提高。cSBR反應器在周期第3天后初始曝氣脫氫酶活性開始呈不斷增長趨勢。將3至18天內兩組反應器的平均增長速率進行趨勢對比發現HS-SBR反應器的脫氫酶活性要高于cSBR反應器，且HS-SBR反應器增長程度較穩定。但cSBR反應器在系統運行的第18天時達到最大脫氫酶活性，而HS-SBR反應器在第27天左右達到最大脫氫酶活性。cSBR反應器在18天后脫氫酶活性有略微下降，反應器在隨后18天的運行過程中INT-DHA活性上下浮動趨于穩定 ；HS-SBR反應器在18天后的INT-DHA活性仍繼續增加并有一定波動，它的增加程度要高于cSBR反應器。所以，無論從反應初期曝氣的脫氫酶活性水平活曝氣穩定階段來看反應條件相同的條件下，添加腐殖土填料的反應器其INT脫氫酶活性均較未添加腐殖土填料的反應器的活性高。

圖4　運行周期內各反應器初始階段、穩定運行階段的平均INT-DHA活性

分析兩組反應器全運行周期內的脫氫酶活性，從平均水平來看各反應器在初始曝氣階段的INT脫氫酶平均 濃 度 分 別 為 70.2429mgINTF/(mgMLSS·h)、71.6472 mgINTF/(mgMLSS·h)；而在曝氣穩定階段INT脫氫酶濃度 分 別 49.4799mgINTF/(mgMLSS·h)、62.3392mgINTF/(mgMLSS·h)。由圖4可以看出，添加腐殖土的HS-SBR反應器的其INT脫氫酶活性在這兩個階段明顯高于cSBR反應器，而HS-SBR反應器的初始運行階段濃度較cSBR反應器高出2%，在穩定階段則高出27%，在穩定階段HS-SBR反應器的脫氫酶活性的平均水平也是要高于cSBR反應器系統。所以總體來說腐殖土填料在反應器運行過程中對活性污泥脫氫酶活性的提高具有一定的良性作用。

結語

（1）HS-SBR反應器在典型周期運行時INT-DHA活性變化的總體趨勢及某特征點處活性數值均高于cSBR反應器。

（2）系統啟動運行階段、穩定運行階段及后期運行中各時期初始曝氣INT脫氫酶活性值，HS-SBR腐殖土反應器的活性要優于cSBR常規反應器。

（3）HS-SBR反應器全運行周期內的初始運行階段平均INT-DHA濃度高出cSBR反應器2%，在穩定階段則高出27%，腐殖土填料對活性污泥脫氫酶活性的提高具有一定的促進作用。

[1]楊波，單曉明，田晴，李方，馬春燕.厭氧、好氧、厭氧/好氧交替狀態對活性污泥性質的影響[J].環境工程學報，2015，9(9):4293-4299.

[2]金幼平，楊雪英，陳罡，周曉燕.活性污泥INT-脫氫酶活性檢測方法的改進[J].中國給水排水，2016(22):153-156.

[3]王帆，任慶凱，田曦，艾勝書，萬立國，等.低溫城市污水活性污泥脫氫酶活性變化的試驗研究[J].長春工程學院學報，2014(3):58-61.

[4]李艷麗.重金屬對活性污泥微生物活性的影響[J].廣東化工，2014，41(3):141-142.

基金支持

污水廠剩余污泥堆肥改良吉林省西部鹽堿地技術與產業化研究，（吉林省省級產業創新專項資金項目），2017C060－4。