活性污泥體系中磷化氫生物降解特性淺析

李曉明

（深圳市環(huán)境工程科學(xué)技術(shù)中心有限公司 廣東深圳 518000）

引言

隨著工業(yè)的蓬勃發(fā)展，工業(yè)污水的排放造成了日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，很多土壤或者水資源中都檢測(cè)出了磷化氫物質(zhì)。磷化氫主要來(lái)源于半導(dǎo)體制造等工業(yè)，有著很大的毒性和致癌性。對(duì)于磷化氫的治理，主要有干法和濕法兩種手段。其中，干法主要包括燃燒法和吸附法，而濕法主要有過(guò)氧化氫法、高錳酸鉀法和次氯酸鈉法等。但是，這些方法大多具有處理成本高，不適合大面積治理等缺點(diǎn)。而生物凈化技術(shù)的應(yīng)用，則可以有效提高對(duì)磷化氫的處理效率。生物凈化技術(shù)有著工藝簡(jiǎn)單，處理成本低的優(yōu)點(diǎn)，其在磷化氫處理方面有這重要的應(yīng)用價(jià)值。

1 活性污泥體系中磷化氫生物降解的材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

原污泥（城市污水處理廠）的處理方法為，將活性污泥靜置半個(gè)小時(shí)，并除掉上層清液。之后，將100g的底泥作為接種物，并用酸堿值為7.0的培養(yǎng)液進(jìn)行稀釋，并將其轉(zhuǎn)移到三角瓶中，體積控制在2L。之后，試樣放置在25℃的恒溫水浴中進(jìn)行馴化培養(yǎng)。馴化培養(yǎng)12小時(shí)后，開(kāi)始通入磷化氫與空氣。磷化氫氣體購(gòu)自本地氣體公司，其對(duì)活性污泥的馴化過(guò)程如劉樹(shù)根的方法所示。

培養(yǎng)液各成分組成如表1所示。

表1 培養(yǎng)液組成成分

培養(yǎng)液的各種成分通過(guò)去離子水配制成混合液，體積控制在1L。之后，再利用5mol/L的氫氧化鈉溶液將酸堿度調(diào)節(jié)到7.0。通過(guò)滅菌后，可以用于實(shí)驗(yàn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

為了測(cè)定不同影響因素對(duì)活性污泥法對(duì)磷化氫氣體生物降解性質(zhì)的影響，本文設(shè)置了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，其具體實(shí)驗(yàn)條件如表2所示：

表2 不同對(duì)比實(shí)驗(yàn)條件

1.3 測(cè)試方法

微生物的生長(zhǎng)情況利用分光光度計(jì)測(cè)試收集菌液的吸光度，測(cè)定波長(zhǎng)為600nm。活性污泥體系的酸堿度利用PH（上海恒商科技儀器有限公司）計(jì)測(cè)量。PH3的含量利用硫磷分析儀（湖北化學(xué)研究所）檢測(cè)。體系SOD酶的測(cè)定過(guò)程如劉樹(shù)根的方法所示。

2 結(jié)果與影響因素分析

2.1 氧氣對(duì)磷化氫生物降解的影響

磷化氫本身具有一定的還原性，因而空氣中的氧氣可以在一定程度上促進(jìn)磷化氫的生物降解。為了測(cè)定氧氣對(duì)磷化氫生物降解的影響，向試樣中通入不同體積的氧氣，其體積分別為0、10、20、40、60 mL。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)到的磷化氫的轉(zhuǎn)化率如表3所示。

表3 不同氧氣濃度對(duì)磷化氫生物降解性質(zhì)的影響

從測(cè)試結(jié)果看，隨著通入氧氣濃度的增加，磷化氫的轉(zhuǎn)化率也呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。氧氣的增加，可以更多的促進(jìn)磷化氫的氧化反應(yīng)，從而能夠有利于提高磷化氫的轉(zhuǎn)化率。同時(shí)，更為重要的是，氧氣的增加，可以有效提高其中的微生物的活性，從而能夠提高他們的生物降解效率，促進(jìn)磷化氫轉(zhuǎn)化率的提高。

2.2 PH對(duì)磷化氫生物降解的影響

在活性污泥法中，微生物的活性對(duì)有毒物質(zhì)的生物降解性質(zhì)有著決定性的影響。而微生物的活性，有很大程度取決于環(huán)境的PH值。本文也研究了不同PH值對(duì)磷化氫生物降解性質(zhì)的影響，其中，PH 值分別控制在 6.0、6.5、7.0、7.5、8.0。表 4 列出了不同PH對(duì)磷化氫生物降解的影響。

表4 不同PH對(duì)磷化氫生物降解性質(zhì)的影響

從測(cè)試結(jié)果看，隨著PH的數(shù)值增加，體系磷化氫生物降解有著更明顯的作用。但是，當(dāng)體系PH增長(zhǎng)到8.0，也就是體系轉(zhuǎn)為堿性時(shí)，體系對(duì)磷化氫的生物降解作用明顯下降。分析其原因，主要在于在不同酸堿環(huán)境下，微生物的活性有著很大的不同。在酸性環(huán)境下，微生物的活性更高，這是因?yàn)槠潴w內(nèi)很多物質(zhì)都處于酸性環(huán)境，酸性環(huán)境也有利于微生物的生長(zhǎng)。而在堿性環(huán)境下，微生物生長(zhǎng)困難，從而嚴(yán)重降低了微生物對(duì)磷化氫的降解性質(zhì)。

2.3 溫度對(duì)磷化氫生物降解的影響

在活性污泥體系中，微生物對(duì)磷化氫的降解過(guò)程中，相關(guān)酶的作用至關(guān)重要。而酶的催化活性又與溫度有著直接的聯(lián)系。為了研究溫度對(duì)磷化氫生物降解的影響，本文設(shè)置了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，分為研究了25℃、40℃、60℃、80℃和100℃環(huán)境下，活性污泥體系中的磷化氫生物降解性質(zhì)，其結(jié)果如表5所示。

表5 不同溫度對(duì)磷化氫生物降解性質(zhì)的影響

從測(cè)試結(jié)果可以看出，隨著溫度的升高，活性污泥體系對(duì)磷化氫的生物降解效率先增加后降低。當(dāng)溫度為60℃時(shí)，體系對(duì)磷化氫生物降解的效率最高。分析其原因，主要是因?yàn)樵谝欢ǖ臏囟确秶鷥?nèi)，溫度的升高有利于提高相關(guān)酶的活性，促進(jìn)其催化性能，微生物的生長(zhǎng)更快，從而提高了其對(duì)磷化氫的生物降解性質(zhì)。但是，當(dāng)溫度超過(guò)80℃后，由于溫度過(guò)高，一些酶的結(jié)構(gòu)被破壞，微生物的生長(zhǎng)反而受到限制，從而導(dǎo)致體系對(duì)磷化氫生物降解效率降低。

結(jié)語(yǔ)

本文主要研究了不同影響因素對(duì)活性污泥體系對(duì)磷化氫生物降解特性的影響，研究結(jié)果表明：

（1）隨著通入氧氣濃度的增加，磷化氫的轉(zhuǎn)化率也呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。氧氣的增加，可以更多的促進(jìn)磷化氫的氧化反應(yīng)，從而能夠有利于提高磷化氫的轉(zhuǎn)化率。同時(shí)，更為重要的是，氧氣的增加，可以有效提高其中的微生物的活性，從而能夠提高他們的生物降解效率，促進(jìn)磷化氫轉(zhuǎn)化率的提高。

（2）隨著PH的數(shù)值增加，也就是體系從酸性環(huán)境向堿性環(huán)境轉(zhuǎn)變，體系對(duì)磷化氫生物降解性質(zhì)先增加，后降低。當(dāng)PH為7.0時(shí)，體系磷化氫生物降解有著更明顯的作用。

（3）隨著溫度的升高，活性污泥體系對(duì)磷化氫的生物降解效率先增加厚降低。其中，當(dāng)溫度為60℃時(shí)，體系對(duì)磷化氫生物降解的效率最高在一定的溫度范圍捏，溫度的升高有利于提高相關(guān)酶的活性，促進(jìn)其催化性能的提高。但是，溫度過(guò)高，一些酶的結(jié)構(gòu)被破壞。