共代谢好氧降解废水中二氯酚的研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ysabby2008
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近现代工农业生产的不断发展与人民生活质量的不断提高,人类的生产活动对化学品的依赖程度日益提高。氯酚类化合物(CPs)作为一类重要的工业原料,主要用于生产塑料、树脂、染料、医药、农药、防腐和油漆等行业中。含酚废水的不合理排放是水和土壤污染的主要来源,造成了生态环境的严重破坏与威胁着人类的健康,如PCP、2,4,6-TCP和2,4-DCP是典型的环境优先控制污染物。因此,有效地控制和治理含CPs废水是目前水环境治理的热点和难点。目前,含酚废水的处理方法主要包括物理法,化学法以及生物处理。而共代谢作为一种独特的生物处理技术,不仅有普通生物法所具有的应用范围广、处理能力大、设备简单与比较经济的优点,更具有处理难降解有机物的独特性和高效性的优势。  本研究选取DCP的6种同分异构体包括2,3-DCP、2,4-DCP、2,5-DCP、2,6-DCP、3,4-DCP、3,5-DCP作为目标降解物,采用SBR工艺通过好氧共代谢的方式对取自城市污水处理厂二沉池的回流污泥进行培养与驯化。从污水处理厂取回的原始污泥,用葡萄糖作生长基质曝气恢复活性使其生长状态稳定,污泥的SVI值维持在110ml/g,VSS/SS的值为0.93。2,4-DCP是常见的优先控制污染物,主要考察对其共代谢降解的驯化过程。当2,4-DCP作单一碳源时,MLSS在10天内由4500mg/L下降至2000mg/L以下并且颜色发黑。在添加葡萄糖作共基质的驯化过程中VSS/SS的比值先下降至0.69,然后缓慢上升至0.83附近。与此同时,由于污泥中无机成分比例的增大污泥的沉降性能也越来越好,其SVI值由ll0ml/g不断下降至50ml/g最终能够稳定在70mL/g。驯化过程中每次按2mg/L的浓度梯度增加2,4-DCP的进水浓度,其COD的去除率由起初95%缓慢下降至86%经过4-5天的驯化后恢复至92%左右。VSS/SS、SVI以及COD去除率这些指标由波动到稳定是2,4-DCP浓度上升后微生物菌种适应环境且降解能力提高的体现。葡萄糖作共基质驯化降解DCP,60天后活性污泥降解2,4-DCP、2,6-DCP的浓度分别达到20mg/L,30mg/L。2,3-DCP、2,5-DCP、3,4-DCP与3,5-DCP更难降解,经过80天的驯化,活性污泥能够稳定降解它们的浓度依次为6.Smg/L、7.5mg/L、6.3mg/L、7.2mg/L。  当污泥浓度维持在4500mg/L,DO控制在3~4mg/L,曝气时间控制在10小时,pH控制在7~8可以达到更好地降解效果。  分别采用乙酸钠、葡萄糖、蔗糖、淀粉作共基质驯化降解2,4-DCP。经过相同的驯化周期,在相同的实验条件下2,4-DCP的去除浓度不同,乙酸钠作共代谢基质时效果最佳,其次为淀粉、葡萄糖、蔗糖。  采用高通量测序技术对驯化前后污泥中微生物群落结构进行分析,结果表明DCP的种类与浓度大小、共代谢基质的种类都会影响微生物群落的构成。驯化后的污泥样品中微生物的多样性降低,同时可以找出每个样品中优势降解菌。每种DCP的共代谢降解是不同的菌种相互协同作用的结果,葡萄糖共代谢降解DCP的优势微生物属主要有Novosphingobium,Saccharibacteria,Brevundimonas,Flavobacterium,Cloacibacterium,Bradyrhizob ium,Micropruina,Plasticicumulans,Asticcacaulis。其中,Novosphingob ium是降解DCP的基础微生物属。采用不同共基质驯化培养出的优势菌种群不同,乙酸钠作共基质的降解效果更佳,驯化样品中存在优势降解菌Chloroflexi。
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