对氯硝基苯还原菌的驯化以及降解特性研究

2014-07-20陈健彬何亚鹏高伟业

资源节约与环保 2014年5期

陈健彬何亚鹏高伟业

（瀚蓝环境股份有限公司广东佛山 528200）

对氯硝基苯（parachloronitrobenzene，PCNB），是一种含氯含硝基芳香族化合物，广泛应用于染料、颜料、医药、工程塑料等领域。环境中氯代硝基苯污染物主要来源于该类化合物生产废水，极易在生物、水体沉积物或土壤有机质中积累，属于持久性有毒污染物，也是美国EPA、欧共体及我国优先控制的有毒难降解有机污染物之一[1,2]。

目前国内外治理含PCNB废水的主要方法有物理法、化学法和生物法。由于用物理、化学的方法处理含PCNB废水常常会遇到二次污染或成本高的问题，而生物处理技术不产生二次污染、处理费用低而且微生物有较强的适应性和可变性，所以生物法处理含PCNB废水成为比较理想的方法。难降解废水常因成份与结构复杂、含盐量高、毒性大等特点，导致其可生物降解性较差。对难生物降解的有机物，可以通过添加易降解物质，使难降解物质通过诱导微生物的最大生物氧化率，而使微生物的活性增强[3,4]，因此，废水中的共代谢作用因符合实际废水处理情况和效果显著，被越来越多地重视和实践采用，本文就是利用共代谢作用研究对PCNB的降解情况的影响。

1 对氯硝基苯还原菌的培养驯化

1.1 实验材料

1.1.1 菌种来源

广州市某污水处理厂沉淀池污泥

1.1.2 （2）废水来源

人工配制含PCNB模拟废水

1.1.3 营养配方（以COD=1000mg/L为例）如表1所示。

表1 模拟废水营养配方

1.1.4 厌氧反应器

厌氧污泥培养驯化过程中采用厌氧反应器，该反应器采用有机玻璃制成，设计有效容积为4.5L，最大容积为5.5L。

1.2 实验内容

在厌氧反应器中加入接种污泥，加入填料，维持MLSS为2000～3000mg/L，PCNB浓度为0mg/L，设定水力停留时间（HRT）为24h，以葡萄糖、乙醇、乙酸钠为混合共基质，按1:1:1比例配制进水COD为1000mg/L，七个周期后测定其出水COD。当COD去除率稳定后，增大进水COD至1500mg/L，其他条件不变，待COD去除率再次稳定后，再次增大进水COD至3000mg/L。厌氧反应器成功启动后，再往废水中添加PCNB，进行污泥的驯化，其起始浓度为10mg/L，并逐步增大至50mg/L。

1.3 小结

厌氧污泥培养驯化阶段，进出水的COD、pH、ORP结果如表2所示。

表2 厌氧反应器培养驯化过程中进出水的情况

由表2可知，在污泥培养驯化的各阶段中，待污泥适应了模拟废水的负荷后，COD去除率均在85%以上，去除COD效果较好。反应器的出水PH比较稳定，在7.6～7.9之间。反应器中的ORP值均在-350mv以下，说明该反应器处于一个较强还原性的厌氧环境中，密封效果较好。从各项数值指标表明污泥培养驯化成功，可进行下一阶段的实验。

2 不同共基质对PCNB降解情况的影响

2.1 实验内容

将已经培养驯化好的活性污泥转移至6个锥形瓶中，实测MLSS为1750mg/L，分别以葡萄糖、乙醇、乙酸钠为共基质，分别以COD为100、400mg/L，PCNB浓度为50mg/L的模拟废水为进水，并监测PCNB的浓度变化情况，考察不同的共基质在不同的COD浓度下对PCNB降解情况的影响，试验结果见表3。

表3 不同共基质在不同COD浓度下PCNB降解情况的拟合曲线结果

2.2 小结

从试验结果可以看出，在不同的COD浓度下，三种不同的共基质对PCNB的降解都有一定的促进作用。当COD为100mg/L时，乙醇对PCNB的影响最大，葡萄糖次之，乙酸对PCNB的还原最差。COD为0时，34h后，PCNB的降解率可达28.2%。而用乙酸钠作为共基质时，34h后，PCNB的降解率只有31.5%。所以，在COD为0时，乙酸钠对PCNB的降解几乎没有作用。当COD为400mg/L时，以葡萄糖，乙醇为共基质，PCNB的降解情况基本是一致的，34h后，PCNB的降解率分别为92.4%、94.4%。而用乙酸钠作为共基质时，34h后，PCNB的降解率仅为39.4%，与COD为100mg/L的情况相比，PCNB的降解率虽然有一定的提高，但变化并不是很大。所以，COD在一定的浓度范围内乙酸钠对PCNB的降解作用影响很小，乙酸钠并不适合作为用于降解PCNB的共基质，而葡萄糖和乙醇都可以作为降解PCNB的共基质。当COD浓度较低时（如COD为100mg/L时），用乙醇作为共基质PCNB的降解效果更佳，而当COD增大到一定浓度时（如COD为400mg/L时），添加葡萄糖和乙醇作为共基质，PCNB的降解效果是基本一致的，但乙醇的耗药量更少。

当COD浓度越大时，三种共基质的反应速率常数都有所增大，即增大COD浓度，可使PCNB的降解速率变快。在COD为100mg/L和400mg/L的情况下，由表4可以看出，均有k乙醇>k葡萄糖>k乙酸钠，说明在本实验条件下，用乙醇作为共基质时，PCNB的降解速率最快。因此，从本试验结果可以得出结论，乙醇是最有效的促进PCNB降解的共基质。