氯代酚同时厌氧好氧代谢过程的研究_陈元彩

第10卷第4期2002年12月纤维素科学与技术JournalofCelluloseScienceandTechnologyVol.10No.4Dec.2002文章编号：1004-8405（2002）04-0027-08氯代酚同时厌氧好氧代谢过程的研究*陈元彩1陈中豪1詹怀宇2付时雨3张学勇3（1华南理工大学造纸与污染控制国家工程研究中心广州510640）（2华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室广州510640）（3中国科学院广州化学研究所纤维素化学重点实验室广州510650）文摘：以PVA和海藻酸钠为载体，采用冷冻法混合固定好氧菌和厌氧颗粒污泥，在有限的供氧环境下建立了同时厌氧好氧Coupled系统，并与独立的UASB厌氧过程进行了对比，发现2,4,6-三氯苯酚在前者通过在生物膜微环境中厌氧菌还原脱氯和好氧菌氧化作用能较完全降解，同时具有较高的有机负荷去除率和耐冲击负荷能力。微生物的活性实验结果表明，在Coupled系统中，由于生物膜对氧的传递阻力，污泥颗粒内部的厌氧菌在有限的供氧条件下仍具有较高的厌氧活性，固定化载体具有的好氧活性证实了在固定颗粒的外层好氧或兼性菌在生物膜的外层主要进行微生物好氧活动。关键词：同时厌氧好氧；2,4,6-三氯苯酚；固定化中图分类号：Q93文献标识码：A作为重要的化工原料，氯代有机物广泛应用于农药、医药、合成材料等行业，其毒性较强，难以被微生物降解，它们很易穿透常规水污染控制工程的屏障，进入自然环境并长期存留和富集，产生严重的环境问题。一些研究发现厌氧好氧联合处理可有效地降解氯代芳香化合物，多氯代有机物在厌氧条件下主要通过厌氧还原进行脱氯，其速率随氯取代基的增加而增加，而好氧降解可成功降解链式有机物，其速率随氯取代基的增加而减小，因此氯代有机物厌氧好氧降解具有明显的互补作用，可使氯代有机物完全矿化[1,2]。但是目前的厌氧和好氧常常是在两个独立的体系中进行，如果两个过程能在一个反应器中进行，则可节省更多的占地面积和投资，降低曝气量，简化系统的设计和操作。Shen等[3]研究发现厌氧颗粒污泥内的甲烷菌对反应器中的氧具有较高的耐受力，由此证实了同时厌氧好氧技术的可行性。通过富集在厌氧颗粒污泥的甲烷营养型的好氧菌消耗氧，来保护颗粒污泥内部的厌氧环境，形成了同时厌氧好氧系统。Tartakovsky等[4]采用厌氧甲烷菌与甲烷营养型的好氧菌的混合固定包埋建立了同时厌氧好氧生物处理系统，并与厌氧过程进行了对比，发现四氯乙烯在前者通过还原脱氯和氧化作用能够较完全降解，其降解率达88％，而后者只有38％。而且通过曝气速率的改变，可控制系统中厌氧菌好氧菌数的分配。收稿日期：2002-07-01基金项目：教育部重点科研项目（99284）；中科院广州化学研究所纤维素化学重点实验室开放基金项目（K-140）；华南理工大学自然科学基金项目（E5-302-161）。作者简介：陈元彩（1967~），女，讲师，博士。主要从事废水处理工艺的研究。DOI:10.16561/j.cnki.xws.2002.04.00528纤维素科学与技术第10卷同时厌氧好氧生物处理利用生物污泥絮体内存在溶解氧的浓度梯度，在活性污泥絮体表层，由于氧的存在而进行氧化反应，从外向里，溶解氧浓度逐渐下降，内层因缺氧而进行厌氧反应。在同时厌氧好氧生物处理系统中厌氧还原脱氯产物在菌胶团微环境中可直接被好氧微生物摄取，它使厌氧好氧两个反应在一个单元中同时进行，大大提高了氯代有机物降解速率。还原脱氯作用和矿化作用是由多种微生物相互协同作用完成的，一种微生物常需其它微生物作为电子受体和供体，另外一种微生物可以借助于其它微生物消除抑制性的中间产物，从而使其进一步降解。因此氯代有机物的同时厌氧好氧生物降解过程既不同于好氧过程、厌氧过程，也不同于这两个过程简单的加和。本文采用固定化技术，以2,4,6-TCP（2,4,6-三氯酚）为目标化合物，对其在同时厌氧好氧处理系统与上流式厌氧污泥床中降解特性进行了对比研究。1材料与方法1.1分析方法氧化还原电位（ORP）测定采用pHS-3C/ORP测量仪，溶解氧浓度（DO）采用HACHSension6便携式溶解氧测量仪测定。氯代酚的测定采用AutosystemXL，Perkin-Elmer气相色谱仪进行。样品制备：在50mL水样的试样瓶中加入10mL二氯甲烷，振荡萃取10min，收集有机相，水相再用10mL二氯甲烷萃取2次，合并有机相，无水Na2SO3干燥，室温下自然蒸发浓缩到1mL。色谱仪条件：DB-5毛细管柱(15m×0.32mm×0.25i.d.)，升温程序：80℃保温1min，以10℃/min升至280℃，ECD检测器，温度为350℃，载气为氮气，进样口温度为280℃，进样量1μL。厌氧活性试验采用Guiot[5]方法测定在厌