二相厌氧消化工艺硫酸盐还原细菌的研究_竺建荣

第18卷第6期1997年11月环境科学ENVIRONMENTALSCIENCEVol.18,No.6Nov.,1997二相厌氧消化工艺硫酸盐还原细菌的研究*竺建荣胡纪萃顾夏声(清华大学环境工程系,100084北京)摘要采用厌氧操作技术和MPN法测定表明,产酸相中的SRB含量为2.0-5.7×106个/ml,产甲烷相中含量为0.93-9.3×107个/ml,2者之差一般约为1个数量级.单相UASB反应器的SRB含量与产甲烷相类似.在产酸相与产甲烷相的上部悬浮液中SRB含量分别为7.5×105和4.3×105个/ml,底部污泥中SRB含量分别为2.5×106和2.5×107个/ml.SRB与产甲烷细菌相比,具有较强的环境适应能力和较小的附着能力.此外,分析讨论了SRB的生长和分布特性对反应器中硫酸盐还原作用和产甲烷作用的影响与控制.关键词硫酸盐还原细菌,二相厌氧消化,UASB反应器.*国家自然科学基金资助项目(批准号59008494)收稿日期:1997-01-05厌氧反应器中硫酸盐还原菌[1-2]的生长条件和代谢途径与产甲烷细菌非常相似.它对厌氧消化过程和出水后处理有重大影响,高浓度硫酸盐废水的处理也由此成为一大难题[2-4].为了寻求经济有效的高浓度硫酸盐废水的治理技术,笔者提出二相厌氧消化工艺具有较大的应用开发潜力[5].本文报道以二相USAB工艺为试验装置,分析测定硫酸盐还原细菌(Sul-phateReducingBacteria,SRB)的生态分布结果,同时对SRB进行形态鉴定,指出二相厌氧消化工艺可以处理高浓度硫酸盐废水的微生物学依据,并讨论了与产甲烷细菌的相互竞争关系及运行控制要点.1材料和方法试验装置采用实验室二相UASB工艺.研究中另设单相UASB反应器作为对照.反应器的具体结构和运行控制见参考文献[6].SRB的计算采用三管最可能数法(MPN),操作过程如下:取反应器混合液数10ml,放入Warning匀浆器的小杯子中,低速档搅碎45s,此时包括颗粒污泥在内都能得到很好的悬浮分散.收集搅碎后的均匀悬浮液作为原液,用玻璃或塑料无菌注射器,在无氧蒸馏水中进行10倍梯度稀释,再分别接种到相应的硫酸盐还原细菌液体培养基中,置于35℃恒温箱内培养2周,然后观察并计算结果.SRB是较严格的厌氧细菌,为了保证较高的厌氧状态并得到较好的测定结果,SRB培养基的配制均采用Hungate严格厌氧操作技术[7].SRB培养基的配方为[8]:乳酸钠3.5g,NH4Cl1.0g,NaSO41.0g,MgSO4·7H2O0.1g,K2HPO40.5g,Fe(NH4)2(SO4)·7H2O0.65g,CaCl20.1g,蒸馏水1000ml,pH7.0-7.2。固体培养基再加2%琼脂.菌落的观察和分离培养采用滚管法[7].所有培养基配制后都以0.11MPa的压力灭菌20min,冷却后取出待用.一般现配现用.2试验结果2.1不同运行条件下硫酸盐还原细菌的分布不同运行负荷下,二相及单相UASB反应器中硫酸盐还原细菌的测定结果见图1.从图1中可以看出:(1)二相UASB工艺中产甲烷相反应器的SRB含量在不同的运行负荷下变化不大,均在0.93-9.3×107个/ml范围之内.单相UASB反应器的SRB含量与产甲烷相反应器类似(1.5-7.3×107个/ml),而且2者的SRB含量DOI:10.13227/j.hjkx.1997.06.012图1硫酸盐还原细菌在不同负荷下的生态分布产酸相反应器2.产甲烷相反应器3.单相反应器基本一致.(2)产酸相反应器的SRB含量在不同的运行负荷下也变化很小(2.0-5.7×106个/ml).与产甲烷相反应器相比,其含量约低一个数量级.由于产酸相和产甲烷相反应器的运行条件相差极大,而2者的SRB含量却差异较小,这说明SRB具有较强的环境适应能力.SRB在不同运行负荷下含量基本不变的特性可能与基质有关.本试验中,进水硫酸盐含量保持不变,因此,SRB也维持在一定的数量不变.2.2硫酸盐还原细菌的垂直分布SRB在反应器中的垂直分布着重考虑颗粒污泥与悬浮液中细菌的分布差异.取样口1和4分别代表颗粒污泥床底部和上部,取样品6为反应器上部悬浮液.测定结果见图2.从图2可以看出,产酸相反应器中上下层的SRB含量分别为7.5×105和2.5×106个/ml,相差不到1个数量级.这与该反应器流态——完全混合态是一致的.在产甲烷相反应器中,颗粒污泥的SRB含量为2.5×107个/ml,比悬浮液的含量(4.3×105)要高约2个数量级。单相UASB反应器表现出类似的情况(4.3×107/2.5×105).如果与产甲烷细菌的生态分布相比(颗粒污泥比悬浮液的含量高3-4个数量级)[6],可以得到这样的结论:SRB的附着能力和在颗粒污泥中的富集作用