沸石固定化细胞去除农村生活污水中有机物的效果_陈兵红

收稿日期:2009-05-16基金项目:丽水职业技术学院科研项目(LZYA200803)作者简介:陈兵红(1974-),男,湖北天门人,讲师,工程师,在职硕士,从事环境科学、有机生产教学与科研工作。沸石固定化细胞去除农村生活污水中有机物的效果陈兵红(丽水职业技术学院,浙江丽水323000)摘要:利用从农村生活污水中筛选、驯化的高效菌株SHJ-1,以沸石为载体进行固定化,研究了固定化细胞的降解特性。结果表明,沸石固定化细胞去除有机物的效果,受温度、pH值、生物沸石投加量和接触时间的影响,以温度影响最大,最佳温度为30℃,pH值为6,接触时间8h,生物沸石投加量20g·L-1,有机物去除率为72.4%。关键词:有机物;农村生活污水;生物降解;沸石;固定化中图分类号:X172;Q819;Q93文献标识码:B文章编号:0528-9017(2009)04-0799-03近年来,随着社会经济发展和城市化进程,河流受生活污水和工业废水污染的情况日趋严重,其中特别以生活污水对河流产生的有机污染问题更为突出,使我国出现日益严重的水质性缺水现象,严重影响了人民的生产和生活,并制约了社会的可持续发展[1]。水体中有机化学物质的污染对人体健康的影响引起了全世界的广泛关注。水体有机污染物对人体健康具有极大的危害性[2]。选择一种低成本、高效益的污水处理技术,将农村生活污水减量化排放、无害化处理和资源化利用显得尤为必要和迫切[3]。污水经适当处理后回用是今后解决干旱地区水资源短缺的重要措施,也是水资源可持续发展战略的基本要求[4]。目前,农村生活污水处理技术研究虽有所突破,但大多投资多、能耗高、运行费用高、管理难度大、应用性不强。实践已经证明,缙云斜发沸石资源丰富,廉价易得,经过适当改性后,对工业废水、城市生活污水中的有机物等污染物有较好的处理效果[5-8],在农村生活污水处理中的应用研究刚刚起步。课题组从农村生活污水中筛选、驯化的高效菌SHJ-1,以改性沸石为载体进行细胞固定化,探讨固定化细胞的制备条件和最优操作条件,并利用固定化细胞处理农村生活污水中的有机物,为农村生活污水处理提供技术参考和理论依据。1材料与方法1.1供试材料实验用农村生活污水取自丽水市莲都区城北村,包括人畜粪尿及其排水、厨房排水、洗浴废水等。有机物初始浓度范围为280～400mg·L-1。沸石为缙云县所产斜发沸石,属单斜晶体,颜色为白色、淡黄色。呈宽板条状、细板条状、不规则粒状等。去除有机物的沸石为经550℃焙烧的0.48～0.23mm(36～65目)钙型沸石,即Ⅰ型沸石。分离培养基、斜面培养基:每1000mL培养基加NaCl5.0g,蛋白胨10.0g,牛肉膏5.0g,pH值为7.4。菌体扩大培养基:豆饼粉1%、玉米淀粉3%、有机物酸二氢钾0.1%、硫酸镁0.1%。蛋白胨为化学纯,其它试剂均为市售分析纯。降解菌SHJ-1由作者从农村生活污水中筛选获得,用于去除农村生活污水中的有机物。1.2固定化细胞制备及生长曲线测定参照相关文献[9],在装有2mL培养基的250mL摇瓶中加入Ⅰ型沸石5.0g,灭菌后分别接种SHJ-1菌,在恒温摇床上培养48h(30℃、120r·min-1)。在培养过程中,随着细胞生长,部分细胞自然固定于载体。培养结束后将固定化细胞与培养基分离,用去离子水洗涤固定化细胞数次,以去除培养基残液,并作为一份固定化细胞冷藏待用。将各取样时间点的固定化细胞,经抽滤到不再滴下滤液,随后烘干至恒重,称取干重,再减去沸石干重即为固定化细胞的生物量。悬浮细胞烘干至恒重后,称其干重即为悬浮细胞的生物量。以培养2009年第4期799DOI:10.16178/j.issn.0528-9017.2009.04.001时间为横坐标,细胞干重为纵坐标,绘制生长曲线。1.3细胞去污实验方法细胞固定前先测定农村生活污水的有机物浓度。对于固定化细胞,除特殊说明外,将制备好的一份固定化细胞重新分散于250mL农村生活污水,在恒温摇床(30℃、120r·min-1)中振荡一定时间后测定污染物含量,即有机物浓度(CODCr值)。单因素实验。对接触时间、pH值、温度、生物沸石投加量对固定化细胞降解率的影响进行单因素实验。接触时间实验取12个250mL的带塞锥形瓶,均分成3组,第1组分别加入2mLSHJ-1菌液,第2组分别加入5g固定SHJ-1菌的Ⅰ型沸石,第3组分别加入5gⅠ型沸石,加满农村生活污水,分别振荡2h、4h、6h、8h、10h后,取上清液测有机物浓度,考查接触时间对去除有机物效果的影响。pH值实验取5gⅠ型沸石固定化细胞分别放入pH值为5、6、7、8、9的250mL农村生活污水中,振荡6h后,取上清液测定有机物的浓度,并以2mLSHJ-1菌液为对照,考察pH值对有机物去除率的影响。正交实验。采用