铁-锰和硼元素对厌氧微生物脱氮除磷的影响-李润祺

广东微量元素科学2009年GUANGDONGWEILIANGYUANSUKEXUE第16卷第2期文章编号:1006-446X(2009)02-0030-06铁、锰和硼元素对厌氧微生物脱氮除磷的影响李润祺1张刚1,2胡晓东1(1.广州大学土木工程学院,广东广州510006;2.中山大学环境科学与工程学院,广东广州510275)摘要:为研究在废水处理系统中铁、锰和硼元素对厌氧微生物生长代谢的影响,采用厌氧血清瓶培养实验,确定了在不同铁、锰和硼元素的投加量下,此种厌氧微生物脱氮除磷能力的变化。结果表明,铁元素的投加量为30mg·L-1时,除磷效果最好;锰元素的投加量不应该超过2.5mg·L-1;而硼元素对除磷无促进作用。关键词:铁;锰;硼;厌氧微生物;脱氮除磷中图分类号:X703.1文献标识码:A微量元素对微生物的生长繁殖有着极其重要的作用,但过量、过少或比例不当的微量元素对微生物的生长繁殖带来不利影响,甚至毁灭性破坏,导致废水处理系统的崩溃。目前国内外运行的生物除磷工艺,主要是依据传统的“好氧摄磷,厌氧释磷”生物除磷理论而设计和运行的,而在本研究课题中发现,在有机碳源的厌氧条件下,能达到同时脱氮除磷的效果。一般而言,铁和锰是微生物生长必需的矿物营养素,铁元素是一些酶(如脱羧酶)的辅助因子,也是氧化还原载体,是电子传递链的组成部分;锰元素参与细菌超氧化物歧化酶的活动,也是一些酶(PEP羧激酶、柠檬酸合成酶)的辅助因子[1];而硼具有一定的维持细胞膜功能稳定的作用。因而,本文以铁、锰和硼元素为例,分析铁、锰和硼元素对此种厌氧脱氮除磷微生物的影响。1材料与方法1.1材料与设备1.1.1材料接种污泥取自广州市西塱城市污水处理厂的污泥回流泵房,种泥在A/O连续完全混合流生物除磷反应器中进行富集驯化培养,9个月后利用驯化后的污泥进行相关活性实验。1.1.2设备(1)A/O反应器:总容积为8.25L,其中厌氧池容积为1.3L,曝气池容积为5.65L,沉淀池容积为1.3L,反应器采用连续完全混合流。根据处理负荷的不同要求,将HRT控制在10.44～17.2h之间,其中厌氧池为1.6～2.7h,曝气池为7.24～11.8h,沉淀池为1.6～2.7h。工艺流程图如图1所示。反应器运行的“污水”采用人工配水,其主要成分有自来水、葡萄糖、磷酸二氢钾、氯化氨、碳酸氢钾及钙、镁、铜和锌等微量元素。为保证营养液的水质稳定,将之放收稿日期:2008-11-17基金项目:中山大学广东省环境污染控制与修复技术重点实验室开放基金资助作者简介:李润祺(1983—),男,在读硕士研究生。E-mail:gangzhang@126.com·30·DOI:10.16755/j.cnki.issn.1006-446x.2009.02.003广东微量元素科学2009年GUANGDONGWEILIANGYUANSUKEXUE第16卷第2期图1A/O工艺流程图Fig1A/OProessflowchart入4℃冰箱中储存,并通过硅胶管和恒流泵注入A/O反应器。在培养过程中,每日监测各反应器出水、回流液中氮、磷的含量,并根据实际运行情况逐步增大反应器负荷。(2)其它仪器:恒温振荡器,上海智城分析仪器制造有限公司。冷冻离心机,德国SIGMA公司。pH计,上海精密科学仪器有限公司。SHIMADZUUV2450型紫外分光光度计,UVProbeversion1.11a工作站,日本岛津公司。722型光栅分光光度计,上海第三分析仪器厂。125mL与20mL血清瓶,海门市天龙实验器材厂。移液器,北京思语伟业生物技术有限公司,量程分别为20～200μL、100～1000μL。试管和离心管,海门市天龙实验器材厂。1.2实验方法1.2.1血清瓶培养法首先配制0#营养液,其成分如表1所示,之后再取3份100mL0#营养液至无菌锥形瓶中,然后加入适量的FeCl3浓溶液使之配成10、20、30mg·L-1的实验营养液,并逐一编号(见表2)。其它元素的实验方法与此相同,其中锰、硼元素加入的浓溶液分别为MnCl2、H2BO3。厌氧除磷微生物的活性实验采用标准血清瓶方法(JIAETAL,1996)进行。具体操作如下:用排水法在125mL及20mL血清瓶中分别充满氩气,瓶口用丁基橡胶塞塞住并加铝盖用封口钳密封待用。用一次性医用注射器从反应装置的厌氧池中抽取15mL泥水混合物,接着注入20mL血清瓶中并置换血清瓶中的氩气。将此血清瓶以6000r/min离心8min,之后再以氩气置换上清液,随即加入相应的营养液,再用注射器将血清瓶内的上清液置换出来,定量注入125mL的大血清瓶中。完成上述操作之后,将125mL血清瓶放入恒温振荡器中培养,温度控制在35℃,振荡转速为150r/min。在整个培养过程中,血清瓶及恒温振荡器均做遮光