摘要：以人工配水啟動(dòng)SBR，逐步提高進(jìn)水苯酚濃度，探究好氧顆粒污泥對(duì)苯酚的降解能力，同時(shí)分析苯酚對(duì)好氧顆粒污泥特性的影響。經(jīng)過(guò)55 d的運(yùn)行，進(jìn)水苯酚濃度逐漸增到3 000 mg/L，苯酚、COD及NH4+-N去除率分別達(dá)到了98.33%、97.27%和57.58%，好氧顆粒污泥表現(xiàn)出對(duì)苯酚的良好的去除能力。掃描電鏡照片顯示投加苯酚后的顆粒污泥表面更加光滑，結(jié)構(gòu)更為緊湊。胞外聚合物紅外光譜分析表明投加苯酚前后好氧顆粒污泥EPS的主要組分沒(méi)有明顯改變。苯酚毒性刺激了顆粒污泥分泌更多胞外聚合物，胞外聚合物中多糖含量由初始的12.70 mg/g VSS增加到35.17 mg/g VSS，蛋白含量由4.93 mg/g VSS增加到8.01 mg/g VSS。投加苯酚后的污泥粒徑明顯增大，主要污泥粒徑由0.5~2.0 mm增大到2.0 mm以上。

顆粒污泥是由微生物自我固化的聚集體，呈致密的球體，具有十分緊湊的結(jié)構(gòu)和較好的沉降性能。好氧顆粒的這種緊密結(jié)構(gòu)提供了非均質(zhì)性的空間，致使顆粒污泥內(nèi)產(chǎn)生生態(tài)位分化，并增加了微生物群落的生理多樣性。

研究表明，以好氧顆粒污泥為基礎(chǔ)的生物反應(yīng)器對(duì)有毒的和難降解的化合物具有較高的生物降解能力。酚類化合物是常見的水體污染物之一，兼有毒性的同時(shí)具有可降解性，能參與部分微生物的生理代謝活動(dòng)。苯酚是一種頑抗的芳香族化合物，經(jīng)常出現(xiàn)在多種工業(yè)廢水中。苯酚對(duì)多數(shù)微生物有毒，并可能對(duì)人類致癌。含有高濃度苯酚的廢水很難生物降解，由于底物受到抑制，阻礙了微生物生長(zhǎng)，對(duì)苯酚降解能力產(chǎn)生了不利影響。利用活性污泥系統(tǒng)去除苯酚已經(jīng)研究了多年，苯酚負(fù)荷由1.0g/（L．D）上升到1.5g/（L．D），由于苯酚濃度上升，毒性升高，導(dǎo)致活性污泥系統(tǒng)受到阻礙。

好氧顆粒污泥提供較長(zhǎng)的微生物停留時(shí)間和較強(qiáng)的承受有機(jī)負(fù)荷的能力，因此顆粒污泥技術(shù)可以降解高濃度苯酚并同時(shí)對(duì)有機(jī)物、氨氮等具有較好的去除效果。

本研究使用人工配水啟動(dòng)SBR，接種成熟的好氧顆粒污泥，通過(guò)逐步提高進(jìn)水苯酚濃度的方法，研究好氧顆粒污泥系統(tǒng)對(duì)苯酚的降解能力和系統(tǒng)的運(yùn)行效果，并分析苯酚的投加對(duì)好氧顆粒污泥污泥特性的影響。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)裝置及運(yùn)行方式

本實(shí)驗(yàn)采用SBR，高50cm、直徑23.5cm，有效容積為2L。由有機(jī)玻璃制成，反應(yīng)器壁上的垂直方向設(shè)有一排間距為10cm的取樣口，底部設(shè)有排泥管。以橡膠微孔曝氣盤作為曝氣器，采用鼓風(fēng)曝氣，轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制曝氣量，使其恒定在1L/h。由溫度控制儀控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度，保持在25~28℃。

反應(yīng)器的運(yùn)行通過(guò)時(shí)間程序控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)過(guò)程的自動(dòng)控制，每天運(yùn)行3個(gè)周期，每個(gè)周期包含5min進(jìn)水，7.5h好氧曝氣，2min沉淀，5min排水和15min閑置時(shí)間。排水比為60%。

1.2實(shí)驗(yàn)水質(zhì)及接種污泥

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)逐步提高系統(tǒng)進(jìn)水苯酚濃度的方式，研究苯酚對(duì)好氧顆粒污泥系統(tǒng)的影響。表1為不同實(shí)驗(yàn)階段的苯酚濃度值，其中24~28d階段內(nèi)苯酚每日增加100mg/L。

接種污泥采用本課題組培養(yǎng)的成熟好氧顆粒污泥，污泥MLSS為8940mg/L，SVI為21mL/g。

1.3分析方法

COD、NH4+-N、NO3--N、NO2--N、MLSS等指標(biāo)均采用國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行測(cè)定分析。苯酚濃度采用4-氨基安替比林（4-AAP）分光光度法。顆粒污泥粒徑分布采用濕式篩分法確定。掃描電鏡樣品制備：取出部分顆粒污泥，清洗后，經(jīng)25%戊二醛固定15h后，PBS清洗3遍。隨后經(jīng)50%、70%、80%、90%和100%乙醇梯度脫水，每次10~15min，最后用乙酸異戊酯置換。37℃干燥后，在樣品表面鍍上一層1500nm厚度的金屬膜，采用掃描電鏡進(jìn)行觀察。本實(shí)驗(yàn)采用的掃描電鏡的型號(hào)是Hitachi S-4700型。

EPS提取和測(cè)定：取50ml污泥混合液，在4000r/min下離心5min，之后棄去上清液，將顆粒污泥機(jī)械碾壓破碎并以磷酸鹽緩沖液補(bǔ)足體積，40%超聲強(qiáng)度超聲2min。然后在80℃下水浴提取30min，提取后的混合液經(jīng)5000r/min下離心30min。取上清液經(jīng)0.22μm濾膜過(guò)濾，濾出液為分離得到的EPS。并以蛋白質(zhì)（PN）和多糖（PS）表征其含量。PN以牛血清蛋白為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定，PS以葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)采用蒽酮-硫酸法測(cè)定。

紅外光譜實(shí)驗(yàn)樣品處理：將過(guò)濾后的EPS提取液進(jìn)行真空烘干，將粉末狀的樣品按照1：10的劑量加入溴化鉀進(jìn)行壓片，然后采用傅里葉紅外光譜儀（FT-IR 6700，Nicolet公司）進(jìn)行透射掃描。掃描范圍為400~40000cm-1，數(shù)據(jù)采集之后采用origin 8.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

2結(jié)果與討論

2.1好氧顆粒污泥降解苯酚能力及系統(tǒng)運(yùn)行效果

2.1.1好氧顆粒污泥的降解苯酚能力

苯酚具有毒性，同時(shí)也是一種可被微生物利用的碳源。因此，微生物豐富的活性污泥具有一定的苯酚降解能力。眾多研究表明，好氧顆粒污泥對(duì)苯酚的處理能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于普通活性污泥，TAY等使用SBR研究好氧顆粒的苯酚降解能力，經(jīng)過(guò)32d的運(yùn)行，進(jìn)水苯酚濃度達(dá)到500mg/L時(shí)，出水苯酚濃度低于0.2mg/L。

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