微生物共培養(yǎng)厭氧同步消化反硝化處理污水的研究

摘要：以塑料網(wǎng)為載體附著生長(zhǎng)厭氧消化菌、反硝化菌和厭氧氨氧化菌。厭氧消化菌將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)酸、醇類、醛類、二氧化碳和甲烷等，有機(jī)物厭氧消化產(chǎn)生的丙酸和丁酸等作為反硝化菌和厭氧氨氧化菌脫氮時(shí)的碳源被消耗，從而實(shí)現(xiàn)模擬污水中有機(jī)污染物和含氮污染物的協(xié)同、高效去除。

1 前言

微生物代謝具有一定的協(xié)同性，如厭氧消化菌在降解有機(jī)污染物時(shí)將產(chǎn)生小分子的有機(jī)酸、醇類和醛類，而這些小分子的有機(jī)物很容易被反硝化菌和厭氧氨氧化菌在脫氮時(shí)作為碳源而消耗，從而促進(jìn)厭氧消化菌的代謝作用?？梢妳捬跸头聪趸?、厭氧氨氧化菌在污染物的代謝過程中具有相互促進(jìn)和協(xié)同作用。本研究利用微生物共培養(yǎng)技術(shù)，以塑料網(wǎng)為載體共培養(yǎng)厭氧消化菌、反硝化菌和厭氧氨氧化菌實(shí)現(xiàn)了污水中有機(jī)污染物、氨氮和硝態(tài)氮的協(xié)同、高效去除。

pH做為基本的污水指標(biāo)，勢(shì)必成為供求的熱點(diǎn)，這對(duì)廣大的E-1312 pH電極制造商，比如美國BroadleyJames來說是個(gè)重大利好。美國BroadleyJames做為老牌的E-1312 pH電極制造商，必將為中國的環(huán)保事業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。我們美國BroadleyJames生產(chǎn)的E-1312 pH電極經(jīng)久耐用，質(zhì)量可靠，測(cè)試準(zhǔn)確，廣泛應(yīng)用于各級(jí)環(huán)保污水監(jiān)測(cè)以及污水處理過程。

2 材料與方法

2.1 微生物的馴化、培養(yǎng)

厭氧消化菌培養(yǎng)基配方為(mg/L)：(NH4)2SO4 30，KH2PO4 30，KHCO3 500，MgSO4 200，FeCl3 100，CaCl2  30，C6H12O6 500，NaNO3 40;反硝化菌培養(yǎng)基配方為(mg/L)：(NH4)2SO4 60，KH2PO4 30，KHCO3 500，MgSO4  200，FeCl3 100，CaCl2 30，C6H12O6 200，NaNO3 200。每升培養(yǎng)基添加微量元素液1～2  ml，微量元素液配方(g/L)：EDTA 50.0，ZnSO4 2.2，CaCl2 5.5，MnCl2˙4H2O 5.06，FeSO4˙7H2O  5.0，(NH4)6Mo7O2˙4H2O 1.1，CuSO4˙5H2O 1.57，CoCl2˙6H2O  1.61。分別接種污水處理廠的厭氧消化污泥和反硝化污泥到密閉的錐形瓶中馴化培養(yǎng)，每天更換一次培養(yǎng)基，并用高純氮?dú)馀懦到y(tǒng)內(nèi)的氧氣，培養(yǎng)期間溶液pH均控制在6.5～7.5之間。控制污泥濃度在3500～4000mg/L，出水中COD和NO3-的濃度保持穩(wěn)定，表明厭氧消化菌和反硝化菌已經(jīng)馴化好了。

2.2 反應(yīng)器的構(gòu)建

以內(nèi)徑6cm、長(zhǎng)10cm的圓柱形有機(jī)玻璃為反應(yīng)器，兩端采用螺母加蓋固定，一端固定50mm×80mm網(wǎng)格間距為180μm的塑料網(wǎng)。各接種20ml馴化培養(yǎng)好的厭氧消化菌和反硝化菌懸浮液到反應(yīng)器培養(yǎng)4天后，用培養(yǎng)液洗掉網(wǎng)面上附著不牢的污泥，每天更換一次待處理的模擬污水，下部用磁力攪拌器攪拌(100rpm)。

2.3 模擬污水和分析測(cè)試方法

采用去離子水配制待處理的模擬污水(mg/L)：KH2PO4 30，KHCO3 500，MgSO4 200，CaCl2 30，(NH4)2SO4  60，FeCl3 100，C6H12O6 500，NaNO3 100，每升添加1～2mL微量元素液，調(diào)節(jié)pH為7.0±0.2，每天更換一次處理污水。

相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定：用pH計(jì)(pHS-25型，上海精科雷磁)測(cè)定pH，用重鉻酸鉀微波消解快速測(cè)定法測(cè)定COD含量，用納氏試劑分光光度法測(cè)量氨氮含量，用N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法測(cè)定亞硝鹽氮含量，用紫外分光光度法測(cè)量硝酸鹽氮含量。文中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均為三次測(cè)定結(jié)果平均值。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

每天定時(shí)更換1次污水，連續(xù)運(yùn)行10天后，測(cè)定進(jìn)出水中COD、NH4--N、NO3--N和NO2--N的濃度，并計(jì)算去除率，結(jié)果如表1所示。進(jìn)水中COD、NH4--N和NO3--N的濃度分別為535mg/L，12.7mg/L和16.5mg/L，而出水中的濃度分別為128mg/L、10.8mg/L和2.00mg/L?？梢?span>COD、NH4--N和NO3--N的去除率分別為76.1%、15.0%和87.9%。這說明共培養(yǎng)厭氧消化菌、反硝化菌和厭氧氨氧化菌對(duì)COD和NO3--N有較好的去除率。該微生物共培養(yǎng)體系對(duì)NH4--N的去除效果不明想，這可能與在厭氧體系中以葡萄糖作為碳源時(shí)，NO3--N易被異化還原為NH4--N，因此出水中NH4--N濃度較高，去除率相對(duì)較低。出水中NO2--N僅為0.10，說明NO2--N沒有明顯的積累。

已有的研究表明：在以C6H12O6為碳源的反硝化脫氮工藝中，當(dāng)COD/NOx--N介于8.86～53時(shí)，同時(shí)存在反硝化和厭氧消化作用。在本研究中進(jìn)水的COD/NO3--N為32.2，結(jié)合進(jìn)、出水中COD和NO3--N含量的變化，說明在該反應(yīng)體系中存在明顯的厭氧消化和反硝化協(xié)同作用。因此共培養(yǎng)厭氧消化菌、反硝化菌和厭氧氨氧化菌，利用微生物代謝的協(xié)同性，實(shí)現(xiàn)污水中有機(jī)污染物和含氮污染物的協(xié)同、高效去除是可行的。

4 結(jié)束語

污水中同時(shí)含有有機(jī)污染物和含氮污染物，利用微生物代謝的協(xié)同性，共培養(yǎng)厭氧消化菌、反硝化菌和厭氧氨氧化菌，在同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)可實(shí)現(xiàn)污水中有機(jī)污染物和硝態(tài)氮污染物的協(xié)同、高效去除，減少了污水處理的工藝流程，可明顯降低污水的處理成本，具有十分重要的意義。