《固定化光合细菌处理染料工业废水研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《固定化光合细菌处理染料工业废水研究（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1固定化光合细菌处理染料工业废水研究摘要：研究了用固定化光合细菌处理染料废水。光合细菌经固定化后，系统抗冲击负荷能力增强，容积负荷从 2 kg/（m3d）提高到 3.5 kg/（m3d），耐盐度从 7 g/L 提高到 12 g/L,细菌酶活力随着容积负荷的增大而增强。 关键词：固定化光合细菌 染料工业废水 容积负荷 抗冲击负荷 耐盐性 酶活力 自 20 世纪 60 年代小林正泰等开展了利用光合细菌处理有机废水的实验研究，先后成功的用光合细菌对食品、淀粉、皮革、豆制品等进行处理。与活性污泥法相比，光合细菌处理有机废水具有可直接处理高浓度有机废水；不存在污泥的处理问题，其污泥是很好的有机肥料；所需
2、场地小；且处理费用低等优点1，但光合细菌处理菌体轻，菌体易随水流失限制了其广泛应用。本文利用固定化光合细菌处理实际染料工业废水。固定化光合细菌不仅克服了菌体易随水流失的不足，而且提高了系统容积负荷、抗冲击负荷能力和耐盐性。 1 材料与方法1.1 实验菌种 紫色非硫光合细菌(purple nonsulfuer photosynthetic bacteria)为本实验室培养, 培养条件：2830 ，白炽灯光，光照强度为 15002000 lx，黑暗厌氧条件，培养时间为 57 d。细菌培养及富集培养基配制见参考文献2。 固定化光合细菌制备 取洗涤离心后的光合细菌与配制好的 PVA 混合溶液按重量比
3、1：2 混合，搅拌使菌体分散均匀。 将含菌体的混合液滴入含 2%CaCl2 的2饱和硼酸溶液（用 NaCO3 调 pH 为中性）中，固化成球。置于-4冰箱中固化交联24 h。 固化后用蒸馏水洗涤两次，即得固定化小球。1.2 实验废水 试验用废水取自南京某染料厂的生产废水，CODCr2250 mg/L，pH5.7；模拟废水为实验室配制的酸性大红废水，CODCr2250 mg/L，pH5.5。1.3 试验方法光合细菌酶活力测定3 取 1 g 固定化细菌分别放入 100 mL 三角瓶内,加入实际染料工业废水（CODCr=2250 mg/L）47.5 mL，培养基溶液 2.5 mL。pH8，30水浴中
4、 2 h，然后以 5 000 r/min 离心分离处理液 10 min，测定上清液的 CODCr。在上述条件下，以 1 mg 光合细菌 1 h 降解 CODCr 的量（mg）定义为一个光合细菌酶活力单位。 CODCr 采用标准重铬酸钾测定法4。2 结果与讨论2.1 处理系统抗冲击负荷的比较取湿菌（含干菌重 0.25 g）制成光合细菌固定化小球(已经过富集培养基活化 24 h)，加入 2.5 L 染料工业废水（CODCr=2250 mg/L），装置连接如图 1 所示。进行染料工业废水的连续处理实验，实验过程中，每两天将容积负荷提高 0.5 kg/（m3d），连续运行 16 d，实验结果如图 2
5、所示。同时进行了悬浮光合细菌处理染料工业废水实验。取湿菌（含干菌重 0.25 g），加入 2.5 L 染料工业废水（CODCr= 2250 mg/L），装3置连接同图 1，进行染料工业废水的连续处理实验，实验过程中，每两天将容积负荷提高 0.5 kg/（m3d），连续运行 10 d，实验结果如图 3 所示。比较图 2 和图 3 可以看出：固定化光合细菌系统中，当容积负荷低于 3.5 kg/（m3d）时，系统处理效果稳定，CODCr 去除率在 90以上，当容积负荷高于3.5 kg/（m3d）时，出水 CODCr 有所增加，但并没有发生冲击现象，即系统仍具备处理能力，说明固定化光合细菌有一定的的耐
6、冲击负荷性。利用悬浮光合细菌法处理该染料工业废水的最大容积负荷为 2 kg/（m3d）。当容积负荷小于 2 kg/（m3d）时，出水 CODCr 稳定在 500 mg/L 左右；当容积负荷大于 2 kg/（m3d）时，出水水质急剧变坏，说明悬浮光合细菌生物系统已基本无处理能力。说明悬浮光合细菌系统的抗冲击负荷能力弱。光合细菌从本质上讲也是一种含有多种官能团的蛋白质结构，经固定化后的光合细菌其官能团与载体之间发生了共价键或范得华力等形式的作用，主链结构得到加固，不易流失，不易被破坏，能耐有机物生物毒性物质的冲击，不易失活。2.2 容积负荷对光合细菌生物活性影响研究光合细菌经固定化后，可以根据染料
7、生产的实际情况，通过投加不同的固定化光合细菌量来改变处理体系的容积负荷和有机负荷。实验中，将固定化光合细菌的投加量增加一倍，进样流量也提高一倍，即：反应体系有机负荷不变，容积负荷提高一倍，进行高容积负荷的染料工业废水连续性处理实验，实验结果如图 4 所示。同时，测定不同容积负荷条件下固定化光合细菌酶活力，实验结果如图 5 所示。4由图 4 可见，在系统有机负荷不变的条件下，提高容积负荷，对出水水质影响不大。这样，在处理的过程中，就可以在不改变有机负荷的条件下，通过增加固定化光合细菌的投加量，提高容积负荷，减少处理装置的体积，节约投资和处理成本。同时，从图 5 可以看出：随着反应体系容积负荷的增
8、大，固定化光合细菌的酶活力也不断增强。当容积负荷增大到 4 kg/（m3d）时，光合细菌酶活力增加了 1.59 倍，这对实际染料工业废水处理非常有现实意义：因为在染料的实际生产过程中，水质水量是经常变化的，固定化光合细菌可以随着外界环境的变化不断强化，这是固定化光合细菌抗冲击负荷的一个重要原因。2.3 固定化对光合细菌耐盐性影响染料工业废水盐度高是造成普通活性污泥无法适应的一个主要原因。光合细菌有很强的耐盐性，这是光合细菌处理染料工业废水的优势之一。为了研究光合细菌被固定化以后，对细菌耐盐性的影响。配制不同盐度的酸性大红模拟废水（CODCr2250 mg/L，pH5.5），测定不同盐度（以 N
9、aCl 计）的条件下不同时刻的固定化光合细菌和悬浮固定化光合细菌对模拟废水中的 CODCr 的去除率，结果如图 6 所示。 从图 6 可以看出：光合细菌被固定化后，耐盐能力有了明显的增强。悬浮态光合细菌处理盐度为 7 g/L 的酸性大红模拟废水，CODCr 去除率稳步上升，说明，在该条件下，光合细菌的生长和活性没有受到太大的影响。悬浮态光合细菌处理盐度为 10 g/L 的酸性大红模拟废水，12 h 后 CODCr 去除率基本没有增加，说明在5该条件下，悬浮光合细菌的生长和活性受到严重的抑制，基本上丧失了降解有机物的能力。当光合细菌被固定化以后，在盐度为 10 g/L 时，固定化光合细菌CODC
10、r 去除率基本没有受到影响，当盐度为 12 g/L 时，开始光合细菌 CODCr 去除率没有太大变化，36 h 后，CODCr 去除率逐渐增大，说明固定化光合细菌已经适应了高盐的环境，恢复了生物活性，当盐度为 15 g/L 时，12 h 后 CODCr 去除率基本没有增加，说明在此条件下固定化光合细菌已基本丧失降解有机物的能力。因此，可以得出如下结论：固定化光合细菌的耐盐度为 12 g/L，比悬浮态光合细菌的耐盐度（7 g/L）有了大幅度的提高。这对于染料工业废水的处理非常有利，一方面，固定化光合细菌能更好的适应染料工业废水的高盐环境，另一方面，由于在处理过程中不需要加稀释水以降低废水的盐度，
11、节约大量的稀释水，同时可以减小污水处理池的池容，大大降低处理成本。固定化微生物被包埋在载体中后处于一相对稳定的微环境中，能够抵抗外界环境剧烈变化所带来的冲击，外界有害物质必须逐渐渗透才能进入载体内部，使得细菌表面的实际污染物浓度降低，毒性减小，固定化载体起了缓冲作用；固定化微生物在载体内的浓度较高，有利于保持菌种优势；细菌经固定化后，在载体与细菌之间建立了某种物理或化学联系，增加了细菌膜的稳定性。虽然由于载体的作用，氧传质受到限制，但光合细菌既不象好氧的活性污泥菌胶团细菌那样受污水中氧浓度的限制，可以利用光能进行高效的能量代谢，即使微弱的光照也能进行；又不象严格厌氧的甲烷细菌等对氧存在着高度敏
12、感，它可以在有氧条件下分解有机物，通过氧化磷酸取得能量5。厌氧条件下由于不受氧传质的影响，固定化光合细菌的处理能力可以得到充分体现，并且可长时间保持较高的生物量和生物活性，充分显示出固定化光合细菌处理废水的优越性。63 结 论通过试验研究，可得出以下结论：固定化光合细菌有一定的耐冲击负荷性。处理该染料废水最高容积负荷为 3.5 kg/（m3d）；固定化光合细菌的酶活力随着反应体系容积负荷的增大不断增强；固定化提高了细菌的耐盐性，固定化光合细菌的耐盐度为 12 g/L。参考文献1 曾 宇，秦 松. 光合细菌法在水处理中的应用. 城市环境与城市生态，2000，13(6):29302 俞毓馨，吴国庆，孟宪庭环境工程微生物检验手册北京：中国环境科学出版社，19903 牛志卿，吴国庆. 固定化紫色非硫光合细菌降解活性艳红 x-3B 的研究. 环境科学，1994，15（5）： 49524 国家环保局水和废水监测分析方法编委会编. 水和废水监测分析方法，第 3 版. 北京：中国环境科学出版社，19895 谢 磊，杨润昌，胡勇有PSB 在有机废水处理中的应用环境污染与防治2000，22（4）：3638
