苯酚对活性污泥活性的影响

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1、苯酚对活性污泥活性的影响所属行业: 水处理 关键词：活性污泥法 废水处理 污水处理 活性污泥法 是以活性污泥为核心的废水生物处理技术，其中对污染 物降解起关键作用的是活性污泥中的细菌，而作为细菌的捕食者 微型动物在维持细菌群落活力，为活性污泥中的细菌提供矿物营养， 维护活性污泥微环境生态食物链健康，维持活性污泥系统稳定发挥重 要作用，可作为活性污泥法废水处理 效能的指示生物。水中存在的有毒有害物质一方面会对活性污泥中的不同类别细 菌产生不同程度的抑制效应，对细菌群落结构产生影响，进而通过食 物链的传递影响到处于食物链顶端的微型动物的群落结构;另一方面 毒害物直接对微型动物产生毒害效应，如重金属

2、离子，从而对活性污 泥微型动物群落结构产生重要影响。苯酚是生产某些聚合树脂、造纸、精炼石油以及药物（如阿司匹 林）等工业过程生产废水中的主要污染物，当进入废水生物处理系统 时，会对活性污泥微生物产生影响，从而影响到废水处理效果.目前， 苯酚对活性污泥处理系统的毒害研究主要集中于活性污泥处理性能、 污泥特性、代谢机制、动力学和细菌群落结构等方面.为了筛选出苯 酚对活性污泥处理性能（运行参数、处理效果等）的指示生物而进行了 少量的微型动物研究，而未从群落结构动态变化的角度揭示苯酚对活 性污泥的微生态系统的长期影响机制.本研究的主要目的是基于序批式活性污泥处理系统（SBR），探究 含酚废水对活性污泥

3、活性及微型动物群落结构的持续负荷影响，并探 讨污泥活性与微型动物群落之间的关系，筛选污泥活性指标的指示生 物，以期为含酚废水生物处理系统的生产运行提供生物学理论及技术 依据.1材料与方法1.1装置启动与运行控制自制序批式反应器(SBR),其主体由高85cm、内径7.5cm的有机 玻璃柱制成，有效容积为3.2L.空气压缩机通过置于反应器底部的微 孔曝气头提供系统所需氧气,同时为泥、水的混匀与环流提供动力. 通过调节空气流量计控制曝气强度(0.2Lmin-l)，维持水中稳定的 溶解氧(DO)(6.020.47)mgL-l.反应器在室温(21.64.2)C 下运行.分别设置对照系统CK(进水不添加苯

4、酚)和试验系统EK进水 添加苯酚(aladdin试剂，分析纯)这2个系统.接种污泥取自马鞍山市某污水处理 厂好氧池，采用自来水对污 泥进行清洗并均混后分别投加至2个反应器，闷曝2d后，混合液悬 浮固体浓度(MLSS)分别为2753mgL-1和2669mgL-1，污泥沉降比 (SV)均为 22%.然后进行污泥培养驯化，培养原水由静置48h的自来水混合配制 而成，水中投加一定量的C6H1206、NH4C1、KH2P04(微量元素来源于 试验用水)，使BOD:N之比接近100:5:1.用NaHC03/Na2C03缓冲体系 (pH=9.25)调节进水pH(7.60土0.10).通过系统中活性污泥微型动

5、物 群落物种多样性及出水水质等指标判定，系统运行约30d，活性污泥达初步成熟，完成驯化，进行正式试验正式试验分成3个阶段，在培养原水中加入不同量高浓度苯酚溶 液（50gL-1）,使第1、第2、第3阶段原水中苯酚溶液浓度分别为 50mgL-l（低浓度）、100mgL-1（中等浓度）和300mg*L-1（高浓度）； 试验期间，系统的进水水质控制在COD为（839.0487.70）mgL-1、 氨氮为（45.224.95）mgL-1、总磷为（6.650.34）mgL-1,系统 中污泥负荷（以COD/MLSS计）约为0.25kg（kgd）-1.正式试验期，反应器采用间歇曝气的方式运行（曝气和沉淀交替

6、进行，时间均为2h）,每天运行2个周期，每个周期12h.在每个周期 沉淀结束前将反应器中上清液通过出水口排出，排水比（进水体积与 反应池总有效体积之比）为1/3.2，然后补入新鲜原水至原水位，重 新进入下一个周期运行，如此循环往复.通过每日在曝气阶段末期排 放一定量泥水混合液的方式控制MLSS在4000mgL-1左右，并控制 污泥龄9为25d.1.2样品采集及微型动物鉴别计数与分类正式试验开始后，每隔12d在第1个周期（08:0020:00）最后 一个曝气阶段结束前30min内，通过虹吸管在反应器垂直方向上等距 离（反应器底部往上10、40、70cm处）采集3个污泥混合液平行样用 于微型动物鉴

7、别计数.使用微量移液器（DRAGON大龙）移取25uL单独取样鉴别统计小 型鞭毛虫（flagellates）（W20uL）时取样量为5uL摇匀后的污泥混 合液置于光学显微镜（PH50系列，X100或X400）下对微型动物进行 鉴别、计数.根据形态学和行为学特征并依照图谱、文献将微型动物 按需要鉴定到种或类群.原生动物均鉴定到种，轮虫(rotifers)、线 虫(nema todas)等微型后生动物鉴定到类群.鉴定工作在5h(最长不超过8h)内完成，以避免微型动物数量和 物种丰富程度在鉴别过程中改变.将微型动物群落中常见的纤毛虫类 原生动物分为菌食性纤毛虫(Bac terivorousc il

8、ia tes)和肉食性纤毛 虫(Carnivorousciliates)，其中菌食性纤毛虫又分为匍匐型纤毛虫 (Crawlingciliates)、固着型纤毛虫(Sessileciliates)和游泳型纤 毛虫(Swimmingciliates)等三大类群，将微型动物数量所得数据折算 成个 mLT.1.3污泥活性与水质及污泥常规指标测定每隔23d在第1个周期最后一个曝气阶段结束前30min内取一 定量的泥水混合液进行污泥电子传递体系(electrontransportsystem,ETS)包括TTC-ETS 和 INT-ETS 活性测定. 其中，抑制率(IR)计算公式为：式中，R0为对照系统测

9、定值，R为试验系统测定值.在进水曝气后的lmin内取少量混匀后的泥水混合液过滤 (0.45um微滤膜)，采用紫外-可见分光光度法(上海仪电752N)测定 滤液中实际苯酚浓度(最大吸收波长为270nm).其他指标：化学需氧 量(COD)、氨氮(NH4+-N)、总磷(TP)按照标准方法测定;污泥沉降比(SV) 采用30min沉降直接读数法测定;混合液悬浮固体浓度(MLSS)采用重 量法测定;溶解氧(DO)和水温(T)采用便携式溶解氧测定仪(雷磁 JPBJ-608)测定;pH值采用数显pH计(雷磁PHS-25)测定.所属行业： 水处理关键词：活性污泥法废水处理污水处理 1.4数据 处理分析采用Sha

10、nnon-Wiener指数H表征活性污泥微型动物群落物种 多样性，其计算公式：式中，S表示物种种数，pi表示第i个种的个体数占所有物种总 数的百分比.所有微型动物统计数据均取3个平行样平均值进行分析.统计分 析采用软件SPSS19.0进行Pearson相关性、LSD多重比较(a=0.05) 和主成分分析(PCA)，其中Pearson相关性分析之前需将所有原始数 据按对数公式x=ln(x+l)进行转换.采用Origin9.0和Excel2007完 成相关图表制作.2结果与讨论2.1污泥活性对苯酚毒害效应的响应及其变化 在整个试验过程中，两个活性污泥系统的处理效果没有明显的差 异(P0.05)试验

11、过程中，两个系统COD和NH4+-N去除率分别为 (95.384.41)%、(97.062.42)%和(98.921.58)%、 (98.462.29)%，可能的原因是在足够长的反应时间(本试验曝气反应时间为6h）条件下对一定范围内浓度（图1苯酚对活性污泥TTC-ETS活性和INT-ETS活性的影响 W旨-400SLJ-300-4弓0ZZ.4 JAHJ4C 1 OO EgL】_一 me立器0SciOlOO琢细i 一一UC 峻瘁1OO me2S-=Smoo20L-CJ1 SOno?OO ni弓-表1不同进水苯酚浓度持续负荷条件下污泥ETS活性1）从图l（a）中可以看出，在整个试验期间内，对照系统

12、CK、试验 系统EK中的污泥TTC-ETS活性分别为（200.2665.57）ug（mgh）T、（152.91土63.63）ug（mgh）T, 均存在较大波动，且变化趋势相近，这与前人的研究结论相一致，即 进水水质等运行参数的改变不会影响SBR系统中污泥TTC-ETS活性的 变化趋势.当进水苯酚为低浓度（50mgL-1）时，苯酚的毒害效应对系统中 污泥TTC-ETS活性的影响并不显著（P=0.499），其抑制率IR仅为 （20.75土10.43）%（图2,下同）；当进水苯酚浓度增加到lOOmgL-l 时，CK、EK两个系统中TTC-ETS活性均随运行时间变化而有所增大， 且EK系统的TTC-E

13、TS活性此阶段的初期更大，试验第36d为 230.30 ug（mgh）-1，比 CK 系统168.57 ug（mgh）-1大 36.62%，这说明适当浓度的苯酚会短暂地促进污泥TTC-ETS活性的增 大.ETS活性表征污泥活性的方法实质上是通过测定好氧微生物的呼 吸活性来间接指示活性污泥的生物活性，故适当浓度的苯酚短时间内 能够通过促进TTC-ETS活性的增长（活性污泥中微生物的呼吸增强） 来增强微生物（包括微型动物，下同）对苯酚毒性生存环境的适应.随 后TTC-ETS活性开始降低，系统运行第46d，试验系统中污泥TTC-ETS 活性达到最低的32.61ug-（mg*h）-1，仅有对照系统的1

14、8.66%，抑 制率高达81.34%.这是因为随着时间的推移，苯酚在活性污泥中得到 累积，超过污泥中微生物的耐受阈值，微生物开始大量死亡，导致污 泥活性急剧降低，污泥 TTC-ETS 活性呈现出急剧减小的趋势.第 50d， 两个系统中的污泥TTC-ETS活性逐步增大，且两者的差距逐渐缩小。 所属行业: 水处理 关键词：活性污泥法 废水处理 污水处理 这是由于试验系统中的活性污泥某些微生物通过驯化，逐步适应了有 毒的生存环境，大量繁殖的结果.总的看来，进水苯酚浓度为 100mgL-l时，试验系统与对照系统中污泥TTC-ETS活性存在显著 差异(P=0.045)(表1,下同)，说明此浓度下的苯酚毒

15、性对污泥活性 产生了明显的抑制效应;进一步增大进水苯酚浓度至300mgLT,试 验系统与对照系统中的污泥TTC-ETS活性差异性进一步增大 (P=0.008)，但在这一阶段后期，苯酚对污泥TTC-ETS活性的抑制率 相对稳定在 40%左右.运行时间皿不包括0100%以外的数据图2苯酚对活性污泥TTC-ETS活性、INT-ETS 活性的抑制影响图1(b)表明：在整个试验过程中试验系统和对照系统具有相近 的INT-ETS活性变化规律，这与TTC-ETS活性类似.然而，LSD多重 比较分析结果表明(表1),进水苯酚浓度在50300mgL-1范围内， 苯酚对污泥INT-ETS活性几乎没有显著影响(P0.05),这可能是因为 INT较早地从呼吸链上接受电子，只有细胞色素b之前的电子传递过 程被阻断后其活性才能受到抑制，因此INT-ETS活性受影响的概率要 小一些.此外，TTC氧化还原电位(460mV)明显高于INT氧化还原电位 (90mV)，TTC作为人工电子受体时在进水浓度在50300mg*L-1范 围内的苯酚毒害作用下更容易接受电子发生电化学反应，故污泥 TTC-ETS活性比INT-ETS活性更加敏感，更适合作为苯酚对好氧污泥 活性毒害效应的响应指标，以反映苯酚对好氧污泥活性的影响规律.2.2苯酚对活性污泥微型动物群落结构的影响 2.2.1苯酚对活