厭氧顆粒污泥降解鄰氯苯酚的初步

厭氧顆粒污泥降解鄰氯苯酚的初步研究摘要：本試驗考察了馴化后厭氧顆粒污泥對鄰氯苯酚（2-CP）的吸附、外加碳源對吸附的影響及其降解效果；并考察了微量元素Fe3+和環(huán)境條件pH值的改變對2-CP降解效果的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)2-CP在厭氧降解過程中存在吸附現(xiàn)象，0.5～1.0h吸附量最大，外加碳源延緩吸附時間，降低吸附量；厭氧顆粒污泥可以在pH＝8.34偏堿性的條件下較快的降解2-CP；0.5mg/LFe3+可以促進(jìn)2-CP的生物降解；經(jīng)馴化的厭氧顆粒污泥，可以較快的降解2-CP。本試驗驗證了厭氧條件下2-CP還原脫氯降解為苯酚。關(guān)鍵詞：鄰氯酚吸附pH值微量元素preliminarystudiesofanaerobicgranulessludgedegradingortho-chlorophenolAbstract：Thesorptionof2-CPandeffectofsupplementedcarbonsourceto2-CP、degradationeffictiveness、microelementFe3+andpHto2-CPreductivedegradationunderanaerobicconditionareresearched.Thesorptionhasbeenconfirmedandmaxsorptiontimeis0.5~1.0h,maxsorptiontimeandsorptionamountaredelayedbysupplementedcarbonsource;0.5mg/LFe3+istheoptimumtoacceleratebiodegradationrateof2-CP;afteracclimation,2-CPcanbedegradatedatafasterrateundertheconditionofpH＝8.34.Reductivedechlorinationof2-CPisconfirmed.keywords：ortho-chlorophenolsorptionpHmicroelement氯酚類物質(zhì)在厭氧條件下還原脫氯生成毒性較小的中間降解產(chǎn)物并最終礦化為CO2和H2O，使得厭氧生物處理這類有毒有害物質(zhì)成為很好的方法。Z.ning,等[1]認(rèn)為厭氧生物去除氯酚類物質(zhì)分為吸附和降解兩個過程，施漢昌等[2]則認(rèn)為氯酚類物質(zhì)的吸附同污泥的來源與性質(zhì)有關(guān)。本實驗研究了馴化后的厭氧顆粒污泥對2-CP的吸附和外加碳源對吸附的影響及2-CP降解情況；考察了微量元素Fe3+和環(huán)境條件pH值的改變對2-CP降解效果的影響。并驗證了在厭氧條件下，2-CP還原脫氯降解為苯酚。1試驗裝置及試驗方法1.1試驗材料1.1.1試驗污泥試驗所用污泥取自三德利啤酒廠IC罐中厭氧顆粒污泥(粒徑0.3～1.0mm，Tss67.76g/L，Vss57.44g/L)。在UASB厭氧反應(yīng)器中經(jīng)2-CP馴化1個半月。1.1.2試驗藥品2-CP,分析純級。用0.01MNaOH溶液配成1000mg/L母液，置于冰箱保存。1.1.3營養(yǎng)液成分表見表1，使用時按需要稀釋。表1營養(yǎng)液成分表（mg/L）table.1Nutrientsubstanceform瘋MgSO揪4情K忽2江HPO鞭4錯CaCl帖2濾KH步2療PO賴4邊NiSO齡4索FeCl懶3泳NaHCO熄3佛NH扁4輛C碗l拾85.2徒50.0啞23.2訪20.0犧8.4鮮6.8矩1220像7801.2試驗方法圖1試驗裝置示意圖Fig.1Pictureoftestingapparatus試驗在100mL密封玻璃瓶（見圖1）中進(jìn)行。瓶中按試驗需要加入一定濃度的2-CP、營養(yǎng)液、外加碳源、微量元素Fe3+。厭氧顆粒污泥體積在各種條件下均為25mL，各瓶中加入幾滴刃天青做為指示劑，密封后吹N2除O230min左右，直至刃天青由紅色變?yōu)闊o色。將玻璃瓶置于(35.0土0.1)℃的搖床上培養(yǎng)，搖床轉(zhuǎn)速90±1r/min，每隔一定時間取上清液，用0.45um微孔濾膜過濾圖1試驗裝置示意圖Fig.1Pictureoftestingapparatus1.4分析方法2-CP，苯酚分析采用HP-1050高效液相色譜儀(HPLC)。色譜柱為synchropakPR-P（250×4.6mm），MICRAScientificInc.公司生產(chǎn)。DAD二極管陣列檢測器；測定波長275nm。測試條件：0～10min水/乙氰＝20%/80%（V／V）；10～20min水/乙氰＝60%/40%20～25min水/乙氰＝30%/70%。乙酸分析采用HP-5890氣相色譜，色譜柱為INNOWAX,長30m，內(nèi)徑0.53nm，內(nèi)膜1um。FID檢測器。分析條件：柱溫110℃保持6min后，30℃/min升至220℃。圖2厭氧污泥對2-CP的吸附Fig.2Thesorptionofanaerobicsludgeto2-CP圖2厭氧污泥對2-CP的吸附Fig.2Thesorptionofanaerobicsludgeto2-CP沿2組迫實驗結(jié)果與討渾論艷2.1銳匆厭氧顆粒污泥透對久2-C干P叉的吸附情況辱2-C增P犧吸附情況及外泥加碳源對吸附胞的影響見災(zāi)圖斬2顛。肺2-C哀P微初始濃勻度有25mg/光L感，外加微生物易易利用有機(jī)質(zhì)淹葡萄糖分別市為腿0mg/L射賓、隆500mg/婦L湯、勞1500mg南/福L折。從圖中可以商看出島，粒2-C舌P趟在厭氧條件下圖降解存在吸附單情況。無葡萄轟糖時，休在雁0.5羅h座左右吸附達(dá)到膚最大程度，吸族附量達(dá)為嶄6.22mg趨/炮L仰，德占引2-C姜P乖總量冷的姻24.6伶4蔽％蹦；評500mg/提L階、鑒1500mg鮮/L痕累葡萄糖條件下聞，芽在浪1.0荷h初左右吸附達(dá)到寫最大程度蜘，鋸2-C出P命的吸附量分別墊為辭3.1逝4悼和重2.9影9姐，垃占溫2-C槽P指總量喊的毅12.4剩4送％宴和脈11.8岔5仁％。說明外加濫生物易利用有漸機(jī)質(zhì)申對妥2-C紙P舅的吸附有一定約的抑制作銜用蹤,鋼會延緩其達(dá)到遇最大吸附的時山間、降低吸附劈量，葡萄糖濃向度越高，厭氧噸顆粒污泥嶺對廚2-C哲P皇吸附量越低。圖3不同初始濃度2-CP的降解效果Fig.3Degradationeffictivenessofdifferentinitialconcertionabout2-CP遍2.2雁叢馴化后污泥覺對育2-C現(xiàn)圖3不同初始濃度2-CP的降解效果Fig.3Degradationeffictivenessofdifferentinitialconcertionabout2-CP固馴化后的厭氧毀顆粒污泥踐對惰2-C廈P堤降解有很明顯南的效果，見雪圖玉3悶。初督始矮2-C孝P墨濃度劣為智40mg/名L柱、桿60mg/府L雪、針80mg/棟L僻、技100mg體/工L雖。圖中可以看綿出，馴化后的某污泥可以降解醒較高濃度無的紀(jì)2-C表P有，在各初始濃肅度下，降解速現(xiàn)率分別茂為牽6.24mg剩/(L·d圖)足、誦7.89mg校/(L·d塑)小、萬10.20m純g/L(L·寇d承)央、專12.71m趕g/(L·d煙)駱，初適始忍2-C奴P殺濃度越高，平崗均降解速率越挨大。說明馴化御后的污泥播對敵2-C雹P搭有很好的降解遙效果，經(jīng)過一塊周時間，各濃余度條件下降解糧率為分別杏為何100響%喂、介88.傭2液％綠、東85.彼5狡％荷、層84.累9孔％。妨2.3p狂H案值對厭氧顆粒座污泥降烏解誤2-C拾P圍的影響圖4pH值對2-CP降解的影響Fig.EffectofpHtothedegradationof2-CP墻p債H派值是影響厭氧折污泥降解效果更的重要環(huán)境條途件之一。厭氧閥過程中，甲烷淚菌岸對倒p晌H意值變化很敏感女，他p刻H壘值必須控制在趨合適的范圍內(nèi)肅。若超出這個飯范圍，會使產(chǎn)丙甲烷菌受到抑足制，影響反應(yīng)晃的順利進(jìn)行。吧厭氧顆粒污泥幟因其結(jié)構(gòu)密實飼、微生物數(shù)量扣多，因?qū)Σ鐵H快的變化具有掩一辜定的抗沖擊性字。本試驗考察罰了朱p揭H竹＝漆5.1失9盼，浩7.6睡3曲，恰8.3淚4掏的條件下，初醉始南2-C數(shù)P捎濃度后25mg/側(cè)L盼的降解情況。楊在這幾木個書p膚H著值條件下先，擁2-C犯P多均可以降解，床表明厭氧顆粒膽污泥傳對巾p恭H劈變化有很好的誘適應(yīng)性。在啟各機(jī)p瘦H噴值下，降解速梁度分別為：圖4pH值對2-CP降解的影響Fig.EffectofpHtothedegradationof2-CP艙本試驗受試污神泥因試驗需要泛是在偏堿性條爪件下宏馴化的，說明焰厭氧顆粒污泥努經(jīng)過一段時間圈的馴化，對堿德性環(huán)境已有較跪好的適應(yīng)性，營微生物可以較萍快的降解反2-CP室。季2.4Fe監(jiān)3+眾對課2-C陣P晉降解的影響圖5Fe3+對2-CP降解的影響Fig.5EffectofFe3+tothedegradationof2-CP褲微量元素對于客維持和增加微迎生物中活細(xì)胞汽的濃度及其酶么活性是非常必身要的擁[3]螺?？扇苣眯跃鶩e苗3奮＋灣是微生物所需源的最重要的微腰量元素之一戶[4]掌。本試驗考察哲了泰2-C端P揭初始濃胸度傲40mg/周L賴，氯化箱鐵球0mg/棗L鉤、時0.2mg/工L疾、湖0.5mg/撕L冊、本1.0mg/庫L皺（以裙FeCl脅3痰·6H機(jī)2擔(dān)O乎計偷）視時加2-C毫P徒的降解情況。菠結(jié)果表明，最序利迎于掉2-C土P床降解的氯化鐵慢濃度秘為娃0.5mg/磁L搖。浩0.2mg/抄L孕氯化鐵在反應(yīng)撒的棉前風(fēng)60綠h撤對腦2-C急P悼降解也有明顯石的促進(jìn)作用編；噸60h漆后乏，栽2-C駕P熊降解速度與沒椅投加氯化鐵的傅基本一致，可蘋能是盈Fe喚3池＋逼已被微生物利職用幾乎殆盡較。觸1.0mg/夠L桐氯化鐵濃度太對晚2-C菜P高降解不起什么普作用。壯說明微量元素鼠Fe閥3賓＋她存在最佳的濃膀度范圍，使微幻生物具有最好次的降解效果，社過高或過低均皆圖5Fe3+對2-CP降解的影響Fig.5EffectofFe3+tothedegradationof2-CP猶2.52-C反P肌的中間降解產(chǎn)林物圖6.b2-CP降解過程中高效液相色譜圖fig.6.bchromatogramstandardsampleofphenoland2-CP2-CPduringdegradation圖6.a2-CP降解過程中高效液相色譜圖fig.6.achromatogramof2-CPduringdegradation富在妥2-C猴P鎮(zhèn)降解的過程中呼，檢測到黃的床2-C苦P姻中間降解產(chǎn)物肉見圖6.b2-CP降解過程中高效液相色譜圖fig.6.bchromatogramstandardsampleofphenoland2-CP2-CPduringdegradation圖6.a2-CP降解過程中高效液相色譜圖fig.6.achromatogramof2-CPduringdegradation扶圖吐6.墻a雙為氯酚降解中協(xié)間產(chǎn)物的高效級液相色譜圖，籃出峰時潤間跨11.421捧mi滔n妙的物質(zhì)桶為姑2-C果P損，出峰時佳間叼2.506m糊i附n導(dǎo)和算7.473m慎i口n壩的物質(zhì)衡為買2-C疲P位的降解產(chǎn)物。晨圖居6.稼b率中，出峰時間教為把7.572m旁i帖n文、挖11.627混mi項n凱的物質(zhì)分別為爹苯酚漂和治2-C虧P輩標(biāo)準(zhǔn)樣品堆。強(qiáng)2-CP7鈴.473mi摸n謎的降解產(chǎn)物與張標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)苯酚疤對照出峰時間琴基本相同，并奏根據(jù)氯酚類物硬質(zhì)厭氧降解還狂原脫氯的特性發(fā)，可以確挨定蕉2-CP7寶.473mi習(xí)n鬼的降解產(chǎn)物即債為苯酚紡。努2.508m鐘i永n奸的降解產(chǎn)物經(jīng)決氣相色譜確定護(hù)為乙酸。3結(jié)論駝3.12-辮C踐P沈存在吸附現(xiàn)象裂。外加碳源葡排萄糖巖對葡2-C而P兆的吸附有一定雀的抑制作中用法,逼會延緩其達(dá)到筒最大吸附的時螞間、降低吸附巡量，葡萄糖濃奮度越高，厭氧吸顆粒污泥直對刺2-C森P且吸附量越低。螺3.2狀純經(jīng)過一段時間皺的馴化，厭氧潮顆粒污泥可以咽較快的降客解族2-C拐P辱。初這始輪2-C白P性濃度攤為寺40mg/所L喜、限60mg/裕L骨、負(fù)80mg/瓶L重、瘋100mg辭/鞋L吸時，經(jīng)過一周嚴(yán)時間，降解率護(hù)為分別窯為航100閣%臺、籠88.隆2冊％朱、隔85.蠢5請％鉛、羨84.淹9允％。奮3.3多藝微量元忌素粱Fe衡3+攪過多過少均不占利于厭氧污泥捆降番解托2-C潤P外。本試驗條件頑下暮，寧0.5mg/編L邁FeCl繪3欄·6H特2年O秤為微生物最佳文利用濃度。嗽3.4延卵厭氧顆粒污泥蘇經(jīng)過馴化可以紹在池p物H污＝鼠8.34榴的條件下較快戰(zhàn)的降賊解秒2-C慎P仿。筆3.5襪選試驗中證犁實經(jīng)2-C螺P艷厭氧條件下還第原脫氯為苯酚繪。參考文獻(xiàn)勵[1]屑Z.貍ning斷,L.F毛ernand率es州andK房.J.K填ennedy遭靈.破C著hlorop戰(zhàn)henol餡sorpti舍ontoa區(qū)naerob字icgra金nules染under扔dynami怠ccond拼itions智[J].毒W(wǎng)at.R犬es.