共代谢物质对特效复合菌降解焦化废水的影响李宏罡

第25卷第2期2009年4月　　哈尔滨商业大学学报(自然科学版)JournalofHarbinUniversityofCommerce(NaturalSciencesEdition)　　Vol.25No.2Apr.2009:2008-10-30.:黑龙江省高职高专院校项目(10555036).:李宏罡(1978-),硕士,教师,研究方向:水污染控制技术和水资源环保利用.李宏罡1,2,张宝杰1(1.,150090;2.,150025)　:对可能影响复合菌降解焦化废水中COD和氨氮去除效果的几种共代谢碳源、氮源进行了研究.同种反应条件下,葡萄糖为碳源和氯化铵为氮源,废水中COD去除率、氨氮去除率提高程度最大.:焦化废水;复合菌;共代谢物质:X703　　　　:A　　　　:1672-0946(2009)02-0163-03Studyoninfluenceofcompositebacteriadegradingcoke-wastewaterbyco-metabolismLIHong-gang1,2,ZHANGBao-Jie1(1.SchoolofMunicipalandEnvironmentalEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150090,China;2.HeilongjiangVocationalCollegeofBiologyScienceandTechnology,Harbin150025,China)Abstract:Thispaperdiscussessomeco-metabolismofcarbonandnitrogensourceswhichaf-fectthebacteriainthedegradationofcoke-wastewatertoremoveammoniaandCOD.Atthesamekindofreactionconditions,theadditionofglucoseandNH4Cl,removalrateoftheCODandammonianitrogenincreasethemaximumextent.Keywords:coke-wastewater;complexbacterium;co-metabolism　　焦化废水所含污染物主要为吡啶、萘、菲、蒽等杂环芳烃和多环芳烃,致使废水中的初级碳源和能源物质稀薄,可降解目标污染物的微生物的数量与活性比较低[1],使该废水成为难降解废水,对环境危害很大.美国德克萨斯大学的Leadbetter和Foster最早出了共代谢现象,并命名共氧化,这个定义描述了微生物能氧化底物却不能利用氧化过程中的能量维持生长过程.在此过程中加入生长基质,生长基质的代谢能够提供足够的碳源和能源供微生物生长,并诱导产生相应降解酶来降解非生长基质,从而提微生物降解物质的效率,改变微生物碳源与能源的底物结构,增大微生物对碳源和能源的选择范围,从而达到难降解物最终被微生物利用并降解的目的[2].本研究利用以焦化废水为唯一碳源筛选得到的3株高效降解菌株(JB2、JB3、JB5),对菌株进行不同组合,通过投加营养物,包括碳源与能源物质,或提供目标污染物降解所需的营养因子,深入探讨了几种共代谢基质对菌株焦化废水降解的影响,对添加比例进行优化,为强化焦化废水的生物降解提供一种途径.1　试验材料与检测方法1.1　722光栅分光光度计(上海第三分析仪器厂);JB2、JB3、JB5特效菌株;污泥(清华同方太平污水处理厂活性污泥);试验废水(七台河焦化厂焦化废水)DOI:10.19492/j.cnki.1672-0946.2009.02.0091.2　试验装置由3个SBR反应器、曝气系统、搅拌系统及恒温系统组成,SBR反应器为透明塑料圆柱桶,有效容积10L,曝气系统包括LP-40型空压机及烧结砂芯曝气头,搅拌器进行缺氧搅拌见图1.1　1.3　运用酸性重铬酸钾法测COD;纳氏试剂光度法测氨氮.2　共代谢初级碳源对焦化废水净化试验　　焦化废水中的酚类化合物,杂环化合物和多环芳烃化合物,它不是微生物的理想碳源[3-4],我们对可能影响特效复合菌种降解焦化废水的几种共代谢碳源进行了研究.碳源分别为葡萄糖、可溶性淀粉、蔗糖和乳糖,加入量均为0.5g/L,试验安排见表1,试验天数均为17d,试验结果见表2及图2.1　进水COD/(mg·L-1)约为1100进水氨氮/(mg·L-1)约为350试验条件组合方式温度30℃,pH值=7.2,MLSS=16.6g/L,HRT=20h,回流比100%向含有活性污泥的反应器中投加3%的菌种,顺序依次为JB2与JB3、JB2与JB5、JB3与JB5及JB2、JB3与JB54种特效菌复合方式2　碳源复合菌及去除率JB2与JB3COD/%氨氮/%JB2与JB5COD/%氨氮/%JB3与JB5COD/%氨氮/%JB2、JB3与JB5COD/%氨氮/%对照86.488.489.290.386.475.687.685.6葡萄糖93.192.693.293.893.491.492.492.8可溶性淀粉87.689.690.391.187.677.288.386.4蔗糖91.392.991.492.392.692.191.693.1果糖92.793.793.492.193.892.292.693.82　　　从表2及图2中可以看出,几种共代谢碳源的加入,使不同复合特效菌对于焦化废水中COD及氨氮的去除率在一定程度上增强,其中葡萄糖的加入,使废水中COD去除率、氨氮去除率提高程度最大,其中JB2与JB5的COD和氨氮降解率分别达到93.2%,93.8%,其次为果糖、蔗糖、淀粉.这可能与它们的物质结构有关.淀粉为多糖结构,蔗糖为双糖结构,葡萄糖和果糖都是单糖结构.在作为生长基质时.单糖容易被较少的酶分解,从而容易被微生物利用;多糖和双糖结构相对复杂,则需要更多的酶合作才能彻底分解和被微生物利用.3　共代谢氮源对焦化废水净化试验氮源不足常常会限制生物体的生长繁殖,从而影响废水的处理效果[5].因此应加入适当的氮源以满足其对氮源的需要.我们选取了几种不同的氮·164·哈尔滨商业大学学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　第25卷源加入处理技术中,进行实验研究.氮源加入量均为1g/L,温度为30℃,试验天数为17d.试验条件同表1,结果见表3及图3.3　氮源复合菌及去除率JB2与JB3COD/%氨氮/%JB2与JB5COD/%氨氮/%JB3与JB5COD/%氨氮/%JB2、JB3与JB5COD/%氨氮/%对照86.488.489.290.386.475.687.685.6硝酸铵87.489.190.190.787.379.189.188.6尿素88.490.690.890.888.985.590.290.8氯化铵91.191.291.991.390.190.490.491.03　　　以上试验结果表明,通过几种外加氮源的加入,不同复合特效菌对于焦化废水中COD及氨氮的去除率在一定程度上发生了变化.在氯化铵为氮源的情况下COD去除率、氨氮去除率提高程度最大,其中JB2与JB5的COD和氨氮降解率分别达到91.9%,91.3%,但不如投加碳源,增加幅度大[6],这是由于氮源虽然对微生物的生长发育有重要的作用,但它主要是合成氨基酸,嘌嘧啶和核苷及一些微生素,一般不提供能量.4　结　语共代谢物质在有机污染物,特别是难生物降解有机物的代谢过程中发挥了重要作用,通过几种共代谢碳源、氮源的加入,使不同复合特效菌对于焦化废水中COD及氨氮的去除率在一定程度上加强,同种反应条件下,以葡萄糖为碳源,氯化铵为氮源,JB2与JB3、JB2与JB5、JB3与JB5,JB2、JB3与JB5特效复合菌种在处理废水中COD去除率、氨氮去除率提高程度普遍提高,其中JB2与JB5提高最大,出水达到国家焦化废水一级排放标准.:[1]　刘晓涛,王春燕.焦化废水处理技术浅析[J].污染防治技术,2008(6):8-9.[2]　张瑞玲,廉景燕,黄国强,等.共代谢基质对甲基叔丁基醚降解的影响[J].天津大学学报,2007,40(4):463-467.[3]　张玉芝.生物脱氮工艺在焦化废水处理中的应用[J].煤炭技术,2007,3(26):114-116.[4]　李　剑,谢春娟.废水中苯胺的好氧共代谢降解实验研究[J].环境工程学报,2007(6):51-55.[5]　陈雪松.改善焦化废水生物脱氮效率的研究[J].能源环境保护,2007(4):21-24.[6]　赵月龙,祁佩时,杨云龙,等.单一复合反应器处理难降解焦化废水试验研究[J].哈尔滨商业大学学报:自然科学版,2006,22(2):19-22,29.·165·第2期　　　　　　　　　　李宏罡,等:共代谢物质对特效复合菌降解焦化废水的影响