厭氧顆粒污泥降解鄰氯苯酚的初步研究_secret

1、PAGE PAGE 6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，0.51.0h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pH8.34偏堿性的條件下較快的降解2-CP；0.5mg/LFe3+可以促進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prelimin

2、ary studies of anaerobic granules sludge degrading ortho-chlorophenolAbstract：The sorption of 2-CP and effect of supplemented carbon source to 2-CP、degradation effictiveness、 microelement Fe3+ and pH to 2-CP reductive degradation under anaerobic condition are researched. The sorption has been confir

3、med and max sorption time is 0.51.0h, max sorption time and sorption amount are delayed by supplemented carbon source ; 0.5 mg/L Fe3+ is the optimum to accelerate biodegradation rate of 2-CP ; after acclimation , 2-CP can be degradated at a faster rate under the condition of pH8.34. Reductive dechlo

4、rination of 2-CP is confirmed . key words：ortho-chlorophenol sorption pH microelement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

5、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0.31.0mm， Tss 67.76 g/L，Vss 57.44 g/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0.01M NaOH 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.1 Nutrient substance formMgSO4K2HPO4CaCl2KH2PO4NiSO4FeCl3NaHC

6、O3NH4Cl85.250.023.220.08.46.812207801.2 試驗方法圖1 試驗裝置示意圖Fig.1 Picture of testing apparatus試驗在100 mL密封玻璃瓶（見圖1）中進行。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O2 30min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901r/min，每隔一定時間取上清液，用0.45um微孔濾膜過濾后測定2-CP濃度。1.4 分析方法2-CP，苯

7、酚分析采用HP-1050高效液相色譜儀(HPLC)。色譜柱為synchropak PR-P（2504.6mm），MICRA Scientific Inc.公司生產(chǎn)。DAD二極管陣列檢測器；測定波長275nm。測試條件：010min水/乙氰20%/80%（VV）；1020min水/乙氰60%/40%2025min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.2 The sorption of anaerobi

8、c sludge to 2-CP2 實驗結(jié)果與討論2.1 厭氧顆粒污泥對2-CP的吸附情況2-CP吸附情況及外加碳源對吸附的影響見圖2。2-CP初始濃度25 mg/L，外加微生物易利用有機質(zhì)葡萄糖分別為0mg/L 、500mg/L、1500mg/L。從圖中可以看出，2-CP在厭氧條件下降解存在吸附情況。無葡萄糖時，在0.5 h左右吸附達到最大程度，吸附量為6.22mg/L，占2-CP總量的24.64；500mg/L、1500mg/L 葡萄糖條件下，在1.0 h左右吸附達到最大程度，2-CP的吸附量分別為3.14和2.99，占2-CP總量的12.44和11.85。說明外加生物易利用有機質(zhì)對2-C

9、P的吸附有一定的抑制作用,會延緩其達到最大吸附的時間、降低吸附量，葡萄糖濃度越高，厭氧顆粒污泥對2-CP吸附量越低。圖3 不同初始濃度2-CP的降解效果Fig.3 Degradation effictiveness of different initial concertion about 2-CP2.2 馴化后污泥對2-CP的降解效果馴化后的厭氧顆粒污泥對2-CP降解有很明顯的效果，見圖3。初始2-CP濃度為40mg/L、60mg/L、80mg/L、 100mg/L。圖中可以看出，馴化后的污泥可以降解較高濃度的2-CP，在各初始濃度下，降解速率分別為6.24mg/(Ld)、7.89mg/(L

10、d)、10.20mg/L(Ld)、12.71mg/(Ld)，初始2-CP濃度越高，平均降解速率越大。說明馴化后的污泥對2-CP有很好的降解效果，經(jīng)過一周時間，各濃度條件下降解率為分別為100%、88.2、85.5、84.9。2.3 pH值對厭氧顆粒污泥降解2-CP的影響圖4 pH值對2-CP降解的影響Fig. Effect of pH to the degradation of 2-CPpH值是影響厭氧污泥降解效果的重要環(huán)境條件之一。厭氧過程中，甲烷菌對pH值變化很敏感，pH值必須控制在合適的范圍內(nèi)。若超出這個范圍，會使產(chǎn)甲烷菌受到抑制，影響反應(yīng)的順利進行。厭氧顆粒污泥因其結(jié)構(gòu)密實、微生物數(shù)量

11、多，對pH的變化具有一定的抗沖擊性。本試驗考察了pH5.19，7.63，8.34的條件下，初始2-CP濃度25 mg/L的降解情況。在這幾個pH值條件下，2-CP均可以降解，表明厭氧顆粒污泥對pH變化有很好的適應(yīng)性。在各pH值下，降解速度分別為： 本試驗受試污泥因試驗需要是在偏堿性條件下馴化的，說明厭氧顆粒污泥經(jīng)過一段時間的馴化，對堿性環(huán)境已有較好的適應(yīng)性，微生物可以較快的降解2-CP。2.4Fe3+對2-CP降解的影響圖5 Fe3+對2-CP降解的影響Fig.5 Effect of Fe3+to the degradation of 2-CP微量元素對于維持和增加微生物中活細胞的濃度及其酶活

12、性是非常必要的3。可溶性Fe3是微生物所需的最重要的微量元素之一4。本試驗考察了2-CP初始濃度40 mg/L，氯化鐵0mg/L、0.2mg/L、0.5mg/L、1.0mg/L（以FeCl36H2O計）時2-CP的降解情況。結(jié)果表明，最利于2-CP降解的氯化鐵濃度為0.5mg/L。0.2mg/L氯化鐵在反應(yīng)的前60h對2-CP降解也有明顯的促進作用；60h后，2-CP降解速度與沒投加氯化鐵的基本一致，可能是Fe3已被微生物利用幾乎殆盡。1.0mg/L氯化鐵濃度對2-CP降解不起什么作用。說明微量元素Fe3存在最佳的濃度范圍，使微生物具有最好的降解效果，過高或過低均不利于微生物發(fā)揮作用。2.5

13、2-CP的中間降解產(chǎn)物圖6.b 2-CP降解過程中高效液相色譜圖fig.6.b chromatogram standard sample of phenol and 2-CP2-CP during degradation圖6.a 2-CP降解過程中高效液相色譜圖fig.6.a chromatogram of 2-CP during degradation在2-CP降解的過程中，檢測到的2-CP中間降解產(chǎn)物見圖6.a。圖6.a為氯酚降解中間產(chǎn)物的高效液相色譜圖，出峰時間11.421min的物質(zhì)為2-CP，出峰時間2.506min和7.473min的物質(zhì)為2-CP的降解產(chǎn)物。圖6.b中，出峰時間為

14、7.572min、11.627min的物質(zhì)分別為苯酚和2-CP標準樣品。2-CP 7.473min的降解產(chǎn)物與標準物質(zhì)苯酚對照出峰時間基本相同，并根據(jù)氯酚類物質(zhì)厭氧降解還原脫氯的特性，可以確定2-CP 7.473min的降解產(chǎn)物即為苯酚。2.508min的降解產(chǎn)物經(jīng)氣相色譜確定為乙酸。3 結(jié)論3.1 2-CP存在吸附現(xiàn)象。外加碳源葡萄糖對2-CP的吸附有一定的抑制作用,會延緩其達到最大吸附的時間、降低吸附量，葡萄糖濃度越高，厭氧顆粒污泥對2-CP吸附量越低。3.2 經(jīng)過一段時間的馴化，厭氧顆粒污泥可以較快的降解2-CP。初始2-CP濃度為40mg/L、60mg/L、80mg/L、 100mg/L時，經(jīng)過一周時間，降解率為分別為100%、88.2、85.5、84.9。3.3 微量元素Fe3+過多過少均不利于厭氧污泥降解2-CP。本試驗條件下，0.5mg/LFeCl36H2O為微生物最佳利用濃度。3.4 厭氧顆粒污泥經(jīng)過馴化可以在pH8.34的條件下較快的降解2-CP。3.5 試驗中證實2-CP厭氧條件下還原脫氯為苯酚。參考文獻1 Z. ning, L. Fernandes and K. J. Kennedy . Chlorophenol sorption to anaerobic granules under dy