CN109502745A - 一种快速驯化可降解2,4,6-三氯酚的微生物的方法 - Google Patents

一种快速驯化可降解2,4,6-三氯酚的微生物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于共代谢技术的快速驯化可降解2,4,6‑三氯酚的微生物的方法，属于污水生物处理技术领域。本发明将SBR作为主体反应装置，接种城镇污水处理厂二次沉淀池活性污泥，并采用两阶段方式驯化，即，先引入含2,4,6‑三氯酚的污水进入SBR进行曝气驯化，获得具有一定降解能力的活性污泥，再将蔗糖作为共基质有机碳源，引入SBR反应器曝气驯化，最终获得了具有较高降解2,4,6‑三氯酚能力的好氧活性污泥。本发明采用的两阶段驯化方法既保证了在较短的时间内获得具有较高2,4,6‑三氯酚降解能力的微生物，又降低了能源消耗，对处理含酚废水具有指导意义。

Description

一种快速驯化可降解2,4,6-三氯酚的微生物的方法
技术领域
本发明属于污水生物处理领域，特别的涉及一种基于共代谢技术的快速驯化降解2,4,6-三氯酚的微生物的方法，该方法可用于环境中含2,4,6-三氯酚废水的处理。
背景技术
三氯酚在工业中主要用于生产染料中间体、杀虫剂和防腐剂等产品。由于不达标排放，常出现在焦化、印染、木材防腐等行业中的废水中，并已在自然水体中检测到三氯酚的存在。2,4,6-三氯酚作为一种典型的、应用广泛的工业原料，对人体及水生动植物具有“三致”效应，属于有毒有机污染物，已被美国环保署列为优先控制污染物。因而对含酚废水的处理已引起人们普遍的关注。目前，对含酚废水的处理主要分为物化法、化学法和生化法三大类，其中生化法是相对经济和可行的处理方法，但2,4,6-三氯酚的毒性对微生物存在抑制和毒害作用，因此，简单的生物处理方法对三氯酚的去除依然存在不彻底的现象。
目前，共代谢作为一种可以有效去除有毒污染物的生化技术，已经广泛应用于废水处理中。共代谢指的是微生物在无法快速或者降解有毒有机物情况下，投加一种或多种能够被微生物快速降解或利用的无害有机物到降解体系中，这种有机物可以与有毒有机物共同被微生物降解矿化，最终达到快速去除有毒有机物的方法。这种无害有机物被称作共代谢碳源，它不仅可以解决微生物降解有毒有机物时有机碳源不足的问题，还可以提高微生物对有毒有机物的耐受能力，提高处理系统的稳定性，最终达到高效去除目标污染物的效果。但是，传统的基于共代谢技术的驯化方法不仅系统启动时间长、处理污染物浓度低，而且不利于规模化处理含酚废水。因此，若能解决传统共代谢技术在驯化体系中启动时间长，降解能力有限的问题，则可以为处理含有毒有机物废水提供有力的技术支持。
本发明以蔗糖为共代谢有机碳源，以SBR反应器作为主体驯化装置，驯化可降解2,4,6-三氯酚的好氧微生物。
发明内容
本发明针对传统共代谢技术在驯化处理有毒有机物时系统启动时间长，降解能力不足的问题，提供了一种快速驯化降解2,4,6-三氯酚的微生物的方法。
本发明采用配水作为SBR反应器的反应进水。配水在驯化装置中的流程为：含有2,4,6-三氯酚的配水和含有蔗糖的配水通过蠕动泵泵入SBR反应器，经过微生物好氧降解之后，排水由SBR反应器排水口流出，通过蠕动泵泵入集水水箱。
本发明的方法步骤为：
(1)启动SBR反应器：本系统的接种污泥为城镇污水处理厂二次沉淀池的污泥，接种后使SBR反应器的污泥浓度维持在4000～5000mg/L之间；
(2)运行时调节操作如下：
第一阶段：为期0～36天，驯化系统只引入含有2,4,6-三氯酚的配水，且2,4,6-三氯酚由低浓度向高浓度投加，即，10mg/L～80mg/L，每个浓度投加之后，当出水检测不到2,4,6-三氯酚时，在提高2,4,6-三氯酚进水浓度，直至微生物对氯酚的降解量达到最大，表示第一阶段驯化完毕；第二阶段：维持第一阶段驯化完毕时进水的同时，开始引入蔗糖配水，使SBR反应器内微生物可以逐渐将蔗糖作为共代谢有机碳源，至系统排水检测不到2,4,6-三氯酚，标志着驯化过程完毕，系统进入稳定运行阶段。
SBR反应器在运行过程中的排水比为50％；第一驯化阶段，系统不排放活性污泥，在第二运行阶段开始进行排泥，使系统污泥龄(SRT)维持30～35天，污泥浓度维持4000～5000mg/L左右；第二阶段，体系内蔗糖浓度为268mg/L-536mg/L。
驯化期间，开启搅拌，使SBR反应器内处于完全混合状态，并调节气体流量计，维持SBR反应器内溶解氧1～2mg/L。
SBR反应器一天运行两个周期，总的水力停留时间(HRT)为16～20小时。
本发明所述的一种快速驯化可降解2,4,6-三氯酚的微生物方法，具有以下特点：
(1)两阶段驯化：即先驯化活性污泥具有降解2,4,6-三氯酚的能力，然后选取蔗糖作为共代谢有机碳源，实施第二阶段驯化。在第一阶段，配水中只有2,4,6-三氯酚可以使系统迅速筛选和驯化出具有2,4,6-三氯酚降解能力的微生物，排除共代谢有机碳源的干扰，这种两阶段驯化过程克服了同时添加蔗糖和2,4,6-三氯酚而造成活性污泥只降解易于降解的蔗糖，而不能降解2,4,6-三氯酚，使驯化时间长，2,4,6-三氯酚降解能力低的缺点。
(2)本发明在培养出具有降解2,4,6-三氯酚能力的微生物之后，缩短SBR曝气反应时间，一方面避免了微生物因为长时间曝气而造成污泥自溶，对2,4,6-三氯酚降解能力降低的现象。另一方面，减少水力停留时间(SRT)可减少能源消耗。
(3)本发明在驯化阶段维持溶解氧在1～2mg/L左右，既维持了系统的好氧状态，又有效减少了高曝气作用而造成的2,4,6-三氯酚的吹脱作用，减少了污染转移。
(4)本发明中驯化具有降解2,4,6-三氯酚能力的微生物需要40天左右，并且可以降解2,4,6-三氯酚的浓度最高为72mg/L左右，远远超过实际污水中三氯酚的浓度，因此，本发明具有驯化速度快，降解量大的优点。
(5)本发明以蔗糖作为共基质有机碳源，不仅可以改善活性污泥性状，还可以提高微生物对2,4,6-三氯酚的抗冲击性能。
附图说明
图1为快速驯化具有2,4,6-三氯酚降解能力的好氧微生物的方法的装置的结构示意图。
图中1为人工配水水箱、2为有机碳源水箱、3为SBR生物反应器、4为集水箱、1.1，1.2和3.7为蠕动泵、3.1为SBR生物反应器进水口、3.4为SBR生物反应器出水口、3.5为气体流量计、2.2为曝气头、3.6为空气泵、3.3为搅拌桨。
图2为实施例1、实施例2、实施例3、实施例4所对应的培养曲线，表示2,4,6-三氯酚进、出水含量和降解量。其中：(a)实施例1微生物对2,4,6-三氯酚的培养曲线；(b)实施例2微生物对2,4,6-三氯酚的培养曲线；(c)实施例3微生物对2,4,6-三氯酚的培养曲线；(d)实施例4微生物对2,4,6-三氯酚的培养曲线。
具体实施方式：
下面结合本发明的驯化装置和实施例对驯化方案做具体说明，但本发明并不限于以下实施例。
驯化系统如图1所示，SBR反应器由有机玻璃制成，有效容积为3L。进水在系统的流经顺序为：取自城市污水处理厂二次沉淀池的活性污泥被接种在SBR反应器(3)，含有2,4,6-三氯酚和蔗糖的人工配水从配水水箱(1)和有机碳源水箱(2)由蠕动泵(1.1、2.1)泵入SBR生物反应器，气体流量计(3.5)调节空气进入曝气头(3.2)，为SBR反应器提供溶解氧，经过生化反应，排水经过蠕动泵泵入集水水箱(4)。
实施例1：
1)启动SBR反应器：本系统的接种污泥为城镇污水处理厂二次沉淀池的污泥，接种后使SBR反应器的污泥浓度维持在4000～5000mg/L之间。
2)运行时调节操作如下：
2.1)第一阶段：0～36天，驯化系统只引入含有2,4,6-三氯酚的配水，且2,4,6-三氯酚按梯度浓度投加，即，从10mg/L依次递增到80mg/L，每个浓度投加之后，出水检测不到2,4,6三氯酚，直至微生物对氯酚的降解量达到最大，表示第一阶段驯化完毕；第二阶段：36～40天，维持第一阶段进水的同时，开始引入蔗糖配水，蔗糖浓度为268mg/L，使SBR反应器内微生物可以逐渐将蔗糖作为共代谢有机碳源，至系统排水检测不到2,4,6-三氯酚，标志着驯化过程完毕，系统进入稳定运行阶段。
2.2)SBR反应器在运行过程中的排水比为50％；第一驯化阶段，系统不排放活性污泥，在第二运行阶段开始之后开始排泥，使系统污泥龄(SRT)维持30～35天，污泥浓度维持4000～5000mg/L左右。
2.3)驯化期间，开启搅拌装置，使SBR反应器内处于完全混合状态；调节气体流量计，维持SBR反应器内溶解氧在1～2mg/L之间。
2.4)SBR反应器每天设置两个周期(每一周期包括进水，曝气，沉淀，闲置)，均由自动控制器控制。在第一驯化阶段，接种污泥对2,4,6-三氯酚没有降解能力，为了延长活性污泥与2,4,6-三氯酚的接触时间，SBR反应器的水力停留时间为20小时。在第二驯化阶段，为了避免污泥自溶而引起的降解能力的下降，将SBR反应器水利停留时间为16小时。驯化期间分别检测进、出水2,4,6-三氯酚和2,4,6-三氯酚的降解量，结果如图2(a)所示，稳定运行之后，2,4,6-三氯酚的降解量为72mg/L。
实施例2：
本实施方式与实施例1不同之处在于进水蔗糖浓度为357mg/L。分别检测进、出水2,4,6-三氯酚和2,4,6-三氯酚的降解量。结果如图2(b)所示，稳定运行之后，2,4,6-三氯酚的降解量为47mg/L。
实施例3：
本实施方式与实施例1不同之处在于进水蔗糖浓度为447mg/L。分别检测进、出水2,4,6-三氯酚和2,4,6-三氯酚的降解量。结果如图2(c)所示，稳定运行之后，2,4,6-三氯酚的降解量为35mg/L。
实施例4：
本实施方式与实施例1不同之处在于进水蔗糖浓度为536mg/L。分别检测进、出水2,4,6-三氯酚和2,4,6-三氯酚的降解量。结果如图2(d)所示，稳定运行之后，2,4,6-三氯酚的降解量为25mg/L。
实施例1-4之间的比较结果说明蔗糖的不同进水浓度，对驯化系统中微生物对2,4,6-三氯酚的降解量和驯化时间有显著影响。在驯化系统稳定运行之后，系统的出水COD在30～50mg/L，出水中未检测到2,4,6-三氯酚。

Claims (4)

1.一种快速驯化可降解2,4,6-三氯酚的微生物方法，其特征在于，按照下述步骤进行：
(1)启动SBR反应器：本系统的接种污泥为城镇污水处理厂二次沉淀池的污泥，接种后使SBR反应器的污泥浓度维持在4000～5000mg/L之间；
(2)运行时调节操作如下：
第一阶段：为期0～36天，驯化系统只引入含有2,4,6-三氯酚的配水，且2,4,6-三氯酚由低浓度向高浓度投加，即，10mg/L～80mg/L，每个浓度投加之后，当出水检测不到2,4,6-三氯酚时，在提高2,4,6-三氯酚进水浓度，直至微生物对氯酚的降解量达到最大，表示第一阶段驯化完毕；第二阶段：维持第一阶段驯化完毕时进水的同时，开始引入蔗糖配水，使SBR反应器内微生物可以逐渐将蔗糖作为共代谢有机碳源，至系统排水检测不到2,4,6-三氯酚，标志着驯化过程完毕，系统进入稳定运行阶段。
2.按照权利要求1所述的一种快速驯化可降解2,4,6-三氯酚的微生物方法，其特征在于，
SBR反应器在运行过程中的排水比为50％；第一驯化阶段，系统不排放活性污泥，在第二运行阶段开始进行排泥，使系统污泥龄(SRT)维持30～35天，污泥浓度维持4000～5000mg/L左右；第二阶段，体系内蔗糖浓度为268mg/L-536mg/L。
3.按照权利要求1所述的一种快速驯化可降解2,4,6-三氯酚的微生物方法，其特征在于，驯化期间，开启搅拌，使SBR反应器内处于完全混合状态，并调节气体流量计，维持SBR反应器内溶解氧1～2mg/L。
4.按照权利要求1所述的一种快速驯化可降解2,4,6-三氯酚的微生物方法，其特征在于，SBR反应器一天运行两个周期，总的水力停留时间(HRT)为16～20小时。
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