CN110683637A - 一种以苯酚为诱导物驯化可降解2-氯苯酚的好氧微生物的方法 - Google Patents

一种以苯酚为诱导物驯化可降解2-氯苯酚的好氧微生物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及污水生物处理领域，特别涉及一种以苯酚为诱导物驯化可降解2‑氯苯酚的好氧微生物的方法。该方法包括：启动SBR反应器，在SBR反应器中接种活性污泥；第一驯化阶段，为期20～25天，只引入含有苯酚的水，苯酚的浓度由0～10mg/L升至35～45mg/L，直至微生物对苯酚的降解量达到最大；第二驯化阶段，将水中苯酚的浓度降至15～25mg/L并维持该浓度，引入含有2‑氯苯酚的水，2‑氯苯酚的浓度由0～10mg/L升至35～55mg/L。该方法既保证了在较短的时间内获得以苯酚为碳源的微生物，又加快了微生物对2‑氯苯酚的适应时间，提高了降解能力，对处理含酚废水具有重要的指导意义。

Description

一种以苯酚为诱导物驯化可降解2-氯苯酚的好氧微生物的 方法
技术领域
本发明涉及污水生物处理领域，特别涉及一种以苯酚为诱导物驯化可降解2-氯苯酚的好氧微生物的方法。
背景技术
氯酚类化合物是一种毒性大、难处理并且有良好的热稳定性的有机污染物，被美国环保署列位优先控制污染物。其中，2-氯苯酚作为一种典型的单氯酚，普遍应用于工业生产过程中，而因此排放的含酚类化合物的废水，成为了一种典型的高污染源。2-氯苯酚的毒性大，可处理性差，常见的的处理方法有物理法、化学法、电化学方法和生化方法。生化法作为一种价格低廉，可操作性强的处理方法，成为优先选择的处理方法。用微生物方法降解高毒性有机物的关键是驯化具有高效降解能力的微生物菌群。
共代谢作为一种微生物驯化方法得到广泛的应用。而实施共代谢技术的关键就是找到共代谢基质，良好的共代谢基质具有快速诱导微生物产生降解目标污染物的降解酶，是目标污染物得到快速降解。普通共基质碳源不利于诱导微生物产生降解目标污染物的降解酶。
苯酚，作为一种低毒性，广泛存在的有机物，容易获得，并且与2-氯苯酚具有结构上的相似，能够作为诱导物降解高毒性的2-氯苯酚。目前有报道采用苯酚作为共代谢基质、利用光合细菌对2-氯苯酚生物降解的技术，但降解效果并不理想。如董怡华于2011年发表的《共代谢条件下光合细菌对2-氯苯酚的生物降解》中指出：以苯酚作为共代谢基质时，对光合细菌降解2-CP没有明显的促进作用。这可能是由于苯酚同时也是一种具有较强毒性的污染物，对细菌的生长会产生抑制作用。
SBR是序列间歇式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor)，一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。目前，以SBR反应器作为主体驯化装置降解2-氯苯酚水平还有待进一步提高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种以苯酚为诱导物驯化可降解2-氯苯酚的好氧微生物的方法。该方法既保证了在较短的时间内获得以苯酚为碳源的微生物，又加快了微生物对2-氯苯酚的适应时间，提高了降解能力，对处理含酚废水具有重要的指导意义。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种以苯酚为诱导物驯化可降解2-氯苯酚的好氧微生物的方法，包括如下步骤：
启动SBR反应器：在SBR反应器中接种活性污泥；
第一驯化阶段：为期20～25天，只引入含有苯酚的水，苯酚的浓度由0～10mg/L升至35～45mg/L，直至微生物对苯酚的降解量达到最大；
第二驯化阶段：将水中苯酚的浓度降至15～25mg/L并维持该浓度，引入含有2-氯苯酚的水，2-氯苯酚的浓度由0～10mg/L升至35～55mg/L，直至系统排水检测不到2-氯苯酚。
作为优选，活性污泥为城镇污水处理厂二次沉淀池的活性污泥。
作为优选，活性污泥的接种浓度为5000～8000mg/L。
优选地，第一驯化阶段为：为期20天，只引入含有苯酚的水，苯酚的浓度由10mg/L升至40mg/L。
在本发明中，苯酚的浓度由10mg/L升至40mg/L的方式为：浓度以梯度形式升高，每个梯度升高10mg/L。
优选地，第二驯化阶段为：将水中苯酚的浓度降至20mg/L并维持该浓度，引入含有2-氯苯酚的水，2-氯苯酚的浓度由10mg/L升至50mg/L。
在本发明中，2-氯苯酚的浓度由10mg/L升至50mg/L的方式为：浓度以梯度形式升高，每个梯度升高10mg/L。
作为优选，SBR反应器的排水比为50％。
作为优选，第一驯化阶段还包括如下步骤：系统每天排泥，维持活性污泥浓度为5000mg/L～8000mg/L。
作为优选，第二驯化阶段还包括如下步骤：系统每天排泥，使系统污泥龄维持20～30天，维持活性污泥浓度为5000mg/L～8000mg/L。
作为优选，第一驯化阶段或第二驯化阶段期间，开启SBR反应器的搅拌装置，维持SBR反应器内溶解氧含量为4～5mg/L。
作为优选，第一驯化阶段或第二驯化阶段期间，SBR反应器一天运行两个周期，水力停留时间为20～24小时。
作为优选，第一驯化阶段，接种污泥对苯酚没有降解能力，为了延长活性污泥与苯酚的接触时间，SBR反应器的水力停留时间为24小时。
作为优选，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，SBR反应器的水力停留时间为20小时。
本发明提供了一种以苯酚为诱导物驯化可降解2-氯苯酚的好氧微生物的方法。该方法包括：启动SBR反应器，在SBR反应器中接种活性污泥；第一驯化阶段，为期20～25天，只引入含有苯酚的水，苯酚的浓度由0～10mg/L升至35～45mg/L，直至微生物对苯酚的降解量达到最大；第二驯化阶段，将水中苯酚的浓度降至15～25mg/L并维持该浓度，引入含有2-氯苯酚的水，2-氯苯酚的浓度由0～10mg/L升至35～55mg/L，直至系统排水检测不到2-氯苯酚。本发明具有的技术效果为：
(1)本发明以苯酚作为共代谢诱导碳源，以SBR反应器作为主体驯化装置，驯化可降解2-氯苯酚的好氧微生物。分两阶段驯化：第一阶段，先驯化活性污泥以苯酚为碳源；第二阶段：维持第一阶段进水的同时，添加2-氯苯酚。第一阶段驯化的微生物可以以苯酚作为碳源，由于苯酚和2-氯苯酚是结构类似物，因此，在第二阶段，微生物可以迅速适应2-氯苯酚，用较短的时间，可以降解更高的2-氯苯酚。这种方式避免了直接驯化降解2-氯苯酚时间长，降解浓度低的缺点。
(2)本发明接种种泥为污水处理厂的二沉池活性污泥，取材方便，不需要添加任何菌剂，即可获得较高降解能力的微生物。
(3)本发明选取苯酚作为共代谢碳源，增加了2-氯苯酚的可生化性。主要是因为，苯酚作为低毒性有机物，可以被微生物充分利用，可以为微生物提供充足的碳源。
(4)本发明中选用的苯酚，大量存在于含酚废水中，不用单独投加，既节省了成本，又可以去除环境中的苯酚。
附图说明
图1为实施例1中，驯化微生物以苯酚作为碳源，表示苯酚的进出水浓度和降解量；
图2为实施例1中，以苯酚为碳源的微生物对2-氯苯酚的驯化曲线，表示2-氯苯酚的进出水浓度和降解量；
图3实施例2中，不加其他碳源的驯化曲线，表示2-氯苯酚的进出水浓度和降解量。
具体实施方式
本发明公开了一种以苯酚为诱导物驯化可降解2-氯苯酚的好氧微生物的方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
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-氯苯酚的配水和含有苯酚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反应器排出。
本发明的方法步骤为：
(1)启动SBR反应器：接种污泥为城镇污水处理厂二次沉淀池的活性污泥，种泥用自来水清洗，去除杂质，接种在SBR中，保持污泥浓度为5000～8000mg/L之间；
(2)运行时调节操作如下：
第一阶段：为期0～20天，驯化系统只添加苯酚的配水，浓度由低到高投加，即，0mg/L～40mg/L，当SBR出水检测不到苯酚时，即获得了可降解苯酚的活性污泥；第二阶段：苯酚浓度逐渐降低，由40mg/L逐渐降到20mg/L，同时，引入含2-氯苯酚的配水，浓度由低到高，即，0-50mg/L，至系统排水检测不到2-氯苯酚，标志着驯化过程完毕，系统进入稳定运行阶段。
第一驯化阶段，系统排放活性污泥，污泥浓度维持5000～8000mg/L左右，投加苯酚浓度为0～40mg/L；在第二运行阶段进行排泥，使系统污泥龄(SRT)维持20～30天，污泥浓度维持5000～8000mg/L左右；第二阶段，体系内维持苯酚浓度为20mg/L左右，保证微生物正常的碳源供应，2-氯苯酚的投加浓度10mg/L～50mg/L，以梯度形式添加，每个梯度增加10mg/L。
SBR排水比50％；第一驯化阶段，系统每天排泥，维持活性污泥浓度为5000mg/L～8000mg/L；第二阶段，使系统污泥龄(SRT)维持20～30天，污泥浓度继续维持在5000mg/L～8000mg/L左右。
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4～5mg/L。
SBR反应器一天运行两个周期，总的水力停留时间(HRT)为18～20小时。
本发明提供的以苯酚为诱导物驯化可降解2-氯苯酚的好氧微生物的方法中所用仪器或试剂均可由市场购得。
下面结合实施例，进一步阐述本发明：
实施例1：
1)启动SBR反应器：接种污泥为城镇污水处理厂二次沉淀池的活性污泥，种泥用自来水清洗，去除杂质，接种在SBR中，保持污泥浓度为5000～8000mg/L之间；
2)运行时调节操作如下：
2.1)第一阶段：为期0～20天，驯化系统只添加苯酚的配水，浓度由低到高投加，即，0mg/L～40mg/L，当SBR出水检测不到苯酚时，即获得了可降解苯酚的活性污泥；第二阶段：苯酚浓度逐渐降低，由40mg/L逐渐降到20mg/L，同时，引入含2-氯苯酚的配水，浓度由低到高，即，0-50mg/L，至系统排水检测不到2-氯苯酚，标志着驯化过程完毕，系统进入稳定运行阶段。
2.2)SBR排水比50％；第一驯化阶段，系统每天排泥，维持活性污泥浓度为5000mg/L～8000mg/L；第二阶段，使系统污泥龄(SRT)维持20～30天，污泥浓度继续维持在5000mg/L～8000mg/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4～5mg/L之间。
2.4)SBR反应器每天设置两个周期，均由自动控制器控制。在第一驯化阶段，接种污泥对苯酚没有降解能力，为了延长活性污泥与苯酚的接触时间，SBR反应器的水力停留时间为24小时，苯酚降解量见表1，驯化曲线如图1。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20小时。驯化期间分别检测进、出水苯酚和2-氯苯酚的降解量(结果见表2)，结果如图2所示，稳定运行之后，2-氯苯酚的降解量为50mg/L。
表1第一驯化阶段苯酚降解量
Figure BDA0002232608940000061
表2第二驯化阶段2-氯苯酚降解量
Figure BDA0002232608940000062
Figure BDA0002232608940000071
Figure BDA0002232608940000081
对比例1：
本实施方式与实施例1不同之处在于，实施一阶段培养过程，只添加2-氯苯酚。分别检测进、出水2-氯苯酚和2-氯苯酚的降解量(结果见表3)。结果如图3所示，稳定运行之后，2-氯苯酚的降解量为27.2mg/L。
表3 2-氯苯酚降解量
Figure BDA0002232608940000091
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种以苯酚为诱导物驯化可降解2-氯苯酚的好氧微生物的方法，其特征在于，包括如下步骤：
启动SBR反应器：接种活性污泥；
第一驯化阶段：为期20～25天，引入含有苯酚的水，苯酚的浓度由0～10mg/L升至35～45mg/L；
第二驯化阶段：将水中苯酚的浓度降至15～25mg/L，引入含有2-氯苯酚的水，2-氯苯酚的浓度由0～10mg/L升至35～55mg/L。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活性污泥为城镇污水处理厂二次沉淀池的活性污泥。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活性污泥的接种浓度为5000～8000mg/L。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一驯化阶段为：为期20天，引入含有苯酚的水，苯酚的浓度由10mg/L升至40mg/L。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二驯化阶段为：将水中苯酚的浓度降至20mg/L，引入含有2-氯苯酚的水，2-氯苯酚的浓度由10mg/L升至50mg/L。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SBR反应器的排水比为50％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一驯化阶段还包括如下步骤：系统每天排泥，维持活性污泥浓度为5000mg/L～8000mg/L。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二驯化阶段还包括如下步骤：系统每天排泥，使系统污泥龄维持20～30天，维持活性污泥浓度为5000mg/L～8000mg/L。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一驯化阶段或所述第二驯化阶段期间，开启SBR反应器的搅拌装置，维持SBR反应器内溶解氧含量为4～5mg/L。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一驯化阶段或所述第二驯化阶段期间，SBR反应器一天运行两个周期，水力停留时间为20～24小时。
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