內(nèi)聚營養(yǎng)源SRB污泥固定化技術最佳污泥選擇的

內(nèi)聚營養(yǎng)源SRB污泥固定化技術最佳污泥選擇的研究摘要：本文以某污水廠的氧化溝污泥和剩余污泥為培養(yǎng)對象，經(jīng)厭氧馴化成以硫酸鹽還原菌（SRB）占優(yōu)的污泥。在pH值為6.0-7.0，最佳溫度為35℃，硫酸鹽濃度為4g/L時，剩余污泥固定化小球在反應時間為24h時，Zn(II)的進水濃度為400mg/L時，Zn(II)的去除率達到了100%，而氧化溝污泥固定化小球Zn(II)的去除率只有90%左右；剩余污泥固定化小球在反應時間為8h時，Cd（II）的進水濃度為500mg/L時，Cd（II）的去除率就達到了95％左右，而氧化溝污泥固定化小球Cd(II)的去除率不到80%。實驗結果表明剩余污泥是硫酸鹽還原菌污泥固定化技術的最佳污泥。

關鍵字：內(nèi)聚營養(yǎng)源硫酸鹽還原菌(SRB)污泥固定化技術最佳污泥生物法是通過生物有機體或其代謝產(chǎn)物與金屬離子之間的相互作用達到凈化廢水的目的，具有低成本、環(huán)境友好等優(yōu)點，日趨成為世界各國研究的焦點[1]。生物沉淀法主要是利用微生物代謝活動將廢水中的重金屬轉(zhuǎn)化為水不溶物而去除，所使用的微生物主要以硫酸鹽還原菌（SRB）為代表。厭氧條件下的SRB能還原硫酸鹽，將硫酸根轉(zhuǎn)化為硫氫根離子，使重金屬生成不溶的金屬硫化物沉淀而去除。同時，SRB具有處理重金屬種類多、處理徹底、處理潛力大等特點[2]，在礦山酸性廢水、電鍍廢水的治理方面得到了應用。El等人[3]利用SRB處理礦山酸性廢水（AMD），能100％去除廢水中的多種金屬離子。國內(nèi)中科院成都微生物[4]利用從電鍍污泥、廢水及下水道分離篩選出的高效凈化鉻SR復合功能菌，處理了電鍍含鉻廢水。固定化微生物技術[5-9]使得微生物經(jīng)固定化后，對有毒物質(zhì)的承受能力及降解能力都有明顯提高[10]，這項技術在實際應用中已很廣泛?！皟?nèi)聚營養(yǎng)源SRB污泥固定化技術處理重金屬廢水的研究”（國家自然科學基金的資助NO：50508044）這項技術就是將微生物技術和固定化技術相結合以達到更好的處理效果，其中硫酸鹽還原菌(SRB)污泥固定化技術[11,12]是將SRB被包裹在微生物絮體(或顆粒)內(nèi)，使SRB不易游離分散，用以來處理廢水，可以減少出水COD偏高，對重金屬離子的毒害等負面影響。在此基礎上，為了技術的完善性和準確性，選擇最佳的污泥作為固定化的前提條件尤顯重要。本文通過對氧化溝污泥和剩余污泥在Postgate’sC培養(yǎng)基[13]中進行厭氧改性培養(yǎng)，成功獲得了富含SRB的改性活性污泥。采用MPN法[14]分析改性活性污泥過程中微生物組成及分布比例的變化，更好地解釋了硫酸鹽還原菌(SRB)與產(chǎn)甲烷菌(MPB)相互競爭營養(yǎng)源的過程。同時，采用固定化技術包埋污泥小球，并探討了不同污泥小球還原硫酸根能力的不同，處理含鋅含鎘廢水效果的不同來確定了最佳污泥。實驗研究方法1.1實驗原料污泥：以長沙市某污水廠氧化溝污泥和剩余污泥，將氧化溝段的活性污泥自然沉降濃縮，去除雜質(zhì)及表面懸浮物。剩余活性污泥經(jīng)250目的篩子過濾，去除其顆粒物和雜質(zhì)以備用。培養(yǎng)基：硫酸鹽還原菌(Postgate’sCmedium){EMBEDEquation.3}0.5g/L；{EMBEDEquation.3}1.0g/L；{EMBEDEquation.3}0.06g/L；{EMBEDEquation.3}1.0g/L；{EMBEDEquation.3}0.01g/L；{EMBEDEquation.3}4.5g/L；{EMBEDEquation.3}0.06g/L；檸檬酸鈉0.3g/L；乳酸鈉3.5g/L；酵母浸膏1.0g/L；pH=7。廢水：自配模擬不同濃度的硫酸鹽廢水和含鋅含鎘廢水。1.2實驗方法（1）污泥的厭氧培養(yǎng)馴化：將實驗污泥加入SRB專屬一體培養(yǎng)基（Postgate’sC型培養(yǎng)基），密封后通入氮氣30min以排出水體和瓶中的殘余氧氣。然后將污泥瓶放入生化培養(yǎng)箱中37±1℃恒溫培養(yǎng)7天。（2）硫酸鹽還原菌的觀察：將硫酸鹽還原菌標本制樣，采用顯微鏡觀察拍照。（3）微生物的計數(shù)：三管最大可能數(shù)法（MPN）[14]1.3分析方法（1）硫酸鹽的測定：鉻酸鋇分光光度法[15]，波長為420nm。（2）重金屬鋅鎘離子含量的測定：原子吸收分光光度法[16]2結果與討論2.1厭氧污泥體系微生物的分布將氧化溝污泥和剩余污泥經(jīng)Postgate’sC培養(yǎng)基厭氧馴化后，污泥菌群中主要存在三類細菌[17]：硫酸鹽還原菌(SRB)、產(chǎn)甲烷菌(MPB)、發(fā)酵細菌(leavening)，通過MPN法測得其微生物分布。污泥經(jīng)厭氧馴化后，使硫酸鹽還原菌(SRB)占優(yōu)，在進水約為3g/l硫酸鹽廢水的過程中，COD/SO42-＜1.7[18],硫酸鹽還原菌生長占優(yōu)，有起初的優(yōu)勢，這種優(yōu)勢將一直保持。在48小時后，硫酸鹽還原菌的對數(shù)達到11.8，隨后數(shù)量減少；而發(fā)酵細菌(leavening)的對數(shù)在6附近徘徊，產(chǎn)甲烷菌(MPB)在與硫酸鹽還原菌競爭營養(yǎng)源過程中，嚴重受到抑制。硫酸鹽還原菌經(jīng)馴化后已開始就處于對數(shù)增長，隨之達到穩(wěn)定期，隨后因為營養(yǎng)源的消耗，硫酸鹽還原菌受抑制，數(shù)量減少。所以在馴化培養(yǎng)中應補足充分的營養(yǎng)源，使硫酸鹽還原菌一直占優(yōu)，為以后的實驗打下堅實的基礎。氧化溝污泥和剩余污泥經(jīng)培養(yǎng)馴化后的顯微鏡照片，可見污泥都成絮凝狀態(tài)，氧化溝污泥中的菌膠團聚集比較分散，大量的細菌都清晰可見。污泥在馴化改性的過程中，多種微生物菌群交織生長，膠團菌附著其上形成新生污泥，新生污泥逐漸成熟形成條狀、網(wǎng)狀污泥,形成更大的污泥絮凝體，表面多孔，更加有利于對細菌的吸附。剩余污泥中的顆粒污泥粒徑基本穩(wěn)定，形成穩(wěn)定菌群。2.2不同污泥培養(yǎng)馴化過程SRB對硫酸鹽的還原作用采用不同的污泥（氧化溝污泥和剩余污泥）在37±1℃的生化培養(yǎng)箱中加入Postgate’sC培養(yǎng)基培養(yǎng)馴化，每天取樣測其硫酸根離子的濃度。在37±1℃的生化培養(yǎng)箱中，SRB污泥經(jīng)7天時間的培養(yǎng)馴化，在相同的條件下，剩余污泥的硫酸鹽濃度由4.75g/L降到1.25g/L左右，氧化溝污泥的硫酸鹽濃度由4.5g/L左右下降到2.5g/L左右。兩種污泥中硫酸鹽都不斷的被還原，剩余污泥能把硫酸鹽濃度降到最低，其還原硫酸根離子的能力明顯高于氧化溝污泥。2.3不同污泥固定化小球☆還原硫酸根離子能力比較溫度的影響把經(jīng)培養(yǎng)馴化好的剩余污泥和氧化溝污泥按固定化包埋方法[19]制成固定化污泥小球，小球經(jīng)交聯(lián)，熟化，內(nèi)聚營養(yǎng)源，激活后進行還原硫酸鹽的實驗[20]。進水的初始濃度4g/L，固定化污泥小球取10g，進水為100ml，pH值為6.0-7.0，在不同溫度的恒溫振蕩水浴搖床中進行實驗。降到1.0g/L左右，在20℃、30℃時都達不到這樣的效果，只能將硫酸鹽由4.0g/L還原到1.5g/L左右，氧化溝污泥還原硫酸鹽的能力比剩余污泥要弱。由圖7、圖8、圖9得出剩余污泥還原的最佳溫度為35℃，內(nèi)聚營養(yǎng)源污泥固定化小球所用污泥選擇剩余污泥。進水初始濃度的影響從前面不同的溫度考察實驗可知，在溫度為35℃時無論是剩余污泥還是氧化溝污泥所得的固定化小球還原硫酸鹽的能力都是最好的。故以下的實驗采用的溫度為35℃，固定化污泥小球取10g，進水取100mL，pH值為6.0-7.0，在恒溫振蕩水浴搖床中進行實驗，每天按時取樣?？梢钥闯鲅趸瘻衔勰喙潭ɑ∏蛟?天時間內(nèi)對硫酸鹽的去除率最高也不到80%，其中1g/L的硫酸鹽進水時，去除率可達70%以上，2g/L，3g/L，4g/L的硫酸鹽進水時硫酸鹽的去除率都低于70%。從圖11可看到剩余污泥固定化小球?qū)α蛩猁}的去除率在進水硫酸鹽為1g/L時可以達到80%以上?？偟膩砜词切∏蛸|(zhì)量固定，在35℃時進水的硫酸鹽濃度越低去除率越高。考慮本項目要求高濃度硫酸鹽來繁殖硫酸鹽還原菌，為后面的重金屬去除打好基礎，選擇4.0g/L硫酸鹽進水濃度。2.4不同污泥SRB固定化小球處理高濃度重金屬廢水的效果含鋅廢水用硫酸鹽還原菌處理含鋅廢水的研究已比較廣泛[21],但把SRB固定化用以來處理高濃度含鋅廢水的研究甚少。本實驗研究基于此基礎上進行的。采用250mL的錐型瓶若干，進水廢水為100mL，不同污泥固定化小球為10g，在溫度為35℃，pH值為6.0-7.0，在恒溫振蕩水浴搖床中進行高濃度含鋅廢水處理的實驗。在同等實驗條件下，氧化溝污泥SRB固定化小球在進水濃度為400mg/L，時間為24h時，Zn(II)的去除率能達到90%以上，在進水濃度為600mg/L，800mg/L，..1000mg/L時，Zn(II)去除率都低于90%。剩余污泥SRB固定化小球在進水濃為400mg/L，600mg/L，800mg/L，1000mg/L時，Zn(II)的去除率能達到90%以上，在反應時間為12h，進水濃度為400mg/L時去除率就達到了90％以上，在反應時間為24h時，進水濃度為400mg/L時Zn(II)的去除率達到了100%。由以上的結果可知，剩余污泥的內(nèi)聚營養(yǎng)源SRB固定化小球處理高濃度含鋅廢水比氧化溝污泥內(nèi)聚營養(yǎng)源SRB固定化小球的處理效果要好，去除率要高。含鎘廢水采用250mL的錐型瓶若干，進水廢水為100mL，不同污泥固定化小球為10g，溫度為35℃，pH值為6.0-6.5，在恒溫振蕩水浴搖床中進行含鎘廢水處理的實驗。氧化溝污泥SRB固定化小球處理含鎘廢水在反應時間為8h時，進水濃度為200mg/L，Cd（II）的去除率達90%以上，而在進水濃度為300mg/L、400mg/L、500mg/L時Cd（II）的去除率在80％左右。在反應時間為16h，不同的進水濃度為200mg/L、300mg/L、400mg/L、500mg/L時Cd（II）的去除率都達95％左右。剩余污泥SRB固定化小球處理含鎘廢水在反應時間為4h，進水濃度為200mg/L時，Cd（II）的去除率就達到了85％以上，之后隨時間的增長，去除率一直上升，在反應時間為16h時Cd（II）的去除率就達到了98％左右。在反應時間8h時，進水濃度為200mg/L、500mg/L時，Cd（II）..的去除率就達到了95％以上，進水濃度為300mg/L、400mg/L時，Cd（II）的去除率達到了85％左右。剩余污泥固定化小球在反應時間為8h時，Cd（II）的進水濃度為500mg/時Cd（II）的去除率就達到了95％左右，而氧化溝污泥固定化小球Cd(II)的去除率不到80%。從以上的圖14，圖15可知，剩余污泥的內(nèi)聚營養(yǎng)源SRB固定化小球處理高濃度含鎘廢水比氧化溝污泥內(nèi)聚營養(yǎng)源SRB固定化小球的處理效果要好，去除率要高。3結論1）通過在氧化溝污泥和剩余污泥中加入Postgate’sC培養(yǎng)基，在厭氧條件下馴化培養(yǎng)出以硫酸鹽還原菌(SRB)占優(yōu)的菌群，在進水約為3g/l硫酸鹽廢水的過程中，COD/SO42-＜1.7,硫酸鹽還原菌生長占優(yōu)，有起初的優(yōu)勢，這種優(yōu)勢將一直保持?？疾炝搜趸瘻衔勰嗪褪Ｓ辔勰鄥捬躞w系微生物的分布，發(fā)現(xiàn)剩余污泥中硫酸鹽還原菌的數(shù)目多于氧化溝污泥。2）在37±1℃的生化培養(yǎng)箱中經(jīng)7天時間的培養(yǎng)馴化，在相同的條件下，剩余污泥的硫酸鹽濃度由4.75g/L降到1.25g/L左右，而氧化溝污泥的硫酸鹽濃度由4.5g/L只能下降到2.5g/L左右。3）在pH值為6.0-7.0時，考察不同的溫度不同的進水初始濃度，比較剩余污泥固定化小球和氧化溝污泥固定