內(nèi)聚營養(yǎng)源SRB污泥固定化技術(shù)最佳污泥選擇的

內(nèi)聚營養(yǎng)源SRB污泥固定化技術(shù)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(yīng)時間為24h時，Zn(II)的進(jìn)水濃度為400mg/L時，Zn(II)的去除率達(dá)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(yīng)時間為8h時，Cd（II）的進(jìn)水濃度為500mg/L時，Cd（II）的去除率就達(dá)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明剩余污泥是硫酸鹽還原菌污泥固定化技術(shù)的最佳污泥。

關(guān)鍵字：內(nèi)聚營養(yǎng)源硫酸鹽還原菌(SRB)污泥固定化技術(shù)最佳污泥生物法是通過生物有機(jī)體或其代謝產(chǎn)物與金屬離子之間的相互作用達(dá)到凈化廢水的目的，具有低成本、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，日趨成為世界各國研究的焦點(diǎn)[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(diǎn)[2]，在礦山酸性廢水、電鍍廢水的治理方面得到了應(yīng)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(fù)合功能菌，處理了電鍍含鉻廢水。固定化微生物技術(shù)[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(xiàng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中已很廣泛。“內(nèi)聚營養(yǎng)源SRB污泥固定化技術(shù)處理重金屬廢水的研究”（國家自然科學(xué)基金的資助NO：50508044）這項(xiàng)技術(shù)就是將微生物技術(shù)和固定化技術(shù)相結(jié)合以達(dá)到更好的處理效果，其中硫酸鹽還原菌(SRB)污泥固定化技術(shù)[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(fù)面影響。在此基礎(chǔ)上，為了技術(shù)的完善性和準(zhǔn)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(jìn)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(shù)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(shí)驗(yàn)研究方法1.1實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)方法（1）污泥的厭氧培養(yǎng)馴化：將實(shí)驗(yàn)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?dú)?0min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(biāo)本制樣，采用顯微鏡觀察拍照。（3）微生物的計(jì)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(jié)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(xì)菌[17]：硫酸鹽還原菌(SRB)、產(chǎn)甲烷菌(MPB)、發(fā)酵細(xì)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(jìn)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(dá)到11.8，隨后數(shù)量減少；而發(fā)酵細(xì)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(yán)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(dá)到穩(wěn)定期，隨后因?yàn)闋I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(yīng)補(bǔ)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(shí)驗(yàn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。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(tuán)聚集比較分散，大量的細(xì)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(tuán)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(xì)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(jìn)行還原硫酸鹽的實(shí)驗(yàn)[20]。進(jìn)水的初始濃度4g/L，固定化污泥小球取10g，進(jìn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)。降到1.0g/L左右，在20℃、30℃時都達(dá)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(jìn)水初始濃度的影響從前面不同的溫度考察實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)采用的溫度為35℃，固定化污泥小球取10g，進(jìn)水取100mL，pH值為6.0-7.0，在恒溫振蕩水浴搖床中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每天按時取樣。可以看出氧化溝污泥固定化小球在5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(jìn)水時，去除率可達(dá)70%以上，2g/L，3g/L，4g/L的硫酸鹽進(jìn)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(jìn)水硫酸鹽為1g/L時可以達(dá)到80%以上。總的來看是小球質(zhì)量固定，在35℃時進(jìn)水的硫酸鹽濃度越低去除率越高?？紤]本項(xiàng)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(chǔ)，選擇4.0g/L硫酸鹽進(jìn)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(shí)驗(yàn)研究基于此基礎(chǔ)上進(jìn)行的。采用250mL的錐型瓶若干，進(jìn)水廢水為100mL，不同污泥固定化小球?yàn)?0g，在溫度為35℃，pH值為6.0-7.0，在恒溫振蕩水浴搖床中進(jìn)行高濃度含鋅廢水處理的實(shí)驗(yàn)。在同等實(shí)驗(yàn)條件下，氧化溝污泥SRB固定化小球在進(jìn)水濃度為400mg/L，時間為24h時，Zn(II)的去除率能達(dá)到90%以上，在進(jìn)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(jìn)水濃為400mg/L，600mg/L，800mg/L，1000mg/L時，Zn(II)的去除率能達(dá)到90%以上，在反應(yīng)時間為12h，進(jìn)水濃度為400mg/L時去除率就達(dá)到了90％以上，在反應(yīng)時間為24h時，進(jìn)水濃度為400mg/L時Zn(II)的去除率達(dá)到了100%。由以上的結(jié)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(jìn)水廢水為100mL，不同污泥固定化小球?yàn)?0g，溫度為35℃，pH值為6.0-6.5，在恒溫振蕩水浴搖床中進(jìn)行含鎘廢水處理的實(shí)驗(yàn)。氧化溝污泥SRB固定化小球處理含鎘廢水在反應(yīng)時間為8h時，進(jìn)水濃度為200mg/L，Cd（II）的去除率達(dá)90%以上，而在進(jìn)水濃度為300mg/L、400mg/L、500mg/L時Cd（II）的去除率在80％左右。在反應(yīng)時間為16h，不同的進(jìn)水濃度為200mg/L、300mg/L、400mg/L、500mg/L時Cd（II）的去除率都達(dá)95％左右。剩余污泥SRB固定化小球處理含鎘廢水在反應(yīng)時間為4h，進(jìn)水濃度為200mg/L時，Cd（II）的去除率就達(dá)到了85％以上，之后隨時間的增長，去除率一直上升，在反應(yīng)時間為16h時Cd（II）的去除率就達(dá)到了98％左右。在反應(yīng)時間8h時，進(jìn)水濃度為200mg/L、500mg/L時，Cd（II）..的去除率就達(dá)到了95％以上，進(jìn)水濃度為300mg/L、400mg/L時，Cd（II）的去除率達(dá)到了85％左右。剩余污泥固定化小球在反應(yīng)時間為8h時，Cd（II）的進(jìn)水濃度為500mg/時Cd（II）的去除率就達(dá)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(jié)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(jìn)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(jìn)水初始濃度，比較剩余污泥固定化小球和氧化溝污泥固定