全向春 王建龍 施漢昌 錢易
（清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系，環(huán)境模擬與污染控制國家重點(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，100084）

　　氯代酚類化合物是一類生物難降解化合物。由于其對(duì)許多微生物都具有毒害作用，故采用普通的活性污泥法往往很難達(dá)到滿意的去除效果。固定化細(xì)胞技術(shù)通過將一些具有特殊作用的微生物固定化，不僅保持了生物量，而且顯示出較強(qiáng)的耐有毒有害物沖擊能力，在難降解有機(jī)物的生物降解中顯示出獨(dú)特的優(yōu)越性。但固定化細(xì)胞由于其中生物受到固定化載體的物理化學(xué)作用引起的活力損失及其長時(shí)間運(yùn)行可能引起固定化細(xì)胞的破損使得限制了其在實(shí)際廢水處理中的應(yīng)用。本文研究了降解2，4-二氯酚的高效菌種包埋固定后隨著半連續(xù)流實(shí)驗(yàn)進(jìn)行其降解活力變化情況及其降解的動(dòng)力學(xué)，并對(duì)固定化細(xì)胞投加到SBR系統(tǒng)中長期運(yùn)行對(duì)2，4-DCP的去除效果進(jìn)行了研究。

1. 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 高效菌種來源及固定化凝膠小球的制備
　　降解2，4-DCP的高效菌種主要通過對(duì)活性污泥以2，4-DCP為唯一碳源長期馴化得到。固定化方法采用PVA-硼酸法。
1.2固定化細(xì)胞的活性恢復(fù)及其降解動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)
　　通過對(duì)固定化細(xì)胞進(jìn)行半連續(xù)流實(shí)驗(yàn)，考察其降解2，4-DCP活力的變化。進(jìn)行了9日的半連續(xù)流實(shí)驗(yàn)。半連續(xù)流實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，進(jìn)行了其降解氯酚的動(dòng)力學(xué)研究
1.3固定化細(xì)胞對(duì)SBR系統(tǒng)強(qiáng)化效果實(shí)驗(yàn)
　　取處理生活污水的污泥為SBR反應(yīng)器中原污泥，以搖瓶反應(yīng)模擬SBR反應(yīng)器的運(yùn)行。SBR運(yùn)行周期為6小時(shí)，其中進(jìn)水15分鐘，反應(yīng)5小時(shí)，沉淀30分鐘，排水15分鐘。污泥泥齡約10天。反應(yīng)器容積交換率50%。對(duì)照系統(tǒng)和強(qiáng)化系統(tǒng)的背景污泥的投加量均為1.464g/L，強(qiáng)化SBR系統(tǒng)投加的固定化細(xì)胞量為原污泥的9.28%。SBR反應(yīng)器進(jìn)水采用人工配水.
1.4分析方法
　　2，4-DCP的分析采用高壓液相色譜。

2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 半連續(xù)流實(shí)驗(yàn)固定化細(xì)胞降解2，4-DCP的活力變化

　　圖1表明，9次半連續(xù)流實(shí)驗(yàn)中固定化細(xì)胞對(duì)2，4-DCP的降解能力有了明顯的變化。第1次實(shí)驗(yàn)，8.7mg/L的2，4-DCP用了12.5h得到完全去除，而在第2次實(shí)驗(yàn)，固定化細(xì)胞對(duì)DCP的降解活力就有了明顯恢復(fù)，同樣濃度的DCP，完全降解只用了8h。而第9次實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于高達(dá)105mg/L的2，4-DCP，固定化細(xì)胞仍然能夠在9小時(shí)內(nèi)將其去除，固定化細(xì)胞表現(xiàn)出良好的耐負(fù)荷沖擊能力。考慮到反應(yīng)初期吸附作用對(duì)DCP去除的影響，對(duì)反應(yīng)1h后的降解數(shù)據(jù)進(jìn)行零級(jí)反應(yīng)回歸，得到半連續(xù)流實(shí)驗(yàn)中降解速率常數(shù)的變化情況，如圖2所示。圖2表明，在前8次實(shí)驗(yàn)中，固定化細(xì)胞的降解速率常數(shù)隨著實(shí)驗(yàn)次數(shù)的增加而表現(xiàn)出明顯增加的趨勢。但第9次實(shí)驗(yàn)降解速率比第8次有所下降，分析主要原因是此時(shí)2，4-DCP的濃度過高，開始對(duì)包埋在固定化細(xì)胞內(nèi)的微生物活性產(chǎn)生了一定的抑制作用。半連續(xù)流實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，雖然用PVA包埋的微生物在固定化初期由于載體的物理化學(xué)作用，使其活性受到一定影響，但可以通過半連續(xù)實(shí)驗(yàn)恢復(fù)其活力，且其中微生物的生長繁殖不會(huì)受到明顯的影響。

　

2.2固定化細(xì)胞降解2，4-DCP的動(dòng)力學(xué)
　　通過半連續(xù)流實(shí)驗(yàn)已經(jīng)得到充分活化的固定化細(xì)胞進(jìn)行了其降解2，4-DCP的動(dòng)力學(xué)研究。結(jié)果如圖3所示。在2，4-DCP濃度范圍在8.8～57.6mg/L范圍內(nèi)，其降解過程很好地遵循零級(jí)反應(yīng)，既氯酚以恒定的降解速率降解，其降解速率隨著DCP初始濃度的變化形式類似于抑制動(dòng)力學(xué)形式。但降解速率常數(shù)穩(wěn)定在較長的濃度范圍內(nèi)，再次證實(shí)微生物固定化后抵抗有毒有害物質(zhì)沖擊的能力有所增強(qiáng)。
2.3固定化高效菌種對(duì)SBR系統(tǒng)強(qiáng)化效果
　　通過圖4中不加固定化菌的對(duì)照系統(tǒng)與投加1.85%固定化菌的SBR系統(tǒng)比較可以得出，進(jìn)水濃度為66mg/L時(shí)，投菌的SBR系統(tǒng)比對(duì)照系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間短，對(duì)照系統(tǒng)需要9d時(shí)間出水2，4-DCP降為零，而強(qiáng)化系統(tǒng)只需要6d時(shí)間。此外，進(jìn)水2，4-DCP濃度升高到166mg/L時(shí)，對(duì)照系統(tǒng)出水2，4-DCP迅速增加，而投菌強(qiáng)化系統(tǒng)依然保持良好的出水水質(zhì)，當(dāng)進(jìn)水2，4-DCP繼續(xù)上升到250mg/L時(shí)，投菌SBR系統(tǒng)的出水開始變壞。為了緩和累積升高的2，4-DCP對(duì)系統(tǒng)中微生物的毒害作用，第21天到22天內(nèi)，進(jìn)水只加入碳源乙酸鈉，不再加入氯酚。第23天，繼續(xù)加入氯酚，系統(tǒng)的出水得到了恢復(fù)。第30～60日，系統(tǒng)不加入氯酚，而只以乙酸鈉為碳源持續(xù)運(yùn)行了30日，以考察重啟動(dòng)后SBR強(qiáng)化系統(tǒng)及其對(duì)照系統(tǒng)是否仍然保持對(duì)DCP的去除能力。結(jié)果表明，進(jìn)水2，4-DCP為83mg/L，強(qiáng)化系統(tǒng)一天內(nèi)出水DCP就降到零，而對(duì)照系統(tǒng)仍需要3日啟動(dòng)時(shí)間。DCP濃度升高到166mg/L時(shí)，對(duì)照系統(tǒng)出水氯酚濃度迅速升高，而強(qiáng)化系統(tǒng)仍然保持了良好的出水水質(zhì)。