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聚甲醛废水处理研究

1引言(Introduction)

聚甲醛生产废水含有甲醛、三聚甲醛(TOX)、二氧五环、甲缩醛和酚类等有害物质,具有盐分高、COD高等特征,很难生物处理至达标排放,对环境和人体有极大的危害.目前针对聚甲醛废水常见的处理方法有石灰法、高级氧化法(如Fenton氧化法、湿式氧化法、臭氧催化氧化法)、复合工艺法等.但由于以上方法会产生大量化学污泥、条件要求苛刻、运行成本较高、工艺管理困难,因此应用受限;普通生物法也由于甲醛、TOX等有毒物质的抑制作用,许多微生物活性丧失,无法实现有效生物降解.

通过对聚甲醛污水反应器底泥分离筛选,本课题组先后获得甲醛降解菌Candidamaltosa和Pseudomonsaputida和三聚甲醛(TOX)降解菌Bacillusmethylotrophicus等,调查了其在不同环境因子下对TOX的降解规律,并发现B.methylotrophicus与甲醛降解菌的生物强化组的结果优于其它组合,可共同消除抑制微生物群落的主要毒性物质.在此基础上,本次实施了聚甲醛废水生物强化的中试模拟研究,除调查污染物去除规律和稳定强化系统外,还利用PCR-TGGE技术分析中试系统中微生物的群落结构和种群动态,以对强化系统高稳态、高抗冲击负荷能力的解读,为工业难降解污水的生物强化处理提供有益的思路.

2材料与方法(Materialsandmethods)2.1菌株

麦芽糖假丝酵母(C.maltosa)、恶臭假单胞菌(P.putida)和甲基营养型芽孢杆菌(B.methylotrophicus),为重庆大学城市建设与环境工程学院微生物分子生态学实验室保存菌株.以分离纯化的菌株B.methylotrophicus及实验室分离出的甲醛降解菌按2:1(体积)组合成的复合菌剂作为外投菌剂.

2.2活性污泥与水样

活性污泥取自某煤化工企业聚甲醛污水厂曝气池;以该污水厂厌氧段出水作为中试模拟进水(同时亦为该污水厂好氧段进水),水质数据见表1.

表1系统进水水质

2.3培养基

扩培培养基(LB)：蛋白胨10g、氯化钠10g、酵母浸出粉5g、蒸馏水1000mL、pH7.0,1×105Pa灭菌20min.

2.4指标测定

COD测定：HACH消解法(吉芳英等,3);甲醛测定：乙酰丙酮分光光度法;TOX测定：参照侯丽等(2013)顶空色谱毛细柱法方法测定.

2.5聚甲醛废水中试系统反应器及运行参数

中试模拟装置以污水厂工艺为参照,采用钢筋混凝土罐作为连续流反应器,共设一级好氧(R1)、二级好氧(R2)、三级好氧(R3)和二沉池(R4)等4级,Q1~Q3为风机,J1~J3为搅拌器,F1~F12为阀门(图1),各反应器有效容积分别为2.4、0.8、2.4和0.6m3,设计水力停留时间(HRT)分别为48、16、48h和8h.各反应器配置有相应污水泵、变频搅拌器及空压机以保证系统正常连续运行;流量通过出水阀和电磁流量计控制,污泥回流比控制为50%~80%;系统剩余污泥通过二沉池底部排泥阀定期排放.当系统运行稳定后于一级好氧反应器R1中按容积比例的1%投加菌液;首次加入菌剂时反应器R1需停止进、出水,维持DO值2~3mg·L-1闷曝24h,而后中试反应系统在其他运行条件不变下再次实现连续运行.

图1中试模拟装置简图

????????2.6样品采集

系统运行后每天定时取样,测定各反应器进出水甲醛、TOX和COD浓度.样本基因组DNA提取所需活性污泥取自R1反应器第5、15、30、40和55d,样品采集后于-20℃保存备用.

2.7活性污泥镜检及扫描电镜2.7.1活性污泥的显微镜观察

取反应器R1未经强化的原始活性污泥以及投加菌剂强化运行后第5、30和40d的活性污泥于光学显微镜下观察,并利用MoticImagesAdvanced3.2软件进行记录拍照,分析各阶段活性污泥絮体状态以及微生物生长状况.

2.7.2活性污泥的扫描电镜观察

取运行至40d时中试系统(生物强化)与同期污水厂(未强化)的活性污泥样品,首先用戊二醛、酒精等逐级脱水固定,然后低温干燥,最后喷金进行扫描电镜分析其表面及微生物种群形态.

2.8活性污泥总DNA的提取与纯化

提取方法参照OMEGADNA提取试剂盒说明书进行.取3μL提取的DNA与1μL6×loadingbuffer混合后,用1%琼脂糖凝胶电泳检验其DNA浓度及大小,并判断是否需要进行纯化.若提取的DNA纯度不够,用TaKaRaDNA凝胶回收试剂盒进行纯