微生物共培養厭氧同步消化反硝化處理污水的研究

摘 要：以塑料網為載體附著生長厭氧消化菌、反硝化菌和厭氧氨氧化菌。厭氧消化菌將有機污染物轉化為小分子有機酸、醇類、醛類、二氧化碳和甲烷等，有機物厭氧消化產生的丙酸和丁酸等作為反硝化菌和厭氧氨氧化菌脫氮時的碳源被消耗，從而實現模擬污水中有機污染物和含氮污染物的協同、高效去除。

關鍵詞：微生物共培養；厭氧消化；反硝化；厭氧氨氧化

1 前言

微生物代謝具有一定的協同性，如厭氧消化菌在降解有機污染物時將產生小分子的有機酸、醇類和醛類，而這些小分子的有機物很容易被反硝化菌和厭氧氨氧化菌在脫氮時作為碳源而消耗，從而促進厭氧消化菌的代謝作用。可見厭氧消化菌和反硝化菌、厭氧氨氧化菌在污染物的代謝過程中具有相互促進和協同作用。本研究利用微生物共培養技術，以塑料網為載體共培養厭氧消化菌、反硝化菌和厭氧氨氧化菌實現了污水中有機污染物、氨氮和硝態氮的協同、高效去除。

2 材料與方法

2.1 微生物的馴化、培養

厭氧消化菌培養基配方為（mg/L）：（NH4）2SO4 30，KH2PO4 30，KHCO3 500，MgSO4 200，FeCl3 100，CaCl2 30，C6H12O6 500，NaNO3 40；反硝化菌培養基配方為（mg/L）：（NH4）2SO4 60，KH2PO4 30，KHCO3 500，MgSO4 200，FeCl3 100，CaCl2 30，C6H12O6 200，NaNO3 200。每升培養基添加微量元素液1～2 ml，微量元素液配方（g/L）：EDTA 50.0，ZnSO4 2.2，CaCl2 5.5，MnCl2·4H2O 5.06，FeSO4·7H2O 5.0，（NH4）6Mo7O2·4H2O 1.1，CuSO4·5H2O 1.57，CoCl2·6H2O 1.61。分別接種污水處理廠的厭氧消化污泥和反硝化污泥到密閉的錐形瓶中馴化培養，每天更換一次培養基，并用高純氮氣排除系統內的氧氣，培養期間溶液pH均控制在6.5～7.5之間。控制污泥濃度在3500～4000mg/L，出水中COD和NO3-的濃度保持穩定，表明厭氧消化菌和反硝化菌已經馴化好了。

2.2 反應器的構建

以內徑6cm、長10cm的圓柱形有機玻璃為反應器，兩端采用螺母加蓋固定，一端固定50mm×80mm網格間距為180μm的塑料網。各接種20ml馴化培養好的厭氧消化菌和反硝化菌懸浮液到反應器培養4天后，用培養液洗掉網面上附著不牢的污泥，每天更換一次待處理的模擬污水，下部用磁力攪拌器攪拌（100rpm）。

2.3 模擬污水和分析測試方法

采用去離子水配制待處理的模擬污水（mg/L）：KH2PO4 30，KHCO3 500，MgSO4 200，CaCl2 30，（NH4）2SO4 60，FeCl3 100，C6H12O6 500，NaNO3 100，每升添加1～2mL微量元素液，調節pH為7.0±0.2，每天更換一次處理污水。

相關指標的測定：用pH計（pHS-25型，上海精科雷磁）測定pH，用重鉻酸鉀微波消解快速測定法測定COD含量，用納氏試劑分光光度法測量氨氮含量，用N-（1-萘基）-乙二胺分光光度法測定亞硝鹽氮含量，用紫外分光光度法測量硝酸鹽氮含量。文中實驗數據均為三次測定結果平均值。

3 實驗結果與討論

每天定時更換1次污水，連續運行10天后，測定進出水中COD、NH4--N、NO3--N和NO2--N的濃度，并計算去除率，結果如表1所示。進水中COD、NH4--N和NO3--N的濃度分別為535mg/L，12.7mg/L和16.5mg/L，而出水中的濃度分別為128mg/L、10.8mg/L和2.00mg/L。可見COD、NH4--N和NO3--N的去除率分別為76.1%、15.0%和87.9%。這說明共培養厭氧消化菌、反硝化菌和厭氧氨氧化菌對COD和NO3--N有較好的去除率。該微生物共培養體系對NH4--N的去除效果不明想，這可能與在厭氧體系中以葡萄糖作為碳源時，NO3--N易被異化還原為NH4--N，因此出水中NH4--N濃度較高，去除率相對較低。出水中NO2--N僅為0.10，說明NO2--N沒有明顯的積累。

已有的研究表明：在以C6H12O6為碳源的反硝化脫氮工藝中，當COD/NOx--N介于8.86～53時，同時存在反硝化和厭氧消化作用。在本研究中進水的COD/NO3--N為32.2，結合進、出水中COD和NO3--N含量的變化，說明在該反應體系中存在明顯的厭氧消化和反硝化協同作用。因此共培養厭氧消化菌、反硝化菌和厭氧氨氧化菌，利用微生物代謝的協同性，實現污水中有機污染物和含氮污染物的協同、高效去除是可行的。

4 結束語

污水中同時含有有機污染物和含氮污染物，利用微生物代謝的協同性，共培養厭氧消化菌、反硝化菌和厭氧氨氧化菌，在同一個反應器內可實現污水中有機污染物和硝態氮污染物的協同、高效去除，減少了污水處理的工藝流程，可明顯降低污水的處理成本，具有十分重要的意義。

參考文獻

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作者簡介：郭美慧（1991-），女，大連民族學院環境科學專業大四學生。

指導教師：冉春秋（1976-），博士，副教授。