對氯硝基苯還原菌的馴化以及降解特性研究

陳健彬 何亞鵬 高偉業

（瀚藍環境股份有限公司 廣東佛山 528200）

對氯硝基苯（parachloronitrobenzene，PCNB），是一種含氯含硝基芳香族化合物，廣泛應用于染料、顏料、醫藥、工程塑料等領域。環境中氯代硝基苯污染物主要來源于該類化合物生產廢水，極易在生物、水體沉積物或土壤有機質中積累，屬于持久性有毒污染物，也是美國EPA、歐共體及我國優先控制的有毒難降解有機污染物之一[1,2]。

目前國內外治理含PCNB廢水的主要方法有物理法、化學法和生物法。由于用物理、化學的方法處理含PCNB廢水常常會遇到二次污染或成本高的問題，而生物處理技術不產生二次污染、處理費用低而且微生物有較強的適應性和可變性，所以生物法處理含PCNB廢水成為比較理想的方法。難降解廢水常因成份與結構復雜、含鹽量高、毒性大等特點，導致其可生物降解性較差。對難生物降解的有機物，可以通過添加易降解物質，使難降解物質通過誘導微生物的最大生物氧化率，而使微生物的活性增強[3,4]，因此，廢水中的共代謝作用因符合實際廢水處理情況和效果顯著，被越來越多地重視和實踐采用，本文就是利用共代謝作用研究對PCNB的降解情況的影響。

1 對氯硝基苯還原菌的培養馴化

1.1 實驗材料

1.1.1 菌種來源

廣州市某污水處理廠沉淀池污泥

1.1.2 （2）廢水來源

人工配制含PCNB模擬廢水

1.1.3 營養配方（以COD=1000mg/L為例）如表1所示。

表1 模擬廢水營養配方

1.1.4 厭氧反應器

厭氧污泥培養馴化過程中采用厭氧反應器，該反應器采用有機玻璃制成，設計有效容積為4.5L，最大容積為5.5L。

1.2 實驗內容

在厭氧反應器中加入接種污泥，加入填料，維持MLSS為2000～3000mg/L，PCNB濃度為0mg/L，設定水力停留時間（HRT）為24h，以葡萄糖、乙醇、乙酸鈉為混合共基質，按1:1:1比例配制進水COD為1000mg/L，七個周期后測定其出水COD。當COD去除率穩定后，增大進水COD至1500mg/L，其他條件不變，待COD去除率再次穩定后，再次增大進水COD至3000mg/L。厭氧反應器成功啟動后，再往廢水中添加PCNB，進行污泥的馴化，其起始濃度為10mg/L，并逐步增大至50mg/L。

1.3 小結

厭氧污泥培養馴化階段，進出水的COD、pH、ORP結果如表2所示。

表2 厭氧反應器培養馴化過程中進出水的情況

由表2可知，在污泥培養馴化的各階段中，待污泥適應了模擬廢水的負荷后，COD去除率均在85%以上，去除COD效果較好。反應器的出水PH比較穩定，在7.6～7.9之間。反應器中的ORP值均在-350mv以下，說明該反應器處于一個較強還原性的厭氧環境中，密封效果較好。從各項數值指標表明污泥培養馴化成功，可進行下一階段的實驗。

2 不同共基質對PCNB降解情況的影響

2.1 實驗內容

將已經培養馴化好的活性污泥轉移至6個錐形瓶中，實測MLSS為1750mg/L，分別以葡萄糖、乙醇、乙酸鈉為共基質，分別以COD為100、400mg/L，PCNB濃度為50mg/L的模擬廢水為進水，并監測PCNB的濃度變化情況，考察不同的共基質在不同的COD濃度下對PCNB降解情況的影響，試驗結果見表3。

表3 不同共基質在不同COD濃度下PCNB降解情況的擬合曲線結果

2.2 小結

從試驗結果可以看出，在不同的COD濃度下，三種不同的共基質對PCNB的降解都有一定的促進作用。當COD為100mg/L時，乙醇對PCNB的影響最大，葡萄糖次之，乙酸對PCNB的還原最差。COD為0時，34h后，PCNB的降解率可達28.2%。而用乙酸鈉作為共基質時，34h后，PCNB的降解率只有31.5%。所以，在COD為0時，乙酸鈉對PCNB的降解幾乎沒有作用。當COD為400mg/L時，以葡萄糖，乙醇為共基質，PCNB的降解情況基本是一致的，34h后，PCNB的降解率分別為92.4%、94.4%。而用乙酸鈉作為共基質時，34h后，PCNB的降解率僅為39.4%，與COD為100mg/L的情況相比，PCNB的降解率雖然有一定的提高，但變化并不是很大。所以，COD在一定的濃度范圍內乙酸鈉對PCNB的降解作用影響很小，乙酸鈉并不適合作為用于降解PCNB的共基質，而葡萄糖和乙醇都可以作為降解PCNB的共基質。當COD濃度較低時（如COD為100mg/L時），用乙醇作為共基質PCNB的降解效果更佳，而當COD增大到一定濃度時（如COD為400mg/L時），添加葡萄糖和乙醇作為共基質，PCNB的降解效果是基本一致的，但乙醇的耗藥量更少。

當COD濃度越大時，三種共基質的反應速率常數都有所增大，即增大COD濃度，可使PCNB的降解速率變快。在COD為100mg/L和400mg/L的情況下，由表4可以看出，均有k乙醇>k葡萄糖>k乙酸鈉，說明在本實驗條件下，用乙醇作為共基質時，PCNB的降解速率最快。因此，從本試驗結果可以得出結論，乙醇是最有效的促進PCNB降解的共基質。

3 結論

用葡萄糖、乙醇和乙酸鈉作為共基質對厭氧污泥進行培養馴化，經過一段時間的培養馴化后，反應器對于COD的去除率達85%以上，厭氧污泥培養馴化成功。結果表明，乙酸鈉不適合作為用于降解PCNB的共基質，而葡萄糖和乙醇都可以作為降解PCNB的共基質，其中乙醇是最有效的促進PCNB降解的共基質。

[1]安立超.含硝基苯類化合物工業廢水生物降解及處理技術研究[D].南京理工大學,2003,1-6.

[2]左玉輝.環境學[M].北京.高等教育出版社,2002,136-139.

[3]蔡晶,柴社立,芮銘先,芮尊元.共代謝在難生物降解污水處理中的應用[J].環境保護,2005,(10),56-59.

[4]姚珺,趙野,何苗.共代謝對難降解有機物生物降解性能的影響[J].環境科學與技術,2006,(03),11-12.