摘要：以人工配水啟動SBR，逐步提高進水苯酚濃度，探究好氧顆粒污泥對苯酚的降解能力，同時分析苯酚對好氧顆粒污泥特性的影響。經過55 d的運行，進水苯酚濃度逐漸增到3 000 mg/L，苯酚、COD及NH4+-N去除率分別達到了98.33%、97.27%和57.58%，好氧顆粒污泥表現出對苯酚的良好的去除能力。掃描電鏡照片顯示投加苯酚后的顆粒污泥表面更加光滑，結構更為緊湊。胞外聚合物紅外光譜分析表明投加苯酚前后好氧顆粒污泥EPS的主要組分沒有明顯改變。苯酚毒性刺激了顆粒污泥分泌更多胞外聚合物，胞外聚合物中多糖含量由初始的12.70 mg/g VSS增加到35.17 mg/g VSS，蛋白含量由4.93 mg/g VSS增加到8.01 mg/g VSS。投加苯酚后的污泥粒徑明顯增大，主要污泥粒徑由0.5~2.0 mm增大到2.0 mm以上。
顆粒污泥是由微生物自我固化的聚集體，呈致密的球體，具有十分緊湊的結構和較好的沉降性能。好氧顆粒的這種緊密結構提供了非均質性的空間，致使顆粒污泥內產生生態位分化，并增加了微生物群落的生理多樣性。
研究表明，以好氧顆粒污泥為基礎的生物反應器對有毒的和難降解的化合物具有較高的生物降解能力。酚類化合物是常見的水體污染物之一，兼有毒性的同時具有可降解性，能參與部分微生物的生理代謝活動。苯酚是一種頑抗的芳香族化合物，經常出現在多種工業廢水中。苯酚對多數微生物有毒，并可能對人類致癌。含有高濃度苯酚的廢水很難生物降解，由于底物受到抑制，阻礙了微生物生長，對苯酚降解能力產生了不利影響。利用活性污泥系統去除苯酚已經研究了多年，苯酚負荷由1.0g/（L．D）上升到1.5g/（L．D），由于苯酚濃度上升，毒性升高，導致活性污泥系統受到阻礙。
好氧顆粒污泥提供較長的微生物停留時間和較強的承受有機負荷的能力，因此顆粒污泥技術可以降解高濃度苯酚并同時對有機物、氨氮等具有較好的去除效果。
本研究使用人工配水啟動SBR，接種成熟的好氧顆粒污泥，通過逐步提高進水苯酚濃度的方法，研究好氧顆粒污泥系統對苯酚的降解能力和系統的運行效果，并分析苯酚的投加對好氧顆粒污泥污泥特性的影響。
1材料與方法
1.1實驗裝置及運行方式
本實驗采用SBR，高50cm、直徑23.5cm，有效容積為2L。由有機玻璃制成，反應器壁上的垂直方向設有一排間距為10cm的取樣口，底部設有排泥管。以橡膠微孔曝氣盤作為曝氣器，采用鼓風曝氣，轉子流量計控制曝氣量，使其恒定在1L/h。由溫度控制儀控制反應器內的溫度，保持在25~28℃。
反應器的運行通過時間程序控制器實現對反應過程的自動控制，每天運行3個周期，每個周期包含5min進水，7.5h好氧曝氣，2min沉淀，5min排水和15min閑置時間。排水比為60%。
1.2實驗水質及接種污泥
本實驗通過逐步提高系統進水苯酚濃度的方式，研究苯酚對好氧顆粒污泥系統的影響。表1為不同實驗階段的苯酚濃度值，其中24~28d階段內苯酚每日增加100mg/L。
接種污泥采用本課題組培養的成熟好氧顆粒污泥，污泥MLSS為8940mg/L，SVI為21mL/g。
1.3分析方法
COD、NH4+-N、NO3--N、NO2--N、MLSS等指標均采用國家規定的標準方法進行測定分析。苯酚濃度采用4-氨基安替比林（4-AAP）分光光度法。顆粒污泥粒徑分布采用濕式篩分法確定。掃描電鏡樣品制備：取出部分顆粒污泥，清洗后，經25%戊二醛固定15h后，PBS清洗3遍。隨后經50%、70%、80%、90%和100%乙醇梯度脫水，每次10~15min，最后用乙酸異戊酯置換。37℃干燥后，在樣品表面鍍上一層1500nm厚度的金屬膜，采用掃描電鏡進行觀察。本實驗采用的掃描電鏡的型號是Hitachi S-4700型。
EPS提取和測定：取50ml污泥混合液，在4000r/min下離心5min，之后棄去上清液，將顆粒污泥機械碾壓破碎并以磷酸鹽緩沖液補足體積，40%超聲強度超聲2min。然后在80℃下水浴提取30min，提取后的混合液經5000r/min下離心30min。取上清液經0.22μm濾膜過濾，濾出液為分離得到的EPS。并以蛋白質（PN）和多糖（PS）表征其含量。PN以牛血清蛋白為標準物質采用考馬斯亮藍法測定，PS以葡萄糖為標準物質采用蒽酮-硫酸法測定。
紅外光譜實驗樣品處理：將過濾后的EPS提取液進行真空烘干，將粉末狀的樣品按照1：10的劑量加入溴化鉀進行壓片，然后采用傅里葉紅外光譜儀（FT-IR 6700，Nicolet公司）進行透射掃描。掃描范圍為400~40000cm-1，數據采集之后采用origin 8.0軟件進行數據處理。具體參見http://www.bnynw.com更多相關技術文檔。
2結果與討論
2.1好氧顆粒污泥降解苯酚能力及系統運行效果
2.1.1好氧顆粒污泥的降解苯酚能力
苯酚具有毒性，同時也是一種可被微生物利用的碳源。因此，微生物豐富的活性污泥具有一定的苯酚降解能力。眾多研究表明，好氧顆粒污泥對苯酚的處理能力遠遠強于普通活性污泥，TAY等使用SBR研究好氧顆粒的苯酚降解能力，經過32d的運行，進水苯酚濃度達到500mg/L時，出水苯酚濃度低于0.2mg/L。
詳情請點擊下載附件：好氧顆粒污泥降解苯酚廢水濃度
