厭氧污泥降解氯酚特性及微生物種群分析.pdf

1、氯酚類(lèi)物質(zhì)是一類(lèi)持久性有機(jī)污染物，具有強(qiáng)生物毒性、生物積累性和持久性，對(duì)人類(lèi)健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。厭氧微生物降解氯酚具有低成本，高效率，低能耗，易操作，無(wú)二次污染的優(yōu)點(diǎn)，受到研究者的關(guān)注。但也具有一定局限性，如脫氯功能存在底物專(zhuān)一性、脫氯機(jī)理存在差異、脫氯功能與微生物種群組成的關(guān)系尚不明晰、厭氧脫氯方法仍需進(jìn)一步優(yōu)化等問(wèn)題。本研究利用厭氧生物技術(shù)，通過(guò)馴化活性污泥富集氯酚厭氧降解污泥，探索厭氧條件下馴化污泥降解氯酚類(lèi)物質(zhì)的還原脫氯

2、途徑、代謝特征、影響因素、種群構(gòu)成等，深入脫氯機(jī)理，為加速還原脫氯的方法、實(shí)現(xiàn)多氯酚的徹底礦化及實(shí)際應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。
　　研究中先后兩次以2，4，6-TCP馴化活性污泥，獲得2，4，6-TCP馴化污泥1＃和2＃，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，二者的降解特性存在顯著差異。1＃污泥可快速實(shí)現(xiàn)2，4，6-TCP的初始性降解，但無(wú)法降解中間產(chǎn)物4-CP及苯酚，這些產(chǎn)物不斷積累，無(wú)法實(shí)現(xiàn)最終性降解，導(dǎo)致二次污染。對(duì)厭氧條件、溫度等培養(yǎng)條件進(jìn)行優(yōu)化后，獲得的2

3、＃污泥不僅可以降解2，4，6-TCP、2，4-DCP，還可以降解4-CP及苯酚，67μM的4-CP和25μM的苯酚可在20h內(nèi)降解，且2，4，6-TCP的降解不受4-CP濃度的影響。這說(shuō)明2＃污泥具有復(fù)合脫氯作用。NaCl對(duì)兩種污泥的影響存在顯著差異，NaCl濃度高達(dá)32mM時(shí)，仍對(duì)1＃污泥脫氯效果具有促進(jìn)作用，而低濃度的NaCl2＃污泥的降解效果卻有明顯的抑制。利用高通量測(cè)序技術(shù)進(jìn)行菌群差異分析發(fā)現(xiàn)，2，4，6-TCP馴化污泥1＃和2

4、，4，6-TCP馴化污泥2＃菌群種類(lèi)差別較大，1＃比2＃含有種類(lèi)和數(shù)量更多的耐鹽的硫酸鹽還原菌Desulfobulbus、Desulfovibrio、Dechloromonas、Desulfomicrobium、Geobacter、Clostridium和Treponema，所以1＃污泥可以耐受高鹽環(huán)境，而2＃不能耐受高鹽環(huán)境。
　　研究中為優(yōu)化2，4，6-TCP馴化污泥的降解效果，考察了一些環(huán)境因子對(duì)降解效果的影響。發(fā)現(xiàn)，不同的

5、抗生素對(duì)2，4，6-TCP馴化污泥降解效果的影響不同。50mg/L氨芐青霉素和50mg/L氯霉素均對(duì)2，4，6-TCP馴化污泥降解效果有一定的抑制作用，而50mg/L萬(wàn)古霉素基本不影響2，4，6-TCP馴化污泥降解效果。Na2S是常用于厭氧反應(yīng)的吸氧物質(zhì)，5mM Na2S的存在也不會(huì)對(duì)2，4，6-TCP馴化污泥降解效果產(chǎn)生影響。許多研究者提出提高堿度可以提高厭氧降解氯酚的效果，但本研究證明，投加0mM、0.3mM、0.7mM、1mM、2

6、mM、5mM NaHCO3并沒(méi)有明顯提高2，4，6-TCP馴化污泥的脫氯效果。2，4，6-TCP馴化污泥對(duì)KCl具有一定的耐受性，低濃度的KCl對(duì)2，4，6-TCP的降解效果影響不大，當(dāng)KCl濃度達(dá)到16mM以上時(shí)，KCl會(huì)抑制2，4，6-TCP馴化污泥的活性，降低2，4，6-TCP的降解速率。
　　利用4-CP對(duì)污泥進(jìn)行馴化獲得高效降解4-CP馴化污泥。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，4-CP馴化污泥對(duì)2，4，6-TCP、2，6-DCP、2-CP、4

7、-CP能夠進(jìn)行最終性降解，可在25h內(nèi)完全降解10μM的2，4，6-TCP，50h內(nèi)完全降解40μM的2，6-DCP。當(dāng)體系中同時(shí)存在2-CP和4-CP時(shí)，4-CP馴化污泥可在60h內(nèi)完全降解30μM的4-CP，72h內(nèi)完全降解40μM的2-CP，96h內(nèi)完全降解51.5μM的中間產(chǎn)物苯酚。4-CP馴化污泥脫氯的優(yōu)先級(jí)別是對(duì)位氯大于鄰位氯?？梢?jiàn)，4-CP馴化污泥富集了具有復(fù)合功能的菌群，對(duì)含不同氯取代位置的氯酚均具有良好的降解作用。

8、r>　　利用UASB反應(yīng)器考察4-CP的降解特性，發(fā)現(xiàn)，在UASB反應(yīng)器中，運(yùn)行穩(wěn)定時(shí)，停留時(shí)間26h，初始濃度為50μM的4-CP去除率穩(wěn)定在90％以上，中間產(chǎn)物苯酚殘留量很少，最多為3.8μM，大部分均已完全去除。COD去除率可以達(dá)到95％以上，氣體排放量及pH基本恒定，無(wú)較大波動(dòng)，說(shuō)明UASB反應(yīng)器體系穩(wěn)定性良好，不僅可以實(shí)現(xiàn)氯酚的最終性降解，還能較徹底地將有機(jī)物進(jìn)行甲烷化。對(duì)4-CP間歇與UASB反應(yīng)器降解微生物種群結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析