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无机盐在印染废水培养光合细菌中的影响

王洁,简介﹕王洁,女(1984-),浙江绍兴文理学院生命科学学院生物 031 班 (312000)

摘要﹕在印染废水中添加一定量无机盐培养光合细菌,研究细菌增殖情况和溶液 COD 去除率。添加 NaCl、NH4Cl、NaHCO3、MgSO4.7H2O、(NH4)2SO4、MgCl2、K2HPO4等无机盐的其中一种能极显着增加或稳定光合细菌数量,提高 COD 去除率,以添加 NaCl 为最佳,NH4Cl、NaHCO3次之。添加复合无机盐效果更显着,通过正交试验得出最佳复合添加方桉为 NaCl 2.00mg/ml,NH4Cl 0.50mg/ml,MgSO4.7H2O 0.20mg/ml,K2HPO40.50mg/ml。

关键词﹕光合细菌;印染废水;无机盐

光合细菌(Photosynthetic Bacteria,PSB)由于能耐受高浓度有机物,具有去除和分解有机物能力,人们利用 PSB这一生理特性来处理高浓度有机废水。与活性污泥法相比,PSB 处理法具有有机质负荷高、设备消耗低、脱氮除磷效果好、耐盐能力强、受季节影响小、产生的菌体可综合利用等优点,因此 PSB 处理有机废水越来越受到人们重视。但也存在着一些不足,例如处理系统中 PSB 的增殖和活力保持问题仍未得到解决,从而影响到处理效果,需要不断补充新鲜菌体。

无机盐是光合细菌生长所需的重要物质,本研究小组在研究中发现在印染废水中添加一些无机盐能使 PSB 数量明显增加,因此本研究以印染废水为基质,添加少量 PSB 培养基常用无机盐,旨在寻求能使光合细菌在废水中增殖,提高处理效率的方法,也为光合细菌的大量制备及广泛应用提供理论基础。

一、材料和方法

1﹒材料

光合细菌采用沼泽红假单胞菌(Rhoropseudomonaspalustris),由本研究小组分离自印染污水池底泥,经试验能较好降低印染废水 COD。印染废水取自绍兴市独树印染有限公司,取污水池表层污水,装入 5L 塑料壶,带回实验室后冰箱保存。污水 COD 683.52mg/L。

2﹒方法

(1)单因子试验

取30 个无菌试管,在每个试管中加入印染废水 20ml,不同管加入下列不同物质(所加的量按照 PSB 培养基配方中的量)﹕NaCl(40mg)NaHC03(100mg) NH4Cl(20mg)(NH4)2SO4(20mg)MgSO4.7H2O(4mg)MgCl2(4mg)K2HPO4(10mg)蔗糖(0.8mg)蛋白 (8mg),以不添加任何物质的 为空白管。将2.0ml 的光合细菌(1.2*109CFU/ml)接种到试管中,于 30℃、3000lx 光照下培养,10 天后测定光合细菌浓度和 COD。每管 3 个重复。

(2)正交设计选择钠盐、氨盐、镁盐和 K2HPO4 为因子,每因子三水平,用 L9(34)正交表设计试验,光合细菌接种及培养方法同 1.2.1,每组三个重复。表头设计如表 1。

(3)光合细菌浓度测定采用稀释平板记数法。

(4)COD 测定采用重铬酸钾氧化法。测定前对溶液进行 8000rpm 离心 30 分钟以除去菌体。

二、结果与分析

1﹒单因子试验

从表 2 中可以看出,在印染废水中加入 NaCl 等单一无机盐能增加或稳定光合细菌数量,均与对照有极显着差异﹔加蛋白酶或蔗糖与对照无显着差异,细菌数量有所下降。

NaCl 对细菌的增殖效果最明显,与其它处理均有极显着差异,10 天后使细菌扩大到最初的 2.37 倍,而对照细菌数量有所下降。NH4Cl、NaHCO3 的增殖作用仅次于 NaCl。无机盐使光合细菌数量增加或稳定的同时,对印染废水 COD去除率也有一定提高,以 NaCl 和 NH4Cl 的作用最显着,去除率分别为对照的 1.59 倍和 1.49 倍。

2﹒正交试验

L9(34)正交试验结果如表 3,复合无机盐对光合细菌的增殖及废水 COD 去除率的作用均明显大于单一无机盐。在所选因子中,对光合细菌的增殖影响关键因子依次为钠盐、氨盐、K2HPO4和镁盐,对废水 COD 去除率影响关键因子依次为钠盐、氨盐、镁盐和 K2HPO4。促进光合细菌增殖和提高废水 COD 去除率的最佳组合为 A2B1C2D2,即在印染废水中添加 NaCl 2.00 mg/ml ,NH4Cl 0.50 mg/ml ,MgSO4.7H2O 0.20 mg/ml,K2HPO4 0.50 mg/ml。

三、讨论

光合细菌可通过其特殊的代谢途径降解废水中的有机物质,因而在废水处理中备受青睐,但由于废水成分往往比较单一,导致光合细菌活力降低,数量减少,从而影响处理效果。本研究表明,细菌在废水中的增殖情况与 COD 去除率

有密切联系,如表3所示,随着细菌数量增加,COD 去除率也增加。细菌增殖的过程不仅仅是数量上的增加,也是保持甚至提高活力的表现。因此细菌增殖法是解决废水处理中活力保持问题的良方。阚振荣等通过筛选废水依赖性细菌使细菌在废水中增殖,结果表明处理效果提高 10 倍以上。

微生物的新陈代谢需要一定比例的营养物质,除了碳源外,还需要氮、磷和其他微量元素,废水成分单一,因此添加某些物质能增加细菌数量,提高处理效果。国内外一些科学家从调节微生物所需的碳源、氮源以及磷源等角度开始了对含氯化合物以及焦化废水等污染物生物降解的研究,取得了一定的效果。雷萍等在焦化废水降解的研究中发现,活性污泥系统中,可降解污染物的微生物数量与活性比较低,添加某些微量金属离子有助于降解菌的生长[7]。孙天华等研究发现,通过在曝气池加入氢氧化铁,可极大地提高单位池容的污水处理能力。Zhan贵州癫痫病哪家医院治得好呢g 等研究发现,2-20mg/L 的 Mncl2能显着促进印染废水的脱色。本研究表明,在实验室条件下,印染废水中添加无机盐能显着增加光合细菌数量,提高 COD去除率。但本试验尚处于室内探索阶段,在具体污水处理中的应用效果则仍需大量实验証明。

金属离子或无机盐在微生物长代谢中起到如下作用﹕(1)有些金属离子作为辅 以激活相关 的活性﹔(2)一些无机盐用于系统的电子转移﹔(3)调节渗透压、氢离子浓度、氧化还原电位等。

因此适当调节有机废水成分将是提高微生物处理效果的重要方法。

参考文献

[1] 谢磊,杨润昌,胡勇有.PSB 在有机废水处理中的应用.[J].环境污染与防治.2000.22.4﹕36~38.

[2] 宋志文,郭本华,曹军.光合细菌及其在化工有机废水处理方面的应用.[J].化工环保.2003.23.4﹕209~213.

[3] 国家环保局.水与废水监测分析方法(第三版).[M].北京中国环境科学出版社.1989.

[4] 阚振荣,李亚青,李红梅.废水依赖性细菌及其对染料的脱色作用.[J].河北大学学报(自然科学版).2001.21.2﹕163~166.

[5] Margesin R.Schinner F.Bioremediation(洛阳癫痫病去哪治疗natural attenuation and biostimulation)of diesel oil contaminated soil in an alpine glacier skiing area.[J].Appl.Environ.Microbiol.2002.67.7﹕3127~3133.

[6] Chunlong Zhang,K.T.Valsaraj et al. Nutrient and surfactant

enhancement for the biodegradation of chlorinated hydrocarbons in the wastewater from a LouisianaSuperfund site[J]. Journal of Hazardous Material,1998,62﹕41-58

[7] 雷萍,张志杰.焦化废水降解的生物强化条件研究.[J].西北大学学报(自然科学版).2000.30.6﹕511~513.

[8] 孙天华,林少宁,陈亮等.生物铁法处理高浓度难降解印染废水的研究.[J].中国环境科学.1991.11.2﹕138~142.

[9] Zhang F.M.KnappJ.S.et al.Decolourisation of cottonbleaching e红河治癫痫的医院在哪ffluent with wood rotting fungus.[J].Water Research.1999.33.4﹕919~928.