2.1 生物強(qiáng)化菌株對污泥沉降性能的影響SV30隨反應(yīng)器運(yùn)行時間的變化如圖2 所示。圖2 SV30隨反應(yīng)器運(yùn)行時間的變化由圖2 可見, 在反應(yīng)器運(yùn)行的第1~11 天中,兩組反應(yīng)器SV30呈上升趨勢,強(qiáng)化組的SV30始終高于對照組。11 d 后,強(qiáng)化組的SV30低于對照組。在第25~31 天時,強(qiáng)化組的SV30有明顯下降,靜置沉淀時泥水分界線明顯,并出現(xiàn)淡黃色小顆粒狀污泥。在反應(yīng)器啟動初期,反應(yīng)器中微生物增殖迅速,活性污泥質(zhì)地松散,沉降性能不佳。強(qiáng)化組中由于強(qiáng)化菌株的投加,反應(yīng)器中微生物菌群處于調(diào)整過程,因此導(dǎo)致強(qiáng)化組沉降性能略低于對照組。在反應(yīng)器
運(yùn)行一段時間后, 專效菌株的投加促進(jìn)了細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變〔3〕,強(qiáng)化組系統(tǒng)內(nèi)除原有活性污泥細(xì)菌外,寡養(yǎng)單胞菌AT1-3 也適應(yīng)了環(huán)境,并能穩(wěn)定降解對甲苯胺, 使得反應(yīng)器中微生物生態(tài)系統(tǒng)趨于穩(wěn)定,因此活性污泥的沉降性能改善〔4〕。
2.2 生物強(qiáng)化對pH 的影響
隨著反應(yīng)周期內(nèi)對甲苯胺的降解,反應(yīng)器內(nèi)pH呈下降的趨勢,具體變化情況如表2 所示。表2 對照組與強(qiáng)化組多個周期內(nèi)pH 的變化由表2 可見, 強(qiáng)化組的pH 下降速率和下降幅度都顯著大于對照組。這是由于鄰位開環(huán)途徑廣泛存在于芳烴類化合物(苯胺、苯甲酸、苯酚等) 的微生物降解中〔5〕,該代謝途徑可產(chǎn)生有機(jī)酸引起pH 的下降。而強(qiáng)化組中投加的寡養(yǎng)單胞菌AT1-3 可有效提高對甲苯胺的降解速率。因此強(qiáng)化組的pH 下降速率和下降幅度顯著大于對照組。
2.3 生物強(qiáng)化對電導(dǎo)率和TDS 的影響
對照組與強(qiáng)化組一個周期內(nèi)電導(dǎo)率和TDS 的變化如圖3 所示。由圖3 可見,對照組(強(qiáng)化組)的電導(dǎo)率和TDS在反應(yīng)周期內(nèi)都呈下降趨勢, 并且下降速率和下降幅度總體相似。這是因為電導(dǎo)率和TDS 具有一定的對應(yīng)關(guān)系,電導(dǎo)率間接反映了水中溶解鹽的含量〔6〕。由于進(jìn)水成分中, 多數(shù)物質(zhì)為離子型化合物及無機(jī)鹽離子, 在反應(yīng)器運(yùn)行中不斷被微生物分解或吸收利用,導(dǎo)致溶液中總的可溶性鹽類和有機(jī)物減少,從而使電導(dǎo)率和TDS 不斷下降。對比圖3 中強(qiáng)化組的電導(dǎo)率和TDS 可見,在3.5~5.0 h 有一個平臺區(qū),TDS 的這一平臺區(qū)表現(xiàn)的更為顯著,隨后電導(dǎo)率和TDS 又急劇下降。強(qiáng)化組電導(dǎo)率和TDS 平臺區(qū)的差異,是因為TDS 除包括不易揮發(fā)的可溶性鹽類, 還包括有機(jī)物及一些不溶性微粒。而相對于對照組,強(qiáng)化組平臺區(qū)的出現(xiàn)是由于寡養(yǎng)單胞菌AT1-3 在降解對甲苯胺的過程中存在抑制效應(yīng), 因為不同微生物對苯胺類化合物廢水的降解機(jī)理表現(xiàn)具有明顯的差異〔7〕,其中在好氧條件下,苯胺類化合物可以通過兩種途徑進(jìn)行代謝,即間位和鄰位代謝途徑〔8〕。
2.4 生物強(qiáng)化對COD 和對甲苯胺降解效果的影響為深入分析易降解基質(zhì)存在對目標(biāo)污染物去除影響的機(jī)制,分別對強(qiáng)化組和對照組對COD 和對甲
苯胺的去除作用進(jìn)行了研究,結(jié)果如圖4、圖5 所示。圖4 進(jìn)出水COD 及去除率比較由圖4 可見, 對照組中的微生物開始逐漸對COD 進(jìn)行降解, 出水COD 維持在66 mg/L 左右,去除率整體維持在72%~81%。強(qiáng)化組由于有專效菌種的投加,其比對照組啟動快,前5 d 的COD 去除率呈線性增長,出水COD 從255 mg/L 下降到72 mg/L,去除率可達(dá)到71%,隨后反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行,出水COD維持在60 mg/L 左右,其出水COD 略低于對照組。圖5 進(jìn)出水對甲苯胺濃度及去除率比較由圖5 可見, 對照組出水中對甲苯胺濃度逐漸降低,對甲苯胺的去除率總體呈上升趨勢,最終去除
率為40%。而強(qiáng)化組僅在前5 d 的運(yùn)行中,對甲苯胺的去除率就從20%上升至70%, 明顯高于對照組,且在試驗近百個周期內(nèi)效果保持穩(wěn)定。
筆者試驗結(jié)果表明, 在易降解有機(jī)物蔗糖存在條件下,寡養(yǎng)單胞菌AT1-3 對目標(biāo)污染物對甲苯胺能夠進(jìn)行選擇性降解。分析原因為:反應(yīng)器中固有菌對對甲苯胺的降解能力比較差, 且對甲苯胺對其具有一定抑制作用。而強(qiáng)化菌株寡養(yǎng)單胞菌AT1-3 經(jīng)長期馴化培養(yǎng),對對甲苯胺的降解具有穩(wěn)定性,故其仍能高效降解對甲苯胺。李久安等〔9〕也指出生物強(qiáng)化技術(shù)能夠高效去除目標(biāo)污染物, 優(yōu)化系統(tǒng)菌群結(jié)構(gòu)和增強(qiáng)功能穩(wěn)定性等功能。綜上所述,專效菌株寡養(yǎng)單胞菌AT1-3 的投加能夠?qū)崿F(xiàn)對目標(biāo)污染物的專效降解, 起到較強(qiáng)的生物強(qiáng)化效果且該菌株在降解過程中性能穩(wěn)定, 具有種群競爭優(yōu)勢。
3 結(jié)論
(1)寡養(yǎng)單胞菌AT1-3 被引入生物反應(yīng)器可改
善活性污泥沉降性能。(2)強(qiáng)化組的pH 下降速率及下降幅度都顯著大于對照組。(3)對照組和強(qiáng)化組的電導(dǎo)率和TDS 在反應(yīng)周期內(nèi)都呈下降趨勢,并且下降速率和下降幅度總體相似, 這說明電導(dǎo)率和TDS之間存在一定的對應(yīng)關(guān)系。(4)投加專效菌AT1-3能加速反應(yīng)器的啟動,在易降解有機(jī)物存在下,能專效降解目標(biāo)污染物。且在運(yùn)行的近百個周期中,對目標(biāo)污染物的降解效果保持穩(wěn)定。