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含双酚A废水处理的运行参数对污泥毒性的影响
更新时间:2017-02-01 来源:《中国给水排水》 作者:王利鹏,章斐,陈善佳,黄华,陈秀荣,孙倩,陈鹭

摘要:以处理含双酚A 模拟废水的SBR 活性污泥系统为研究对象,考察了污泥毒性的形成规律及其与运行参数的关系; 同时,采用明亮发光杆菌T3 的发光抑制率和黑麦草种子的发芽特性分别表征污泥的微生物毒性和植物毒性。结果表明,活性污泥毒性的增大是由微生物降解双酚A 过程所致,污泥毒性对明亮发光杆菌T3 生长和黑麦草种子发芽均有一定的抑制作用; 缩短SRT和HRT 可降低污泥毒性,明亮发光杆菌T3 表征的污泥毒性可从30. 23% 下降到18. 64%,黑麦草种子发芽指数和发芽率均有一定的提高。

土地利用是一种经济有效的污泥处置途径,然而对污泥毒性的评价和削减是污泥土地利用的前提。一直以来,人们对污泥毒性的研究重点都是污泥中重金属的毒性[1,2],事实上,污泥中存在的某些有机物对环境也会产生毒性作用[3]。

双酚A( BPA) 是一种重要的有机化工材料,同时也是一种典型的内分泌干扰物,在水体、土壤和沉积物中均可检测到[4,5],而且可通过多种途径进入人体,严重威胁人体健康,因此对生态环境中BPA的去除势在必行。王春燕等[6]研究表明,利用BPA模拟废水成功驯化的污泥对BPA 的降解率可达到90%以上,并且BPA 不会在剩余污泥中积累,该研究为生物法处理BPA 废水提供了理论依据,但对污泥的毒性问题却未做研究。鉴于此,笔者利用驯化良好的好氧活性污泥处理含BPA 模拟废水,考察系统的出水水质和污泥毒性,以及运行参数对污泥毒性的影响,并分析了污泥毒性的产生机理。试验以明亮发光杆菌T3 和黑麦草种子分别作为微生物毒性和植物毒性的测试生物,综合表征污泥毒性,以期为污泥的土地利用风险评估提供参考。

1 材料与方法

1. 1 试验装置与工况参数

试验装置为两套有效容积为6 L 的SBR 反应器,材质为有机玻璃,如图1 所示。两套反应器的进水均为含BPA 的模拟废水,进水COD 均为300 mg /L 左右,有机碳源由蛋白胨和BPA 提供,其中BPA 初始浓度为40 mg /L。营养元素C、N、P 按100 ∶ 5 ∶ 1 的配比组成,并适当补充一定碱度以及钙、镁、锰、铁等微量元素,满足微生物的生长需求。通过设置定时器控制SBR 的工况参数,单个运行周期分为曝气阶段和静置阶段,时间比为1 ∶ 1。装置A 的污泥停留时间( SRT) 和水力停留时间( HRT) 分别为20 d、12 h,装置B 的SRT 和HRT分别为10 d、8 h。反应器内平均温度为20 ℃,曝气阶段DO 浓度保持在2 ~ 3 mg /L,MLSS 在3 g /L 左右。活性污泥驯化1 个月后,SBR 反应器运行稳定,两个装置的出水COD 分别在30、55 mg /L 左右,出水BPA 浓度均低于检测限( 0. 10 mg /L) 。

1. 2 检测项目与方法

COD 采用重铬酸钾法测定。BPA 浓度采用岛津液相色谱仪测定,其中,测定水相中BPA 浓度时,污泥混合液离心后,将上清液通过0. 22 μm 滤膜过滤后直接测定; 泥相中BPA 含量采用固相萃取法提取后测定,污泥絮体中细胞采用超声和高速离心进行破碎。污泥毒性采用明亮发光杆菌T3 法、利用DXY - 2 型生物毒性测试仪测定,以发光抑制率来表征污泥毒性,活性污泥的毒性越大,则发光抑制率越大,每个样品做3 个平行,取平均值。

黑麦草发芽特性的测定: 将风干的污泥和土壤按不同比例混合,用于黑麦草发芽试验。试验土壤取自农田; 污泥为SBR 中的剩余污泥,分别取自装置A 和B,标记为污泥A 和污泥B。土壤自然风干后碾压,过10 目筛,用塑料袋密封装好备用。风干污泥和土壤混合均匀后装在聚乙烯塑料盆中,每盆加入1 kg 土壤,两种污泥的施用量依次为5、10、15、20 g /kg,每组做3 个平行,并设置一个空白组,依次编号为T1 - a、T1 - b、T2 - a、T2 - b、T3 - a、T3 - b、T4 - a、T4 - b、CK。供试草种为一年生黑麦草,每盆种植黑麦草种子100 颗,喷洒适量的水,随机排列于光照充足的场地上,观察其生长状况。每天记录黑麦草种子的发芽数,取3 个平行样的平均值为每天的发芽数。采用发芽率、发芽指数GI 等指标表征种子的发芽特性,以发芽指数作为发芽速率的测定指标。发芽指数与种子活力呈正相关,GI 值越大,表明污泥对黑麦草种子的毒性越小。

2 结果与讨论

2. 1 出水COD 浓度变化

在稳定运行的30 d 内,两套装置的出水COD浓度均比较稳定,装置A 和B 的出水COD 分别为( 20 ~ 40) 和( 45 ~ 65) mg /L。另外,两套装置的出水BPA 浓度均低于检测限。相比较而言,装置A的运行效果较装置B 要好。分析认为,装置A 较B 的SRT 和HRT 更长,当SRT 较长时,系统内生长速率较慢的微生物也会得到富集,微生物种群丰富,再加上HRT 延长,活性污泥对污染物的去除更彻底。

版权、出处:《中国给水排水》

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