河北农业科学，２０１０，１４（５）：８２—８４ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ 编辑李布青 活性污泥的驯化及其降解高浓度苯酚废水的效果 马 垄 ，王 冰 ，王海鹏 ，白俊翔 （１．大连民族学院生命科学学院，辽宁大连１１６６００；２．朝阳市第四中学，辽宁朝阳１２２０００） 摘要：以苯酚为碳源培养驯化活性污泥，使其逐渐适应并能有效降解高浓度（１ ５００ ｍｇ／Ｌ）苯酚废水，并对降 解期的苯酚浓度、污泥浓度、ｐＨ值条件进行了较为系统的研究。结果表明：活性污泥降解苯酚效果良好，２４ ｈ 内ＣＯＤ去除率达８５％以上。污泥投加量６ ｇ／Ｌ、水体ｐＨ值６条件下，处理初始浓度为８５５ ｍｇ／Ｌ的模拟苯酚废 水，酚浓度降至５～６ｍｇ／Ｌ。 关键词：活性污泥；培养驯化；条件优化；苯酚；初始浓度 中图分类号：Ｘ７０３．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—１６３１（２０１０）０５－００８２－０３ Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｓｌｕｄｇｅ Ａｃｃｌｉｍａｔｉｚｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ Ｄｅｇｒａｄｉｎｇ Ｈｉｇｈ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ Ｐｈｅｎｏｌ Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ＭＡ Ｋｕｎ ，ＷＡＮＧ Ｂｉｎｇ ，ＷＡＮＧ Ｈａｉ－ｐｅｎｇ ，ＢＡＩ Ｊｕｎ—ｘｉａｎｇ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｄａｌｉａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ １ １ ６６００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｎｏ．４ Ｍｉｄｄｌｅ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈａｏｙａｎｇ， Ｃｈａｏｙａｎｇ １ ２２０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｓｌｕｄｇｅ ｗａｓ ｃｕｈｉｖａｔｅｄ ａｎｄ ａｃｃｌｉｍａｔｉｚｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｐｈｅｎｏｌ ａｓ ｔｈｅ ｃａｒｂｏｎ ｓｏｕｒｃｅ，ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｍａｄｅ ａｄａｐｔ ｔｏ １ ５００ ｍｇ／Ｌ ｐｈｅｎｏｌ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ａｎｄ ｄｅｇｒａｄｅ ｉｔ．Ｔｈｅ ｐｈｅｎｏｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｓｌｕｄｇｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｈｅｎｏｌ ｗａｓ ｄｅｇｒａｄｅｄ ｂｙ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｓｌｕｄｇｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ ＣＯＤ ｒｅｍｏｖａｌ ｒａｔｅ ｒｅａｃｈｅｄ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ８５％ｉｎ ２４ ｈ．Ｔｈｅ ｐｈｅｎｏｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｆｒｏｍ ８５５ ｍｇ／Ｌ ｔｏ ５－６ ｍｇ／Ｌ ｗｉｔｈ ６ ｇ／Ｌ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｓｌｕｄｇｅ ａｔ ｐＨ ６． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｓｌｕｄｇｅ；Ｃｕｌｔｉｖａｔｅ ａｎｄ ａｃｃｌｉｍａｔｉｚｅ；Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；Ｐｈｅｎｏｌ；Ｉｎｉｔｉａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ 水资源是人类生存和国家经济建设的生命线，人口 增长、工业发展、资源不合理开采与利用、“三废”的 排放等加剧了水资源的短缺。含酚类以及其衍生物的废 ＡＣＯ－３１８型４５Ｗ）、ＨｉｍａｃＣＦ １５ＲＸ高速冷冻离心机、 ＷＭＸ微波密封速测仪（Ｇａｌａｎｚ）、ＵＶ－９２００紫外分光光 度计和ＴＯＣ—Ｖｃｐｈ总有机碳分析仪。 化学试剂有苯酚、重铬酸钾、浓硫酸、硫酸银、邻 菲罗啉、硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、４．氨基安替比林、铁 氰化钾、氯化铵和氨水，均为市售。 培养液，按照葡萄糖６５６ｍｇ／Ｌ、尿素２１．４ｍｇ／Ｌ、 ＫＨ２ＰＯ４ ３５ ｍｇ／Ｌ、 （ＮＨ４）２Ｓ０４ １１７ ｍｇ／Ｌ、ＭｇＳＯ４２０ ｍｇ／Ｌ、 ＣａＣ１２ ６ ｍｇ／Ｌ、ＭｎＳＯ４ ５００ ｍｇ／Ｌ、ＦｅＳＯ４ ５００ ｍｇ／Ｌ和 水和废物在土壤和水体中的排放与积累导致了生态恶 化，威胁着人类健康。酚类物质毒性较强，已被各国列 入优先控制的污染物名单。相对于多种治废方法，生化 法处理废水成本低、二次污染少，是废水处理研究的热 点。活性污泥法或生物膜法对较低浓度（＜５００ ｍｇ／Ｌ） 的含酚废水处理效果较好，但积累的高浓度苯酚对普通 活性污泥法微生物会产生抑制作用，是处理过程中的难 题之一。 ＺｎＳＯ ５００ ｍ＃Ｌ配制。 １．２方法 研究驯化活性污泥方法，以期得到含有特性微生物 的活性污泥，能适用高浓度酚废水，从而提高活性污泥 处理高浓度苯酚废水的效率，可为污水处理和污泥利用 提供理论依据。 １．２．１ 活性污泥的培养驯化将从大连开发区西山污 水处理厂曝气池取得的污泥，取４ Ｌ倒人容积为６ Ｌ的 桶里，以含苯酚的有机溶液作为目标底物进行驯化。前 期先加入培养液，培养２～３ ｄ，使污泥适应更具有活 性。在驯化微生物过程中，苯酚质量浓度按照 ３００ ｍｇ／Ｌ、６００ ｍｇ／Ｌ、９００ ｍｇ／Ｌ、１ ２００ ｍｇ／Ｌ不断增加， １材料与方法 １．１材料 直至达到ｌ ５００ ｍｇ／Ｌ，培养液中每天加入量相同（驯化 活性污泥样品，来源于大连开发区西山污水处理厂 曝气池。 过程需要７～９ ｄ）。参照用的污泥，只加入培养液。培 养过程中，每日观察污泥沉降比、ＣＯＤ值，测试上清液 中的苯酚余量。水温维持在１５～３０ ｑＣ，溶解氧保持在 ２～３ ｍ＃Ｌ。 试验仪器有ＨＡＩＬＥＡ海利电磁式空气压缩机（ＣＥ 收稿日期：２０１０－０５４３５ １．２．２分析方法 作者简介：马垄（１９７８一），女，内蒙古通辽人，助理工程师，硕 １．２．２．１ 苯酚的标准曲线。以预制浓度为１０ ｇ／ｍＬ的 士，从事大型仪器管理与分析测试。 第５期 ５ 颦等：活性污泥的驯化及其降解高浓度苯酚废水的效果 ・８３・ 苯酚标准液为母液，稀释成浓度分别为０．２ ｍＬ、 ０．６ ｍＬ、 １．０ ｍＬ、 １．４ ｇ／ｍＬ、 ２．０ ｍＬ、 ２．４ ｇ／ｍＬ、３．０ ｇ／ｍＬ、３．６ ｍＬ的标准溶液。加 ０．２５ ｍＩ 氨水一氯化铵缓冲溶液混匀。加２％的４一氨基安 替比林溶液０．５ ｍＬ，冉次混匀。再加８％的铁氰化钾溶 液０．５ ｍＩ 充分混匀后，静置１０ ｍｉｎ．．以蒸馏水为参比， 测量吸光度（５１０ ｎｒｎ波长），空白校正，绘制苯酚含量 的标准曲线。 １．２．２．２苯酚的平衡浓度。将污泥用高速冷冻离心机 在１０ ０００ ｒ／ｍｉｎ下离心５ ａｒｉｎ，取上清液５ ｍＬ放人２５ ｍＬ 比色管中，用蒸馏水稀释至刻度。按绘制标准曲线相同 步骤测定吸光度，进而计算出苯酚的平衡浓度。 苯酚平衡浓度：Ｃｅ＝Ｃ１×Ｎ 式中，Ｃｅ为平衡浓度，单位 ｇ／ｍＬ；ＣＩ为起始浓 度，单位 ｇ／ｍＬ；Ｎ为溶液的稀释倍数。 １．２．２．３污泥驯化效果的分析方法。（１）驯化污泥对 不同浓度苯酚吸附效果的影响。活性污泥培养与驯化 后，污泥投加量为８ Ｌ。设苯酚初始浓度５５０ ｍｇ／Ｌ、 ８５０ ｍｇ／Ｌ和１ ５００ ＩＴＩｇ／Ｌ共３个处理。（２）活性污泥投 加量对苯酚吸附效果的影响。废水苯酚浓度为 ８５０ Ｉｎｇ／Ｌ。设污泥投加量６ ｇ／Ｌ、８ ｇ／Ｌ和１０ Ｌ共３个 处理。（３）ｐＨ值对活性污泥吸附苯酚效果的影响。污 泥浓度为６ ｇ／Ｌ，苯酚浓度为８５０ ｍｇ／Ｌ。试验设废水ｐＨ 值４、６和８共３个处理。测定ＣＯＤ和ＴＯＣ。其中， ＣＯＤ测定采用重铬酸钾法；ＤＯ测定采用溶解氧测定仪； ｐＨ值测定采用ｐＨ计；ＴＯＣ测定采用总有机碳分析仪。 ２结果与分析 ２．１ 驯化污泥对不同浓度苯酚吸附效果的影响 苯酚初始浓度为８５０ ｍｇ／Ｌ处理的降解率相对较好 （图１）。而初始浓度为１ ５００ ｍｇ／Ｌ的苯酚废水，因为苯 酚初始浓度太高，抑制了部分不适应较高苯酚浓度的微 生物的活性，导致降解速率缓慢。２ ｄ后苯酚初始浓度 为５５０ ｍｇ／Ｌ和８５０ ｍｇ／Ｌ的苯酚废水均从４０～５０ ｍｇ／Ｌ 降至３．１ ｍｇ／Ｌ；而苯酚ｌ ５００ ｍｇ／Ｌ处理因为浓度较高， 所以降解缓慢，经过５ ｄ降解到４．１ ｍｇ／Ｌ（图２）。 瓣 琏 艘 时间（ｄ］ 图１ 不同初始浓度苯酚的ＣＯＤ降解率曲线 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＯＤ ｏｆ ｐｈｅｎ￣ｗｉｔｈ ｄｉｆｉｅｒｅｎｔ ｉｎｉｔｉａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ＴＯＣ是以有机物中的主要元素碳的量来表示水体中 有机物质的含量。测量每天降解后废水的ＴＯＣ，可以直 接反映出驯化的活性污泥对有机物的降解效果。苯酚浓 度５５０ ｍｇ／Ｌ、８５０ ｍｇ／Ｌ、１ ５００ ｍｇ／Ｌ处理的最大去除率 分别为９１．９４％、９２．２６％和９１．４１％（图３）。 ６Ｏ 毫５０ 曼 ４ｏ 蠢３０ ２Ｏ １０ ０ ２ ３ ４ ５ ６ 时间（ｄ） 图２不同初始浓度苯酚的苯酚浓度变化曲线 Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｐｈｅｎｏｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈｅｎｏｌ ｗｉｔｈ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｉｎｉｔｉａｌ ｃ０ｎｃｅｎｔｒａｔｊ０ｎｓ Ｓ 掰 堪 世 图３不同初始浓度苯酚的ＴＯＣ降解率曲线 Ｆｉｇ，．３ Ｔｈｅ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ＴＯＣ ｏｆ ｐｈｅｎｏｌ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｎｉｔｉａｌ ｃＯｎｃｅｎｔｒａｔｉＯｎｓ ２．２ 活性污泥投加量对苯酚吸附效果的影响 污泥投加量达到６ ｇ／Ｌ时，第１ ｄ降解率相对较好； 经过２～３ ｄ的降解，３个投加量处理的降解率均能达到 ９０％左右（图４）。 锝 礁 遵 图４不同浓度的活性污泥对苯酚吸附效果的影响 Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｓｌｕｄｇｅ ｗｉｈｔ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ・８４・ 河北农业科学 ３个污泥投加量处理，在２ ｄ后，苯酚废水都从 ４１．７５ ｍｇ／Ｌ降至５．５ ｍｇ／Ｌ，但污泥投加量为８ ｇ／Ｌ和 １０ ｇ／Ｌ的处理对苯酚去除较为缓慢（图５）。不同污染 投加量对苯酚的去除速率顺序为污泥６ ｇ／Ｌ＞污泥１０ Ｌ ＞污泥８ ｇ／Ｌ，对苯酚模拟废水的最大去除率分别为 ８７．６７％、８６．６２％和８７．１５％（图６）。 囊 蚕 黎 图５不同浓度活性污泥的苯酚浓度变化曲线 Ｆｉｇ．５ Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｐｈｅｎｏｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｄｅｇｒａｄｅｄ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ａｃｔｉ∞ 鲫 ｖａｔｅｄ ｓｌ∞ ｕｄｇｅ 嬲 ｍ Ｏ 时闻（ｄ） 图６不同浓度活性污泥的ＴＯＣ降解曲线 Ｆｉｇ．６ Ｔｈｅ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ＴＯＣ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｓｌｕｄｇｅ ２．３ ｐＨ值对活性污泥吸附苯酚效果的影响 驯化的活性污泥对不同酸碱度苯酚废水的降解率差 异明显，不同ｐＨ值废水的降解速率顺序为ｐＨ值 １ｏ０ ８５ 鐾 ７。 ５５ ４０ １ ２ ３ ４ 时间（ｄ） 图７不同ｐＨ值对活性污泥吸附苯酚效果的影响 Ｆｉｇ．７ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｏｎ ａｄｓｏｒｂｉｎｇ ｐｈｅｎｏｌ ｂｙ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｓｌｕｄｇｅ ６（８７．２３％） ＞ｐＨ值４（８７．１３％） ＞ｐＨ值 ８（８６．０３％）（图７）。水体的酸碱度直接影响活性污泥 降解苯酚的效果，水体偏酸性或偏碱性都会降低污泥的 吸附、生物活性和沉降等综合性能，致使污泥对含酚废 水的降解率减弱。废水ｐＨ值为６时，污泥对苯酚的吸 附效果最好（图８）。 毫 邑 毪 簌 蛊 措 ｌ ２ ３ ４ ５ 时闻（ｄ） 图８不同ｐＨ值的苯酚浓度变化曲线 Ｆｉｇ．８ Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｐｈｅｎ￣ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐＨ ｖａｌｕｅｓ ３小结 采用苯酚浓度递增方式培养驯化适应高浓度苯酚的 微生物，加入适量葡萄糖辅助驯化，直至加入高浓度苯 酚后微生物培养效果良好。 研究结果显示，活性污泥法对苯酚模拟废水具有良 好的降解性能。正常状态下，在ｐＨ值约为６时，２４ ｈ ＣＯＤ的去除率＞８５％；ｐＨ值过高或过低，微生物均会 受到抑制，降低降解效果。当处理苯酚质量浓度为 ８５０ ｍｇ／Ｌ、驯化后的活性污泥投放量为６ ｇ／Ｌ、废水ｐＨ 值为６时，处理效果最优。 参考文献： ［１］Ｄｅｂｏｓｚ Ｋ，Ｐｅｔｅｒｓｅｎ ＳＯ，Ｋｕｒｅ ＬＫ，ｅｔ ａ１．Ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｅｗａｇｅ ｓｌｕｄｇｅ ａｎｄ ｈｏｕｓｅｈｏｌｄ ｃｏｍｐｏｓｔ ｏｎ ｓｏｉｌ ｐｈｙｓｉｃａｌ， ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ［Ｊ］．Ａｐｐｌ Ｓｏｉｌ Ｅｃｏｌ，２００２，１９：２３７—２４８． ［２］林春绵，金耀门．超临界水中苯酚的氧化分解［Ｊ］．高 效化学工程学报，１９９８，（１）：８６—８９． ［３］赵丽霞．污泥样品前处理方法比较研究［Ｊ］．太原师范 学院学报（自然科学版），２００３，２（４）：７７—７８． ［４］陈一良，杨云飞，杨超．活性污泥法降解苯酚模拟废 水的动力学研究［Ｊ］．中国资源综合利用，２００６， ２４（１１）：２４—２７．
