申佳琪，顧銘業，皇甫佳佳，譚先濤，劉英梟，張建昆   

(徐州工程學院環境工程學院，江蘇徐州  221018)

摘  要：對比了未馴化和馴化后的厭氧顆粒污泥降解硝基酚的產甲烷活性，分析了不同硝基酚濃度、不同葡萄糖濃度、不同污泥濃度等因素下硝基酚的去除率，結果表明：3-NP生物降解的最佳COD濃度為2000mg/L，最佳污泥濃度為 1500mg/L。

關鍵詞：厭氧污泥；硝基酚；污泥活性

硝基酚物質是一類非常重要的工業品，作為中間體被普遍應用于火藥防腐劑、物、色、染、木、膠等化工行業中。此類物質不僅在自然環境中會嚴重危害人體健康和自然環境，而且在水中更是難以消解、去除。傳統的生物法污水處理方法很難有效將其去除，本論文通過對比分析未經馴化的厭氧顆粒污泥和經過馴化的厭氧顆粒污泥對硝基酚的降解性能，以期能夠對指導的厭氧法處理硝基酚類廢水的工程實踐。

1 實驗材料和方法

1.1 實驗材料

受試反應瓶試液組成和受試硝基酚種類同厭氧毒性實驗。

厭氧顆粒污泥：取自于某檸檬酸污水處理站UASB反應器，使用前用葡萄糖培養恢復活性。

馴化厭氧顆粒污泥：取自經硝基酚馴化的ABR反應器，在35℃左右條件下以葡萄糖為共基質，以3-硝基酚為目標污染物，運行2個月。

1.2 實驗方法

反應瓶中混合液組成為營養母液、葡萄糖微量元素和硝基酚混合后反應瓶中試液總體積為0.5L，化學需氧量（COD）為1000mg/L左右，污泥揮發性懸

浮固體（VSS）為1800mg/L，pH值為6.5～7.5(用碳酸氫鈉調節)。在反應瓶中接種50 mL的厭氧顆粒污泥，加入450mL試液（包括營養母液和微量元素各1ml），為保證化學需氧量（COD）為1000mg/L·d，每天測量其COD_Cr，然后向反應瓶中加入相應的葡萄糖溶液。實驗瓶放入35的恒溫水浴振蕩器中，測定甲烷生成產量，待產氣穩定后（以連續7d產氣量相差小于±0.1作為標準），向反應瓶混合液中投加不同濃度的硝基酚，同時投加2ml（250g/L）的葡萄糖；對照反應錐形瓶中不加硝基酚，其它構成與受試樣一樣；空白反應瓶只加污泥和葡萄糖。記錄甲烷生成量。以累計甲烷生成量和相對活性（RA）來評定不同濃度的硝基酚對厭氧顆粒污泥產甲烷活性的影響。

1.3 分析方法

VSS測定采用重量法；COD_Cr的測定采用標準測定方法（國標GB11914-89）；硝基酚的分光光度計測定法，采用INESA-L6S型紫外分光光度計，3-硝基酚測定波長分別為273nm^[1]。

2 產甲烷活性分析

采用未經3-NP馴化的厭氧顆粒污泥和經3-NP馴化后的厭氧顆粒污泥。每個反應瓶加入一樣濃度的葡萄糖、營養母液、微量元素，每隔1h測定生成甲烷量，12h實驗結束。可以看出經過馴化的污泥產甲烷活性要高于未經馴化的污泥。

3 厭氧污泥降解3-NP特性分析

3.1 接種污泥不同對3-NP生物降解性影響

以葡萄糖共基質的濃度以COD_Cr計均為1g/L，接種污泥濃度均為1.8g/L，pH值均在6.5-7.5之間。各反應瓶中的3-NP濃度均為24mg/L，同時運行不加3-NP的對照樣，實驗結果見圖2所示：

從圖2看出，兩種接種污泥的相對活性值都呈上升趨勢，ABR污泥最初相對活性最低，48 h后超過顆粒污泥，且ABR對3-NP的去除率較高（如圖3），這是因為ABR反應器中的活性污泥被3-NP馴化后，逐漸適應了對3-NP的降解。由以上分析可知兩種活性污泥對3-NP的生物降解能力按大小順序排列：經3-NP馴化的厭氧顆粒污泥大于未經3-NP馴化后的厭氧顆粒污泥。

3.2 共基質濃度不同對3-NP降解性能的影響

選取的5個3-NP濃度（24、48、96、192、384mg/L），在不同濃度下分別加入不同濃度的葡萄糖（以COD計分別為1、1.5、2、2.5、3、3.5g/L）進行實驗，實驗結果見圖4-圖10。

圖4-圖8是3-NP初始濃度分別為24、48、96、192、384mg/L時厭氧微生物的相對活性RA隨不同COD初始濃度的變化圖。不同初始3-NP濃度，不同初始葡萄糖投加濃度時，水樣中3-NP去除率和COD去除率隨初始COD濃度不同而發生變化，如圖9和圖10所示。不同3-NP濃度相同和葡萄糖初始投加濃度，COD去除率也不同，這說表明葡萄糖的生物降解與其初始濃度有關，濃度太高和太低都會影響COD去除率。分析得出，COD濃度為2g/L時，厭氧微生物的相對活性RA最高，同時COD和3-NP去除率也相對較高所以適宜3-NP生物降解的最佳 COD濃度為2000mg/L。

3.3 接種污泥濃度不同對3-硝基酚降解性的影響

接種污泥采用厭氧顆粒污泥，選取6個3-硝基酚濃度（10、20、40、80、120、160mg/L），在每個3-NP濃度下，投加不同濃度的接種污泥（1.5、3、4.5g/L），實驗結果如圖11-圖18所示。

圖11-圖16反映了不同接種污泥濃度和不同3-NP濃度時厭氧顆粒污泥的相對活性RA隨時間的變化，圖17和圖18反應了不同接種污泥濃度時3-NP和COD去除率隨接種活性污泥濃度的變化。從圖可以看出，3-NP濃度小于80mg/L時，接種活性污泥濃度和相對活性RA沒有顯著關系；當3-NP濃度大于120mg/L時，接種活性污泥濃度和相對活性RA呈正比。當接種活性污泥濃度為1500mg/L時，對3-NP去除率最高，接種污泥濃度過高過低不影響COD去除率。對上圖11-圖18綜合研究分析得出結論，適宜3-NP生物降解的最佳污泥濃度為 1500mg/L。

4結論

在所選共基質濃度范圍內，共基質葡萄糖濃度高低與硝基酚去除率高低關系不大；但是硝基酚的對葡萄糖的生物降解有明顯抑制作用，隨著硝基酚濃度提高，COD去除率隨之下降。硝基酚不同則對應的最佳COD濃度也會有所差異。有利于3-NP生物降解的最佳COD濃度為2000mg/L，最佳污泥濃度為 1500mg/L。

參考文獻

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[2]楊玉明,劉妧晨,許志剛.硝基酚類化合物的樣品前處理技術與檢測方法研究進展[J].化學試劑,2017,39(04):365-373.

[3]紀書華,吳美玲.3-硝基酚厭氧毒性和厭氧降解動力學研究[J].環境工程,2008,26(S1):377-380.

[4]丁厚鋼,佘宗蓮,湯改風,姜麗娜.3-硝基酚降解動力學研究[J].工業用水與廢水,2007(05):32-34.

作者簡介：申佳琪（2022- ），男，江蘇泰州人，徐州工程學院給排水科學與工程專業學生，主要從事水處理技術研究。通訊地址：江蘇省徐州市云龍區麗水路2號徐州工程學院（二期）環境工程學院，郵政編碼：221018，聯系電話：17605235472，電子郵箱：1780307587@qq.com