全向春 王建龍 施漢昌 錢易
（清華大學環(huán)境科學與工程系，環(huán)境模擬與污染控制國家重點聯(lián)合實驗室，100084）

　　氯代酚類化合物是一類生物難降解化合物。由于其對許多微生物都具有毒害作用，故采用普通的活性污泥法往往很難達到滿意的去除效果。固定化細胞技術通過將一些具有特殊作用的微生物固定化，不僅保持了生物量，而且顯示出較強的耐有毒有害物沖擊能力，在難降解有機物的生物降解中顯示出獨特的優(yōu)越性。但固定化細胞由于其中生物受到固定化載體的物理化學作用引起的活力損失及其長時間運行可能引起固定化細胞的破損使得限制了其在實際廢水處理中的應用。本文研究了降解2，4-二氯酚的高效菌種包埋固定后隨著半連續(xù)流實驗進行其降解活力變化情況及其降解的動力學，并對固定化細胞投加到SBR系統(tǒng)中長期運行對2，4-DCP的去除效果進行了研究。

1. 實驗材料與方法

1.1 高效菌種來源及固定化凝膠小球的制備
　　降解2，4-DCP的高效菌種主要通過對活性污泥以2，4-DCP為唯一碳源長期馴化得到。固定化方法采用PVA-硼酸法。
1.2固定化細胞的活性恢復及其降解動力學實驗
　　通過對固定化細胞進行半連續(xù)流實驗，考察其降解2，4-DCP活力的變化。進行了9日的半連續(xù)流實驗。半連續(xù)流實驗結束后，進行了其降解氯酚的動力學研究
1.3固定化細胞對SBR系統(tǒng)強化效果實驗
　　取處理生活污水的污泥為SBR反應器中原污泥，以搖瓶反應模擬SBR反應器的運行。SBR運行周期為6小時，其中進水15分鐘，反應5小時，沉淀30分鐘，排水15分鐘。污泥泥齡約10天。反應器容積交換率50%。對照系統(tǒng)和強化系統(tǒng)的背景污泥的投加量均為1.464g/L，強化SBR系統(tǒng)投加的固定化細胞量為原污泥的9.28%。SBR反應器進水采用人工配水.
1.4分析方法
　　2，4-DCP的分析采用高壓液相色譜。

2.實驗結果與討論

2.1 半連續(xù)流實驗固定化細胞降解2，4-DCP的活力變化

　　圖1表明，9次半連續(xù)流實驗中固定化細胞對2，4-DCP的降解能力有了明顯的變化。第1次實驗，8.7mg/L的2，4-DCP用了12.5h得到完全去除，而在第2次實驗，固定化細胞對DCP的降解活力就有了明顯恢復，同樣濃度的DCP，完全降解只用了8h。而第9次實驗中，對于高達105mg/L的2，4-DCP，固定化細胞仍然能夠在9小時內(nèi)將其去除，固定化細胞表現(xiàn)出良好的耐負荷沖擊能力?？紤]到反應初期吸附作用對DCP去除的影響，對反應1h后的降解數(shù)據(jù)進行零級反應回歸，得到半連續(xù)流實驗中降解速率常數(shù)的變化情況，如圖2所示。圖2表明，在前8次實驗中，固定化細胞的降解速率常數(shù)隨著實驗次數(shù)的增加而表現(xiàn)出明顯增加的趨勢。但第9次實驗降解速率比第8次有所下降，分析主要原因是此時2，4-DCP的濃度過高，開始對包埋在固定化細胞內(nèi)的微生物活性產(chǎn)生了一定的抑制作用。半連續(xù)流實驗的結果表明，雖然用PVA包埋的微生物在固定化初期由于載體的物理化學作用，使其活性受到一定影響，但可以通過半連續(xù)實驗恢復其活力，且其中微生物的生長繁殖不會受到明顯的影響。

　

2.2固定化細胞降解2，4-DCP的動力學
　　通過半連續(xù)流實驗已經(jīng)得到充分活化的固定化細胞進行了其降解2，4-DCP的動力學研究。結果如圖3所示。在2，4-DCP濃度范圍在8.8～57.6mg/L范圍內(nèi)，其降解過程很好地遵循零級反應，既氯酚以恒定的降解速率降解，其降解速率隨著DCP初始濃度的變化形式類似于抑制動力學形式。但降解速率常數(shù)穩(wěn)定在較長的濃度范圍內(nèi)，再次證實微生物固定化后抵抗有毒有害物質(zhì)沖擊的能力有所增強。
2.3固定化高效菌種對SBR系統(tǒng)強化效果
　　通過圖4中不加固定化菌的對照系統(tǒng)與投加1.85%固定化菌的SBR系統(tǒng)比較可以得出，進水濃度為66mg/L時，投菌的SBR系統(tǒng)比對照系統(tǒng)啟動時間短，對照系統(tǒng)需要9d時間出水2，4-DCP降為零，而強化系統(tǒng)只需要6d時間。此外，進水2，4-DCP濃度升高到166mg/L時，對照系統(tǒng)出水2，4-DCP迅速增加，而投菌強化系統(tǒng)依然保持良好的出水水質(zhì)，當進水2，4-DCP繼續(xù)上升到250mg/L時，投菌SBR系統(tǒng)的出水開始變壞。為了緩和累積升高的2，4-DCP對系統(tǒng)中微生物的毒害作用，第21天到22天內(nèi)，進水只加入碳源乙酸鈉，不再加入氯酚。第23天，繼續(xù)加入氯酚，系統(tǒng)的出水得到了恢復。第30～60日，系統(tǒng)不加入氯酚，而只以乙酸鈉為碳源持續(xù)運行了30日，以考察重啟動后SBR強化系統(tǒng)及其對照系統(tǒng)是否仍然保持對DCP的去除能力。結果表明，進水2，4-DCP為83mg/L，強化系統(tǒng)一天內(nèi)出水DCP就降到零，而對照系統(tǒng)仍需要3日啟動時間。DCP濃度升高到166mg/L時，對照系統(tǒng)出水氯酚濃度迅速升高，而強化系統(tǒng)仍然保持了良好的出水水質(zhì)。