处理含酚废水曝气生物流化床中丝状菌种群结构的解析
摘要: 应用曝气生物流化床反应器(ABFT) 处理含酚废水,随着进水ρ( 苯酚) 由100 mg /L提高到400 mg /L,苯酚的去除率稳定在100% 左右,且苯酚的去除主要发生在4 个反应池中的第一池. 利用扫描电镜( SEM)、荧光原位杂交( FISH) 和变性梯度凝胶电泳(DGGE) 技术对反应器内微生物种群进行分析. 扫描电镜结果表明,随着反应器进水ρ( 苯酚) 的提高,填料生物膜微生物逐渐演变为以丝状菌为主. 针对SSU rRNA 的荧光原位杂交结果表明,反应器内丝状微生物主要为真菌. 分别对细菌和真菌的16S rDNA 和18S rDNA 进行PCR - DGGE 分析,结果表明,反应器内主要的苯酚降解菌为克氏地霉( Geotrichumklebahnii) ,同时存在发硫菌等丝状细菌. 聚类及多样性分析表明,苯酚对微生物种群表现出很强的选择性.
关键词: 苯酚; 曝气生物流化床; 丝状菌; 克氏地霉
中图分类号: X703. 1 文献标志码: A 文章编号: 1001 - 6929(2010)08 - 1068 - 08
苯酚及其衍生物是有机化工的基本原料,也是炼焦、炼油、染化、造纸、医药、化工等工业废水的主要污染物. 酚类属高毒性物质,且为细胞原浆毒物,可对人类健康和水生态系统造成严重损害. 美国环境保护署《清洁水法》中颁布的129 项环境优先控制污染物中有11 项是酚类化合物. 我国“水中优先控制污染物黑名单”列出的68 种有毒化学污染物中包括苯酚、间甲酚等6 种酚类化合物[1]. 目前研究和应用的含酚废水处理技术包括蒸馏、液液萃取、吸附、渗透蒸发、高级氧化和生物处理等. 其中,生物处理技术由于运行费用低,广泛应用于低浓度含酚废水的处理. 由于高浓度酚类物质对微生物有毒害作用,即使对具有酚类降解能力的微生物也可产生抑制作用[3-4],因此传统活性污泥法等技术处理高浓度含酚废水具有处理效果不稳定,耐冲击性能差等问题[5]. 在前期研究中,利用曝气生物流化床技术处理高浓度含酚废水,取得了很好的处理效果,在苯酚容积负荷为3. 6 kg / (m3·d) ,水力停留时间为2 h 的条件下,可以稳定获得95% 以上的苯酚去除率.
曝气生物流化床( Aerated Biological Fluidized Tank,ABFT) 是一种新型的废水处理技术,目前已在城市污水和食品、酿造、造纸、纺织、煤炭[6]、电力、医药、化工等[7-8]工业废水的二级处理和深度处理中成功应用,具有容积负荷高、占地小、不需反冲洗、不需污泥回流、不产生污泥膨胀、能耗低等优点[9].
在曝气生物流化床填料表面生长了大量丝状菌,这种现象在张金利等[10]处理高负荷含酚废水的研究中也有报道,但目前对处理高负荷含酚废水系统中丝状菌种类及特性的研究还很少. 由于污水处理系统中大部分微生物不能被分离培养,因此采用PCR - DGGE 和FISH 等不依赖分离培养的分子生物学手段对曝气生物流化床中丝状菌的种群结构进行了解析.
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