耐受酚類污染物生物抑制的硝化污泥的定向馴化和作用機(jī)制
發(fā)布時間：2021-10-20 00:26
隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,城市污水和工業(yè)廢水的排放量急劇增加,廢水處理壓力不斷提高。大多數(shù)城鎮(zhèn)污水處理廠在實際運(yùn)行過程中都會通過市政管網(wǎng)接納一些含有酚類污染物的工業(yè)廢水。工廠正常運(yùn)行時,所排放的工業(yè)廢水均需經(jīng)過一定程度的處理,達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后再納入市政管網(wǎng)。然而工業(yè)原材料成分波動、企業(yè)污水處理設(shè)施故障等突發(fā)情況往往會導(dǎo)致未經(jīng)有效處理的工業(yè)廢水排入城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)。硝化反應(yīng)是整個污水處理過程中至關(guān)重要的一環(huán)。由于污水處理系統(tǒng)中的硝化細(xì)菌生長緩慢且易受外界因素影響,當(dāng)受到工業(yè)廢水中酚類污染物的沖擊后,其生物活性會受到嚴(yán)重抑制,甚至失活,短時間內(nèi)難以有效恢復(fù),從而導(dǎo)致出水NH4+–N濃度超標(biāo),造成重大污水處理事故。為減輕含酚廢水對城鎮(zhèn)污水處理廠硝化能力的沖擊,開展有效的預(yù)防工作,研究馴化一種具有抵御酚類污染物沖擊能力的硝化污泥,并探討其相關(guān)的機(jī)理具有重要的理論和現(xiàn)實意義。本研究選取苯酚和2,4,6-三氯酚（2,4,6-Trichlorophenol,TCP）這兩種普遍存在于化工行業(yè)廢水中典型的酚類有毒有機(jī)物作為研究對象,分別馴化了既能抵御苯酚和TCP沖...
【文章來源】：上海師范大學(xué)上海市
【文章頁數(shù)】：128 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
傳統(tǒng)生物脫氮流程示意圖
第1章緒論上海師范大學(xué)博士學(xué)位論文101.4.1苯酚的性質(zhì)苯酚是最簡單的酚類化合物，其分子式為C6H6O（化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1-2所示），相對分子質(zhì)量為94。是一種具有特殊氣味的無色針狀晶體，熔點為43oC，沸點為182oC（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）。苯酚常溫下(25oC)微溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。而當(dāng)溫度高于65oC時，苯酚可以與水任意比例互溶。苯酚具有中等化學(xué)毒性，它能與細(xì)胞蛋白發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，低濃度時能使細(xì)胞變性，高濃度時能使蛋白質(zhì)凝固。苯酚對水環(huán)境危害較大，先后被美國環(huán)境保護(hù)署(USEPA)和我國生態(tài)環(huán)境部列為優(yōu)先控制污染物。它具有三致特性，人體攝入一定量后會出現(xiàn)急性中毒癥狀，長期飲用被苯酚污染的水可引起頭昏、瘙癢、貧血及神經(jīng)系統(tǒng)障礙。當(dāng)自然水體中苯酚濃度大于5mg/L時，就會使魚類中毒死亡[81]。因此，必須嚴(yán)格控制含酚廢水進(jìn)入環(huán)境中。國家環(huán)�？偩职l(fā)布的《GB3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中對于含有苯酚污水的一級排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須小于0.3mg/L，三級排放標(biāo)準(zhǔn)為1.0mg/L，生活飲用水的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)為0.002mg/L[82]。圖1-2苯酚的化學(xué)結(jié)構(gòu)1.4.2苯酚生物降解與硝化反應(yīng)相互作用研究進(jìn)展目前國內(nèi)外關(guān)于酚類污染物對硝化細(xì)菌抑制作用的研究已有很多，尤其是苯酚對氨氮的抑制研究，這是因為在焦化廢水中苯酚和氨氮是其主要污染成分。需要同步脫氮除酚就必須對機(jī)理進(jìn)行深入探討，但就目前的研究現(xiàn)狀來看，關(guān)于苯酚對于硝化反應(yīng)是否存在抑制及其抑制機(jī)理尚未有明確定論。Amor等[83]分別研究了在好氧序批池和活性污泥反應(yīng)器中苯酚的生物降解規(guī)律及其對硝化過程的影響。研究表明，在序批式系統(tǒng)中，苯酚對硝化反應(yīng)的抑制作用隨著苯酚濃度的增加而增加。而在連續(xù)式活性污泥反應(yīng)器中，即使沒有對污泥進(jìn)行馴化，苯酚與氨氮的去除率也分別能夠達(dá)到9
且有個氯取代基存在其對位上，增加其毒性作用[102]。許多氯酚化合物降解過程的中間產(chǎn)物例如氯代鄰苯二酚或氯代開環(huán)產(chǎn)物也具有毒性，會對生物體具有較強(qiáng)的抑制作用，主要表現(xiàn)在使蛋白質(zhì)變性，從而使細(xì)胞失去活性�；诼确釉斐傻囊幌盗协h(huán)境問題，我國實施的污水綜合排放國家標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)規(guī)定，2,4,6-TCP的最高允許排放濃度的一、二、三級標(biāo)準(zhǔn)分別為0.60mg/L，0.80mg/L，1.0mg/L，城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(CJ/T206.2005)中將2,4,6-TCP列為非常規(guī)檢驗項目，要求檢出濃度小于0.01mg/L[103]。下文中將2,4,6-TCP均簡稱為TCP。圖1-32,4,6-TCP的化學(xué)結(jié)構(gòu)1.4.4TCP生物降解與硝化反應(yīng)相互作用研究進(jìn)展目前，對去除氯酚類污染物的各種方法和機(jī)理的研究有很多，但對于微生物的抑制研究大多只停留在氯代酚對微生物的急性毒性影響上[104-106]，專門針對硝化反應(yīng)的研究還比較少，尤其是TCP。Martinez-Hernandez等[107]研究了間歇暴露在2-氯酚(2-CP)下的硝化污泥動力學(xué)行為。研究發(fā)現(xiàn)暴露于2-CP下，硝化效率降低到10%。氨氮的比消耗速率降低了95%，但NO3的生成量仍保持在未接觸2-CP時的水平。結(jié)果表明，與亞硝酸鹽氧化過程相比，與2-CP的接觸對氨氧化過程的影響更大。類似地，Pérez-Alfaro等[108]在間歇培養(yǎng)的硝化污泥中，研究了2-CP對氨氮和亞硝化過程的影響。研究顯示：氨氧化活性在不同的2-CP濃度下被完全抑制，而亞硝酸鹽被完全消耗并轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，這說明了亞硝酸鹽氧化活性的存在。Nevalainen等[109]為了研究漂白硫酸鹽紙漿廠廢水中氮和有機(jī)鹵素去
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]苯酚對活性污泥硝化與反硝化動力學(xué)的影響[J]. 王軍建,蔣路漫,周振,王羅春,蔣海濤. 環(huán)境污染與防治. 2019(01)
[2]沉積型微生物燃料電池同步去除苯酚及脫氮性能[J]. 徐勛,吳明松,趙慶良. 中國給水排水. 2016(13)
[3]焦化廢水生物處理中的乙酸鈉硝化抑制行為探究[J]. 于哲,韋朝海. 廣州化工. 2016(08)
[4]異養(yǎng)硝化-好氧反硝化菌脫氮同時降解苯酚特性[J]. 王國英,崔杰,岳秀萍,李亞男,賈子龍. 中國環(huán)境科學(xué). 2015(09)
[5]堿性工業(yè)廢水對污水處理廠氧化溝工藝的影響分析[J]. 程宗旺,肖海文,李玉勝. 給水排水. 2014(09)
[6]斜發(fā)沸石處理氨氮廢水[J]. 王文超,管俊芳,嚴(yán)春杰,田晶晶,曹剛. 環(huán)境工程學(xué)報. 2014(03)
[7]化學(xué)沉淀法處理高濃度氨氮廢水的實驗研究[J]. 劉國躍,王昶昊,施云海,陳浩. 石油化工技術(shù)與經(jīng)濟(jì). 2013(06)
[8]折點加氯法處理深度處理低氨氮廢水[J]. 李嬋君,賀劍明. 廣東化工. 2013(20)
[9]苯酚降解菌紅球菌（Rhodococcus sp.）P1的鑒定及其在焦化廢水中的應(yīng)用[J]. 張玉秀,蒙小俊,柴團(tuán)耀. 微生物學(xué)報. 2013(10)
[10]淺談我國城市污水處理廠存在的問題及改善對策[J]. 楊河,肖雨露. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2013(16)
博士論文
[1]焦化廢水生物降解過程中有機(jī)污染物相互作用及強(qiáng)化技術(shù)[D]. 楊超.上海師范大學(xué) 2019
[2]排除厭氧富磷污水ERP-SBR除磷脫氮工藝研究[D]. 吉方英.重慶大學(xué) 2004
[3]硝化細(xì)菌應(yīng)用技術(shù)研究[D]. 張明.華東師范大學(xué) 2003
碩士論文
[1]高活性硝化污泥的富集及硝化強(qiáng)化中試[D]. 崔燦燦.浙江工業(yè)大學(xué) 2017
[2]苯酚和喹啉同時生物降解過程中對氧和電子的競爭[D]. 張冰冰.上海師范大學(xué) 2017
[3]高活性硝化污泥的高效富集和生物強(qiáng)化效果研究[D]. 尹子華.上海師范大學(xué) 2016
[4]基于短程硝化反硝化垃圾滲濾液的脫氮研究[D]. 章磊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[5]環(huán)境污染物對青�；【鶴67的急性毒性研究[D]. 姜丹.河南師范大學(xué) 2013
[6]沖擊負(fù)荷條件下活性污泥硝化性能恢復(fù)技術(shù)研究[D]. 米鑫.西安建筑科技大學(xué) 2013
[7]環(huán)境激素2，4，6-三氯苯酚的微生物降解特征及固定化研究[D]. 范燕燕.揚(yáng)州大學(xué) 2013
[8]CASS工藝污水處理廠生產(chǎn)性試驗研究[D]. 花勇剛.重慶大學(xué) 2008
[9]SBR工藝處理含苯酚及氨氮廢水的試驗研究[D]. 馬靜.青島大學(xué) 2007
本文編號：3445888
【文章來源】：上海師范大學(xué)上海市
【文章頁數(shù)】：128 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
傳統(tǒng)生物脫氮流程示意圖
第1章緒論上海師范大學(xué)博士學(xué)位論文101.4.1苯酚的性質(zhì)苯酚是最簡單的酚類化合物，其分子式為C6H6O（化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1-2所示），相對分子質(zhì)量為94。是一種具有特殊氣味的無色針狀晶體，熔點為43oC，沸點為182oC（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）。苯酚常溫下(25oC)微溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。而當(dāng)溫度高于65oC時，苯酚可以與水任意比例互溶。苯酚具有中等化學(xué)毒性，它能與細(xì)胞蛋白發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，低濃度時能使細(xì)胞變性，高濃度時能使蛋白質(zhì)凝固。苯酚對水環(huán)境危害較大，先后被美國環(huán)境保護(hù)署(USEPA)和我國生態(tài)環(huán)境部列為優(yōu)先控制污染物。它具有三致特性，人體攝入一定量后會出現(xiàn)急性中毒癥狀，長期飲用被苯酚污染的水可引起頭昏、瘙癢、貧血及神經(jīng)系統(tǒng)障礙。當(dāng)自然水體中苯酚濃度大于5mg/L時，就會使魚類中毒死亡[81]。因此，必須嚴(yán)格控制含酚廢水進(jìn)入環(huán)境中。國家環(huán)�？偩职l(fā)布的《GB3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中對于含有苯酚污水的一級排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須小于0.3mg/L，三級排放標(biāo)準(zhǔn)為1.0mg/L，生活飲用水的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)為0.002mg/L[82]。圖1-2苯酚的化學(xué)結(jié)構(gòu)1.4.2苯酚生物降解與硝化反應(yīng)相互作用研究進(jìn)展目前國內(nèi)外關(guān)于酚類污染物對硝化細(xì)菌抑制作用的研究已有很多，尤其是苯酚對氨氮的抑制研究，這是因為在焦化廢水中苯酚和氨氮是其主要污染成分。需要同步脫氮除酚就必須對機(jī)理進(jìn)行深入探討，但就目前的研究現(xiàn)狀來看，關(guān)于苯酚對于硝化反應(yīng)是否存在抑制及其抑制機(jī)理尚未有明確定論。Amor等[83]分別研究了在好氧序批池和活性污泥反應(yīng)器中苯酚的生物降解規(guī)律及其對硝化過程的影響。研究表明，在序批式系統(tǒng)中，苯酚對硝化反應(yīng)的抑制作用隨著苯酚濃度的增加而增加。而在連續(xù)式活性污泥反應(yīng)器中，即使沒有對污泥進(jìn)行馴化，苯酚與氨氮的去除率也分別能夠達(dá)到9
且有個氯取代基存在其對位上，增加其毒性作用[102]。許多氯酚化合物降解過程的中間產(chǎn)物例如氯代鄰苯二酚或氯代開環(huán)產(chǎn)物也具有毒性，會對生物體具有較強(qiáng)的抑制作用，主要表現(xiàn)在使蛋白質(zhì)變性，從而使細(xì)胞失去活性�；诼确釉斐傻囊幌盗协h(huán)境問題，我國實施的污水綜合排放國家標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)規(guī)定，2,4,6-TCP的最高允許排放濃度的一、二、三級標(biāo)準(zhǔn)分別為0.60mg/L，0.80mg/L，1.0mg/L，城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(CJ/T206.2005)中將2,4,6-TCP列為非常規(guī)檢驗項目，要求檢出濃度小于0.01mg/L[103]。下文中將2,4,6-TCP均簡稱為TCP。圖1-32,4,6-TCP的化學(xué)結(jié)構(gòu)1.4.4TCP生物降解與硝化反應(yīng)相互作用研究進(jìn)展目前，對去除氯酚類污染物的各種方法和機(jī)理的研究有很多，但對于微生物的抑制研究大多只停留在氯代酚對微生物的急性毒性影響上[104-106]，專門針對硝化反應(yīng)的研究還比較少，尤其是TCP。Martinez-Hernandez等[107]研究了間歇暴露在2-氯酚(2-CP)下的硝化污泥動力學(xué)行為。研究發(fā)現(xiàn)暴露于2-CP下，硝化效率降低到10%。氨氮的比消耗速率降低了95%，但NO3的生成量仍保持在未接觸2-CP時的水平。結(jié)果表明，與亞硝酸鹽氧化過程相比，與2-CP的接觸對氨氧化過程的影響更大。類似地，Pérez-Alfaro等[108]在間歇培養(yǎng)的硝化污泥中，研究了2-CP對氨氮和亞硝化過程的影響。研究顯示：氨氧化活性在不同的2-CP濃度下被完全抑制，而亞硝酸鹽被完全消耗并轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，這說明了亞硝酸鹽氧化活性的存在。Nevalainen等[109]為了研究漂白硫酸鹽紙漿廠廢水中氮和有機(jī)鹵素去
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]苯酚對活性污泥硝化與反硝化動力學(xué)的影響[J]. 王軍建,蔣路漫,周振,王羅春,蔣海濤. 環(huán)境污染與防治. 2019(01)
[2]沉積型微生物燃料電池同步去除苯酚及脫氮性能[J]. 徐勛,吳明松,趙慶良. 中國給水排水. 2016(13)
[3]焦化廢水生物處理中的乙酸鈉硝化抑制行為探究[J]. 于哲,韋朝海. 廣州化工. 2016(08)
[4]異養(yǎng)硝化-好氧反硝化菌脫氮同時降解苯酚特性[J]. 王國英,崔杰,岳秀萍,李亞男,賈子龍. 中國環(huán)境科學(xué). 2015(09)
[5]堿性工業(yè)廢水對污水處理廠氧化溝工藝的影響分析[J]. 程宗旺,肖海文,李玉勝. 給水排水. 2014(09)
[6]斜發(fā)沸石處理氨氮廢水[J]. 王文超,管俊芳,嚴(yán)春杰,田晶晶,曹剛. 環(huán)境工程學(xué)報. 2014(03)
[7]化學(xué)沉淀法處理高濃度氨氮廢水的實驗研究[J]. 劉國躍,王昶昊,施云海,陳浩. 石油化工技術(shù)與經(jīng)濟(jì). 2013(06)
[8]折點加氯法處理深度處理低氨氮廢水[J]. 李嬋君,賀劍明. 廣東化工. 2013(20)
[9]苯酚降解菌紅球菌（Rhodococcus sp.）P1的鑒定及其在焦化廢水中的應(yīng)用[J]. 張玉秀,蒙小俊,柴團(tuán)耀. 微生物學(xué)報. 2013(10)
[10]淺談我國城市污水處理廠存在的問題及改善對策[J]. 楊河,肖雨露. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2013(16)
博士論文
[1]焦化廢水生物降解過程中有機(jī)污染物相互作用及強(qiáng)化技術(shù)[D]. 楊超.上海師范大學(xué) 2019
[2]排除厭氧富磷污水ERP-SBR除磷脫氮工藝研究[D]. 吉方英.重慶大學(xué) 2004
[3]硝化細(xì)菌應(yīng)用技術(shù)研究[D]. 張明.華東師范大學(xué) 2003
碩士論文
[1]高活性硝化污泥的富集及硝化強(qiáng)化中試[D]. 崔燦燦.浙江工業(yè)大學(xué) 2017
[2]苯酚和喹啉同時生物降解過程中對氧和電子的競爭[D]. 張冰冰.上海師范大學(xué) 2017
[3]高活性硝化污泥的高效富集和生物強(qiáng)化效果研究[D]. 尹子華.上海師范大學(xué) 2016
[4]基于短程硝化反硝化垃圾滲濾液的脫氮研究[D]. 章磊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[5]環(huán)境污染物對青�；【鶴67的急性毒性研究[D]. 姜丹.河南師范大學(xué) 2013
[6]沖擊負(fù)荷條件下活性污泥硝化性能恢復(fù)技術(shù)研究[D]. 米鑫.西安建筑科技大學(xué) 2013
[7]環(huán)境激素2，4，6-三氯苯酚的微生物降解特征及固定化研究[D]. 范燕燕.揚(yáng)州大學(xué) 2013
[8]CASS工藝污水處理廠生產(chǎn)性試驗研究[D]. 花勇剛.重慶大學(xué) 2008
[9]SBR工藝處理含苯酚及氨氮廢水的試驗研究[D]. 馬靜.青島大學(xué) 2007
本文編號：3445888
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