自20世紀60年代小林正泰(tai)等開展了利用(yong)(yong)光合細菌(jun)(jun)(jun)處理(li)(li)有(you)(you)機廢(fei)水的實(shi)驗(yan)研究，先后(hou)成功的用(yong)(yong)光合細菌(jun)(jun)(jun)對食品(pin)、淀粉、皮革、豆制(zhi)品(pin)等進行處理(li)(li)。與活(huo)性污(wu)(wu)泥法相(xiang)比，光合細菌(jun)(jun)(jun)處理(li)(li)有(you)(you)機廢(fei)水具(ju)有(you)(you)可直接處理(li)(li)高(gao)濃度有(you)(you)機廢(fei)水；不存在污(wu)(wu)泥的處理(li)(li)問題，其污(wu)(wu)泥是很好的有(you)(you)機肥料(liao)；所需(xu)場(chang)地(di)小；且(qie)處理(li)(li)費用(yong)(yong)低(di)等優點[1]，但光合細菌(jun)(jun)(jun)處理(li)(li)菌(jun)(jun)(jun)體(ti)輕，菌(jun)(jun)(jun)體(ti)易隨(sui)水流失限制(zhi)了其廣泛應用(yong)(yong)。本文利用(yong)(yong)固定(ding)化光合細菌(jun)(jun)(jun)處理(li)(li)實(shi)際染料(liao)工業廢(fei)水。固定(ding)化光合細菌(jun)(jun)(jun)不僅克服了菌(jun)(jun)(jun)體(ti)易隨(sui)水流失的不足(zu)，而且(qie)提高(gao)了系統(tong)容積(ji)負荷、抗沖擊負荷能力和耐鹽性。

1 材料與方法

1.1 實驗菌種 
紫色(se)非(fei)硫光合細菌(purple nonsulfuer photosynthetic bacteria)為本實(shi)驗室培(pei)養(yang)(yang)(yang), 培(pei)養(yang)(yang)(yang)條(tiao)件：28~30 ℃，白熾燈(deng)光，光照(zhao)強度為1500~2000 lx，黑暗厭氧條(tiao)件，培(pei)養(yang)(yang)(yang)時(shi)間為5~7 d。細菌培(pei)養(yang)(yang)(yang)及富集培(pei)養(yang)(yang)(yang)基(ji)配(pei)制見參考(kao)文獻(xian)[2]。

固(gu)(gu)(gu)定化光(guang)合細菌制備(bei)  取洗滌離心后的(de)光(guang)合細菌與配(pei)制好(hao)的(de)PVA混合溶(rong)液(ye)按重量比1：2混合，攪拌使菌體(ti)分散均勻(yun)。 將(jiang)含(han)菌體(ti)的(de)混合液(ye)滴(di)入含(han)2%CaCl2的(de)飽和(he)硼酸溶(rong)液(ye)（用NaCO3調pH為中(zhong)(zhong)性）中(zhong)(zhong)，固(gu)(gu)(gu)化成(cheng)球(qiu)。置于-4℃冰箱中(zhong)(zhong)固(gu)(gu)(gu)化交聯24h。 固(gu)(gu)(gu)化后用蒸餾水(shui)洗滌兩(liang)次，即得固(gu)(gu)(gu)定化小球(qiu)。

1.2   實驗廢水 
試驗(yan)(yan)用(yong)廢水(shui)取自南京某染(ran)料廠的生產廢水(shui)，CODCr＝2250 mg/L，pH＝5.7；模擬廢水(shui)為實驗(yan)(yan)室配(pei)制的酸性大紅(hong)廢水(shui)，CODCr＝2250 mg/L，pH＝5.5。

1.3 試驗方法
光合細菌酶活力測定[3]   取1 g固定化細菌分別放入100 mL三角瓶內,加入實際染料工業廢水（CODCr=2250 mg/L）47.5 mL，培養基溶液2.5 mL。pH＝8，30℃水浴中2 h，然后以5 000 r/min離心分離處理液10 min，測定上清液的CODCr。在上述條件下，以1 mg光合細菌1 h降解CODCr的量（mg）定義為一個光合細菌酶活力單位。  
CODCr采用標準重鉻酸鉀測定法[4]。

2結果與討論

2.1處理系統抗沖擊負荷的比較(jiao)

取濕(shi)菌（含(han)干(gan)菌重0.25 g）制成光(guang)(guang)合細菌固定化小球(qiu)(已(yi)經過富集培養基(ji)活化24 h)，加入2.5 L染料工業(ye)(ye)廢(fei)水（CODCr=2250 mg/L），裝置連接如(ru)圖1所示(shi)。進行(xing)染料工業(ye)(ye)廢(fei)水的(de)連續處理實(shi)(shi)驗，實(shi)(shi)驗過程中，每兩天(tian)將容積負荷提高(gao)0.5 kg/（m3·d），連續運行(xing)16 d，實(shi)(shi)驗結果如(ru)圖2所示(shi)。同(tong)時進行(xing)了懸(xuan)浮(fu)光(guang)(guang)合細菌處理染料工業(ye)(ye)廢(fei)水實(shi)(shi)驗。

取濕菌(jun)（含干菌(jun)重0.25 g），加入2.5 L染(ran)(ran)料工(gong)業廢(fei)水（CODCr= 2250 mg/L），裝置(zhi)連接同圖(tu)1，進(jin)行染(ran)(ran)料工(gong)業廢(fei)水的連續處理實驗(yan)，實驗(yan)過程中，每兩(liang)天將容積負(fu)荷提(ti)高(gao)0.5 kg/（m3·d），連續運(yun)行10 d，實驗(yan)結果(guo)如圖(tu)3所示。

比(bi)較圖(tu)2和(he)圖(tu)3可以看(kan)出：固定(ding)(ding)化(hua)光(guang)合(he)(he)(he)細(xi)(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)系(xi)統(tong)(tong)(tong)中，當(dang)容(rong)積負(fu)荷低于(yu)(yu)3.5 kg/（m3·d）時(shi)(shi)，系(xi)統(tong)(tong)(tong)處(chu)理(li)效果(guo)穩(wen)定(ding)(ding)，CODCr去除率在90％以上，當(dang)容(rong)積負(fu)荷高(gao)于(yu)(yu)3.5 kg/（m3·d）時(shi)(shi)，出水(shui)CODCr有所增(zeng)加，但并沒有發(fa)(fa)生(sheng)沖(chong)擊現(xian)象，即系(xi)統(tong)(tong)(tong)仍具備處(chu)理(li)能力(li)，說(shuo)明固定(ding)(ding)化(hua)光(guang)合(he)(he)(he)細(xi)(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)有一定(ding)(ding)的(de)(de)的(de)(de)耐(nai)沖(chong)擊負(fu)荷性。利用懸(xuan)浮光(guang)合(he)(he)(he)細(xi)(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)法處(chu)理(li)該染料工業廢(fei)水(shui)的(de)(de)最大容(rong)積負(fu)荷為2 kg/（m3·d）。當(dang)容(rong)積負(fu)荷小于(yu)(yu)2 kg/（m3·d）時(shi)(shi)，出水(shui)CODCr穩(wen)定(ding)(ding)在500 mg/L左右；當(dang)容(rong)積負(fu)荷大于(yu)(yu)2 kg/（m3·d）時(shi)(shi)，出水(shui)水(shui)質急劇變壞，說(shuo)明懸(xuan)浮光(guang)合(he)(he)(he)細(xi)(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)生(sheng)物(wu)系(xi)統(tong)(tong)(tong)已基本無處(chu)理(li)能力(li)。說(shuo)明懸(xuan)浮光(guang)合(he)(he)(he)細(xi)(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)系(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)抗沖(chong)擊負(fu)荷能力(li)弱。光(guang)合(he)(he)(he)細(xi)(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)從(cong)本質上講也是一種含有多種官能團的(de)(de)蛋白質結構(gou)，經固定(ding)(ding)化(hua)后的(de)(de)光(guang)合(he)(he)(he)細(xi)(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)其官能團與載體之間發(fa)(fa)生(sheng)了共價鍵或(huo)范得(de)華力(li)等形式的(de)(de)作用，主鏈結構(gou)得(de)到加固，不易流失，不易被破(po)壞，能耐(nai)有機物(wu)生(sheng)物(wu)毒(du)性物(wu)質的(de)(de)沖(chong)擊，不易失活。

2.2容積負荷對光(guang)合細菌生物活性影響研究

光合細菌(jun)經固定化(hua)后，可以根據(ju)染料(liao)生產的實(shi)際情況，通過投加不同(tong)(tong)的固定化(hua)光合細菌(jun)量來(lai)改變處理(li)體(ti)系的容(rong)(rong)積(ji)(ji)負(fu)(fu)荷和有機負(fu)(fu)荷。實(shi)驗(yan)中，將固定化(hua)光合細菌(jun)的投加量增加一(yi)(yi)倍，進樣流(liu)量也提高(gao)一(yi)(yi)倍，即：反應體(ti)系有機負(fu)(fu)荷不變，容(rong)(rong)積(ji)(ji)負(fu)(fu)荷提高(gao)一(yi)(yi)倍，進行高(gao)容(rong)(rong)積(ji)(ji)負(fu)(fu)荷的染料(liao)工業廢水(shui)連(lian)續性處理(li)實(shi)驗(yan)，實(shi)驗(yan)結果如圖(tu)(tu)4所示(shi)。同(tong)(tong)時，測定不同(tong)(tong)容(rong)(rong)積(ji)(ji)負(fu)(fu)荷條(tiao)件下固定化(hua)光合細菌(jun)酶活(huo)力，實(shi)驗(yan)結果如圖(tu)(tu)5所示(shi)。

由圖4可(ke)見，在(zai)系(xi)統有(you)機負(fu)荷(he)(he)不變(bian)的(de)(de)條件下，提高容積(ji)(ji)(ji)負(fu)荷(he)(he)，對出(chu)水(shui)水(shui)質影響不大。這樣，在(zai)處理(li)的(de)(de)過程中，就可(ke)以在(zai)不改變(bian)有(you)機負(fu)荷(he)(he)的(de)(de)條件下，通過增(zeng)加(jia)固定(ding)化(hua)(hua)光(guang)(guang)合(he)細(xi)(xi)菌(jun)的(de)(de)投加(jia)量，提高容積(ji)(ji)(ji)負(fu)荷(he)(he)，減少處理(li)裝置(zhi)的(de)(de)體(ti)積(ji)(ji)(ji)，節約投資和處理(li)成(cheng)本。同時(shi)，從圖5可(ke)以看出(chu)：隨(sui)(sui)著(zhu)反應體(ti)系(xi)容積(ji)(ji)(ji)負(fu)荷(he)(he)的(de)(de)增(zeng)大，固定(ding)化(hua)(hua)光(guang)(guang)合(he)細(xi)(xi)菌(jun)的(de)(de)酶(mei)活力也(ye)不斷增(zeng)強。當容積(ji)(ji)(ji)負(fu)荷(he)(he)增(zeng)大到(dao)4 kg/（m3·d）時(shi)，光(guang)(guang)合(he)細(xi)(xi)菌(jun)酶(mei)活力增(zeng)加(jia)了1.59倍，這對實際(ji)染(ran)料工業廢水(shui)處理(li)非常有(you)現實意(yi)義(yi)：因為在(zai)染(ran)料的(de)(de)實際(ji)生(sheng)產過程中，水(shui)質水(shui)量是經常變(bian)化(hua)(hua)的(de)(de)，固定(ding)化(hua)(hua)光(guang)(guang)合(he)細(xi)(xi)菌(jun)可(ke)以隨(sui)(sui)著(zhu)外界(jie)環(huan)境的(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)不斷強化(hua)(hua)，這是固定(ding)化(hua)(hua)光(guang)(guang)合(he)細(xi)(xi)菌(jun)抗沖擊負(fu)荷(he)(he)的(de)(de)一(yi)個(ge)重要(yao)原(yuan)因。

2.3固(gu)定化對(dui)光合細菌耐鹽性影(ying)響

染料(liao)工業廢(fei)水(shui)鹽(yan)度高是造成(cheng)普通活性(xing)污泥無法適應的(de)(de)一(yi)個主(zhu)要(yao)原因(yin)。光(guang)合(he)細(xi)菌(jun)有很強(qiang)的(de)(de)耐(nai)鹽(yan)性(xing)，這是光(guang)合(he)細(xi)菌(jun)處理(li)染料(liao)工業廢(fei)水(shui)的(de)(de)優勢之一(yi)。為了研究光(guang)合(he)細(xi)菌(jun)被(bei)固定化(hua)以后，對細(xi)菌(jun)耐(nai)鹽(yan)性(xing)的(de)(de)影(ying)響。配制(zhi)不同鹽(yan)度的(de)(de)酸性(xing)大紅模擬廢(fei)水(shui)（CODCr＝2250 mg/L，pH＝5.5），測定不同鹽(yan)度（以NaCl計）的(de)(de)條(tiao)件下不同時刻的(de)(de)固定化(hua)光(guang)合(he)細(xi)菌(jun)和懸浮固定化(hua)光(guang)合(he)細(xi)菌(jun)對模擬廢(fei)水(shui)中的(de)(de)CODCr的(de)(de)去除率，結果如(ru)圖6所示。

從圖6可(ke)(ke)以看出：光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)合(he)(he)(he)(he)細(xi)(xi)(xi)菌(jun)被(bei)(bei)固(gu)定化(hua)(hua)后(hou)，耐(nai)(nai)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)能(neng)力有(you)了(le)明(ming)顯的(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)強。懸浮(fu)態(tai)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)合(he)(he)(he)(he)細(xi)(xi)(xi)菌(jun)處(chu)(chu)(chu)理(li)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)7 g/L的(de)(de)(de)(de)酸(suan)性(xing)大(da)紅(hong)模(mo)擬(ni)(ni)廢水(shui)，CODCr去(qu)(qu)除率(lv)穩步上升，說(shuo)(shuo)(shuo)明(ming)，在(zai)該(gai)條件(jian)下，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)合(he)(he)(he)(he)細(xi)(xi)(xi)菌(jun)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)長和(he)活性(xing)沒有(you)受到太大(da)的(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響。懸浮(fu)態(tai)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)合(he)(he)(he)(he)細(xi)(xi)(xi)菌(jun)處(chu)(chu)(chu)理(li)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)10 g/L的(de)(de)(de)(de)酸(suan)性(xing)大(da)紅(hong)模(mo)擬(ni)(ni)廢水(shui)，12 h 后(hou)CODCr去(qu)(qu)除率(lv)基本沒有(you)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)，說(shuo)(shuo)(shuo)明(ming)在(zai)該(gai)條件(jian)下，懸浮(fu)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)合(he)(he)(he)(he)細(xi)(xi)(xi)菌(jun)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)長和(he)活性(xing)受到嚴重(zhong)的(de)(de)(de)(de)抑制(zhi)，基本上喪失了(le)降(jiang)解有(you)機物的(de)(de)(de)(de)能(neng)力。當(dang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)合(he)(he)(he)(he)細(xi)(xi)(xi)菌(jun)被(bei)(bei)固(gu)定化(hua)(hua)以后(hou)，在(zai)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)10 /L時(shi)，固(gu)定化(hua)(hua)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)合(he)(he)(he)(he)細(xi)(xi)(xi)菌(jun)CODCr去(qu)(qu)除率(lv)基本沒有(you)受到影(ying)(ying)響，當(dang)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)12 g/L時(shi)，開(kai)始光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)合(he)(he)(he)(he)細(xi)(xi)(xi)菌(jun)CODCr去(qu)(qu)除率(lv)沒有(you)太大(da)變化(hua)(hua)，36 h后(hou)，CODCr去(qu)(qu)除率(lv)逐漸(jian)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)大(da)，說(shuo)(shuo)(shuo)明(ming)固(gu)定化(hua)(hua)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)合(he)(he)(he)(he)細(xi)(xi)(xi)菌(jun)已經(jing)適應了(le)高(gao)(gao)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)環(huan)境(jing)，恢復了(le)生(sheng)物活性(xing)，當(dang)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)15 g/L時(shi)，12 h后(hou)CODCr去(qu)(qu)除率(lv)基本沒有(you)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)，說(shuo)(shuo)(shuo)明(ming)在(zai)此條件(jian)下固(gu)定化(hua)(hua)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)合(he)(he)(he)(he)細(xi)(xi)(xi)菌(jun)已基本喪失降(jiang)解有(you)機物的(de)(de)(de)(de)能(neng)力。因(yin)此，可(ke)(ke)以得出如下結(jie)論(lun)：固(gu)定化(hua)(hua)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)合(he)(he)(he)(he)細(xi)(xi)(xi)菌(jun)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)12 g/L，比懸浮(fu)態(tai)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)合(he)(he)(he)(he)細(xi)(xi)(xi)菌(jun)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)度(du)(du)（7 g/L）有(you)了(le)大(da)幅(fu)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)提(ti)高(gao)(gao)。這(zhe)對于(yu)染料工業廢水(shui)的(de)(de)(de)(de)處(chu)(chu)(chu)理(li)非常(chang)有(you)利，一方面(mian)(mian)，固(gu)定化(hua)(hua)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)合(he)(he)(he)(he)細(xi)(xi)(xi)菌(jun)能(neng)更好的(de)(de)(de)(de)適應染料工業廢水(shui)的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)環(huan)境(jing)，另一方面(mian)(mian)，由于(yu)在(zai)處(chu)(chu)(chu)理(li)過程中不需(xu)要(yao)加(jia)稀釋水(shui)以降(jiang)低(di)廢水(shui)的(de)(de)(de)(de)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)度(du)(du)，節約大(da)量的(de)(de)(de)(de)稀釋水(shui)，同(tong)時(shi)可(ke)(ke)以減小污水(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)池的(de)(de)(de)(de)池容，大(da)大(da)降(jiang)低(di)處(chu)(chu)(chu)理(li)成本。

固(gu)(gu)定(ding)(ding)化(hua)微生(sheng)物被包埋在(zai)載(zai)體(ti)中(zhong)(zhong)后處(chu)(chu)于一相對穩(wen)定(ding)(ding)的(de)(de)微環境中(zhong)(zhong)，能(neng)夠抵抗(kang)外界環境劇烈(lie)變化(hua)所(suo)帶來(lai)的(de)(de)沖擊，外界有(you)害物質必須逐漸滲透(tou)才能(neng)進入載(zai)體(ti)內(nei)部(bu)，使(shi)得(de)細(xi)(xi)菌(jun)(jun)表(biao)面的(de)(de)實際污染物濃(nong)度(du)降低，毒性減小，固(gu)(gu)定(ding)(ding)化(hua)載(zai)體(ti)起了緩沖作(zuo)用；固(gu)(gu)定(ding)(ding)化(hua)微生(sheng)物在(zai)載(zai)體(ti)內(nei)的(de)(de)濃(nong)度(du)較高(gao)，有(you)利于保持菌(jun)(jun)種優(you)勢(shi)；細(xi)(xi)菌(jun)(jun)經(jing)固(gu)(gu)定(ding)(ding)化(hua)后，在(zai)載(zai)體(ti)與細(xi)(xi)菌(jun)(jun)之間(jian)建立了某種物理或化(hua)學聯(lian)系，增(zeng)加了細(xi)(xi)菌(jun)(jun)膜的(de)(de)穩(wen)定(ding)(ding)性。雖(sui)然由于載(zai)體(ti)的(de)(de)作(zuo)用，氧(yang)(yang)傳質受到(dao)限制(zhi)(zhi)，但光合(he)細(xi)(xi)菌(jun)(jun)既不象好氧(yang)(yang)的(de)(de)活(huo)性污泥菌(jun)(jun)膠團細(xi)(xi)菌(jun)(jun)那樣受污水(shui)中(zhong)(zhong)氧(yang)(yang)濃(nong)度(du)的(de)(de)限制(zhi)(zhi)，可(ke)(ke)以利用光能(neng)進行高(gao)效的(de)(de)能(neng)量代謝，即使(shi)微弱的(de)(de)光照也能(neng)進行；又(you)不象嚴格厭氧(yang)(yang)的(de)(de)甲烷細(xi)(xi)菌(jun)(jun)等對氧(yang)(yang)存(cun)在(zai)著高(gao)度(du)敏感，它(ta)可(ke)(ke)以在(zai)有(you)氧(yang)(yang)條(tiao)件下分解(jie)有(you)機物，通過氧(yang)(yang)化(hua)磷酸取得(de)能(neng)量[5]。厭氧(yang)(yang)條(tiao)件下由于不受氧(yang)(yang)傳質的(de)(de)影響，固(gu)(gu)定(ding)(ding)化(hua)光合(he)細(xi)(xi)菌(jun)(jun)的(de)(de)處(chu)(chu)理能(neng)力可(ke)(ke)以得(de)到(dao)充(chong)分體(ti)現，并且(qie)可(ke)(ke)長時(shi)間(jian)保持較高(gao)的(de)(de)生(sheng)物量和(he)生(sheng)物活(huo)性，充(chong)分顯(xian)示(shi)出固(gu)(gu)定(ding)(ding)化(hua)光合(he)細(xi)(xi)菌(jun)(jun)處(chu)(chu)理廢水(shui)的(de)(de)優(you)越(yue)性。

3  結 論

通過試驗研究，可得出以下結論：固定化光合細菌有一定的耐沖擊負荷性。處理該染料廢水最高容積負荷為3.5 kg/（m3·d）；固定化光合細菌的酶活力隨著反應體系容積負荷的增大不斷增強；固定化提高了細菌的耐鹽性，固定化光合細菌的耐鹽度為12 g/L。
 

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章