常溫下腐殖SBR污水處理系統(tǒng)中INT-DHA活性變化

陳麗珠　趙　可　張小雨

（吉林建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院 長(zhǎng)春 130118）

引言

脫氫酶是由生物體產(chǎn)生的一種蛋白質(zhì)，是微生物降解有機(jī)污染物獲得能量的必需酶[1-3]，它能夠促使有機(jī)物質(zhì)脫氫將氫原子傳遞給特定的受氫體而完成氧化還原反應(yīng)。因此，脫氫酶活性（DHA）在很大程度上可以反映出生物活性的高低，直接表示生物細(xì)胞對(duì)其基質(zhì)降解能力的強(qiáng)弱。脫氫酶活性可以通過(guò)加入人工電子受氫體這種方法測(cè)定，通常用于檢測(cè)脫氫酶活性的人工受氫體包括TTC、XTT、刃天青、亞甲基藍(lán)阱以及INT等脫氫酶活性測(cè)定法[4]；常采用碘硝基氯化四氮唑藍(lán)（INT，Iodonitrotrtrazolium chloride)脫氫酶活性檢測(cè)。本研究實(shí)驗(yàn)通過(guò)設(shè)置腐殖土填料強(qiáng)化SBR污水處理工藝的對(duì)照試驗(yàn)并測(cè)定不同反應(yīng)器污水中活性污泥的INT脫氫酶活性，分析活性變化規(guī)律并判斷腐殖生態(tài)基對(duì)活性污泥生物活性的強(qiáng)化作用衡量污水處理效果。因此，利用簡(jiǎn)單而準(zhǔn)確的檢測(cè)方法測(cè)定微生物的脫氫酶活性使腐殖活性污泥工藝在污水處理領(lǐng)域的推廣具有積極作用。

1　試驗(yàn)材料及方法

1.1　試驗(yàn)水質(zhì)與試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)采用長(zhǎng)春某污水處理廠曝氣池的活性污泥作為接種污泥。試驗(yàn)原水采用葡萄糖等藥品人工配制。如圖1所示本試驗(yàn)研究采用的SBR反應(yīng)裝置由有機(jī)玻璃材料制成，有效容積13L，直徑40cm，高度50cm；反應(yīng)器有5組排水龍頭，底部設(shè)有排泥管。反應(yīng)器采用鼓風(fēng)曝氣方式，底部設(shè)有微孔曝氣頭，利用空氣壓縮機(jī)提供空氣；當(dāng)反應(yīng)器處于非曝時(shí)，采用磁力攪拌器使溶液混合均勻。試驗(yàn)采取兩組平行反應(yīng)器，cSBR為傳統(tǒng)運(yùn)行的SBR反應(yīng)器，HS-SBR為內(nèi)置腐殖土填料運(yùn)行的SBR反應(yīng)器。

向cSBR和HS-SBR兩組反應(yīng)器分別投入接種污泥，使系統(tǒng)MLSS維持4000mg/L左右。確保兩組反應(yīng)器的進(jìn)水水質(zhì)相同，控制反應(yīng)器溫度在25℃左右穩(wěn)定運(yùn)行。試驗(yàn)周期長(zhǎng)度為30d，每天運(yùn)行運(yùn)行時(shí)間10h，包括：曝氣6h；攪拌2h；靜沉2h；后將處理后污水排出反應(yīng)器閑置。同時(shí)對(duì)反應(yīng)器內(nèi)活性污泥的脫氫酶活性、污泥濃度以及進(jìn)出水常規(guī)指標(biāo)等進(jìn)行檢測(cè)。

圖1　反應(yīng)裝置示意圖

1.2　試驗(yàn)方法

INT-DHA活性測(cè)定方法為：從反應(yīng)器取出泥水混合物后，向試管水樣中分別加入pH為8.6的Tris-HCl緩沖溶液、0.2%INT溶液混合均勻；將混合液放入恒溫水浴振蕩器，在37±1℃溫度下恒溫振蕩30min，取出后加入甲醛溶液，并以4500r/min轉(zhuǎn)速離心后倒掉上清液，加入萃取劑甲醇溶液后攪拌顯色，顯色后的上清液在485nm波長(zhǎng)處比色，利用標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得到INTDHA活性。

2　試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1　穩(wěn)定運(yùn)行反應(yīng)系統(tǒng)中INT-DHA活性變化

由圖2可以看出，cSBR和HS-SBR反應(yīng)器初始曝氣時(shí)的INT-DHA活性達(dá)到最大值，隨著各反應(yīng)器繼續(xù)運(yùn)行，活性污泥的INT-DHA活性也開(kāi)始隨時(shí)間增長(zhǎng)開(kāi)始有下降趨勢(shì)，在60min時(shí)處于階段活性最低狀態(tài)；隨后各反應(yīng)器的脫氫酶活性開(kāi)始有增長(zhǎng)趨勢(shì)，并保持這種狀態(tài)至120min。而反應(yīng)器運(yùn)行至120min后，HS-SBR反應(yīng)器脫氫酶活性開(kāi)始逐漸下降，而cSBR反應(yīng)器活性仍伴隨著一定的升高趨勢(shì)后開(kāi)始下降；在240min處開(kāi)始，cSBR反應(yīng)器的INT脫氫酶活性仍繼續(xù)下降直至運(yùn)行至360min停止曝氣時(shí)，而HS-SBR反應(yīng)器在此運(yùn)行時(shí)間段內(nèi)脫氫酶活性開(kāi)始具有緩慢上升趨勢(shì)。運(yùn)行時(shí)間360min時(shí)各反應(yīng)器由曝氣轉(zhuǎn)換為攪拌運(yùn)行，此過(guò)程中加入碳源，可以看出反應(yīng)器的INT-DHA活性得到驟然提高，與此同時(shí)發(fā)現(xiàn)cSBR反應(yīng)器的INT脫氫酶活性增加的程度遠(yuǎn)低于HS-SBR反應(yīng)器，隨著反應(yīng)運(yùn)行時(shí)間的增加cSBR與HS-SBR反應(yīng)器的INT脫氫酶活性在缺氧過(guò)程中逐漸降低，cSBR反應(yīng)器的INT-DHA活性在420min后呈現(xiàn)穩(wěn)定下降趨勢(shì)，而HS-SBR反應(yīng)器的脫氫酶活性則快速下降。所以腐殖土填料對(duì)活性污泥的INT-DHA活性具有一定的促進(jìn)強(qiáng)化作用。

圖2　cSBR和HS-SBR反應(yīng)器中INT-DHA活性的變化規(guī)律

2.2　不同間隔時(shí)期內(nèi)脫氫酶活性的變化規(guī)律

兩組反應(yīng)器的INT脫氫酶活性變化規(guī)律如圖3所示

圖3　不同時(shí)期各反應(yīng)器反應(yīng)器INT-DHA活性變化

由圖3可知，在兩組反應(yīng)器運(yùn)行的一個(gè)周期內(nèi)初始曝氣階段的HS-SBR活性污泥INT脫氫酶活性要明顯優(yōu)于cSBR反應(yīng)器；并且隨著運(yùn)行周期的增長(zhǎng)，兩組反應(yīng)器的INT脫氫酶活性也不斷提高。cSBR反應(yīng)器在周期第3天后初始曝氣脫氫酶活性開(kāi)始呈不斷增長(zhǎng)趨勢(shì)。將3至18天內(nèi)兩組反應(yīng)器的平均增長(zhǎng)速率進(jìn)行趨勢(shì)對(duì)比發(fā)現(xiàn)HS-SBR反應(yīng)器的脫氫酶活性要高于cSBR反應(yīng)器，且HS-SBR反應(yīng)器增長(zhǎng)程度較穩(wěn)定。但cSBR反應(yīng)器在系統(tǒng)運(yùn)行的第18天時(shí)達(dá)到最大脫氫酶活性，而HS-SBR反應(yīng)器在第27天左右達(dá)到最大脫氫酶活性。cSBR反應(yīng)器在18天后脫氫酶活性有略微下降，反應(yīng)器在隨后18天的運(yùn)行過(guò)程中INT-DHA活性上下浮動(dòng)趨于穩(wěn)定 ；HS-SBR反應(yīng)器在18天后的INT-DHA活性仍繼續(xù)增加并有一定波動(dòng)，它的增加程度要高于cSBR反應(yīng)器。所以，無(wú)論從反應(yīng)初期曝氣的脫氫酶活性水平活曝氣穩(wěn)定階段來(lái)看反應(yīng)條件相同的條件下，添加腐殖土填料的反應(yīng)器其INT脫氫酶活性均較未添加腐殖土填料的反應(yīng)器的活性高。

圖4　運(yùn)行周期內(nèi)各反應(yīng)器初始階段、穩(wěn)定運(yùn)行階段的平均INT-DHA活性

分析兩組反應(yīng)器全運(yùn)行周期內(nèi)的脫氫酶活性，從平均水平來(lái)看各反應(yīng)器在初始曝氣階段的INT脫氫酶平均 濃 度 分 別 為 70.2429mgINTF/(mgMLSS·h)、71.6472 mgINTF/(mgMLSS·h)；而在曝氣穩(wěn)定階段INT脫氫酶濃度 分 別 49.4799mgINTF/(mgMLSS·h)、62.3392mgINTF/(mgMLSS·h)。由圖4可以看出，添加腐殖土的HS-SBR反應(yīng)器的其INT脫氫酶活性在這兩個(gè)階段明顯高于cSBR反應(yīng)器，而HS-SBR反應(yīng)器的初始運(yùn)行階段濃度較cSBR反應(yīng)器高出2%，在穩(wěn)定階段則高出27%，在穩(wěn)定階段HS-SBR反應(yīng)器的脫氫酶活性的平均水平也是要高于cSBR反應(yīng)器系統(tǒng)。所以總體來(lái)說(shuō)腐殖土填料在反應(yīng)器運(yùn)行過(guò)程中對(duì)活性污泥脫氫酶活性的提高具有一定的良性作用。

結(jié)語(yǔ)

（1）HS-SBR反應(yīng)器在典型周期運(yùn)行時(shí)INT-DHA活性變化的總體趨勢(shì)及某特征點(diǎn)處活性數(shù)值均高于cSBR反應(yīng)器。

（2）系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行階段、穩(wěn)定運(yùn)行階段及后期運(yùn)行中各時(shí)期初始曝氣INT脫氫酶活性值，HS-SBR腐殖土反應(yīng)器的活性要優(yōu)于cSBR常規(guī)反應(yīng)器。

（3）HS-SBR反應(yīng)器全運(yùn)行周期內(nèi)的初始運(yùn)行階段平均INT-DHA濃度高出cSBR反應(yīng)器2%，在穩(wěn)定階段則高出27%，腐殖土填料對(duì)活性污泥脫氫酶活性的提高具有一定的促進(jìn)作用。

[1]楊波，單曉明，田晴，李方，馬春燕.厭氧、好氧、厭氧/好氧交替狀態(tài)對(duì)活性污泥性質(zhì)的影響[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2015，9(9):4293-4299.

[2]金幼平，楊雪英，陳罡，周曉燕.活性污泥INT-脫氫酶活性檢測(cè)方法的改進(jìn)[J].中國(guó)給水排水，2016(22):153-156.

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[4]李艷麗.重金屬對(duì)活性污泥微生物活性的影響[J].廣東化工，2014，41(3):141-142.

基金支持

污水廠剩余污泥堆肥改良吉林省西部鹽堿地技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化研究，（吉林省省級(jí)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新專項(xiàng)資金項(xiàng)目），2017C060－4。