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硝基酚的厌氧毒性和厌氧生物降解性研究 硝基酚的厌氧毒性和厌氧生物降解性研究 摘要 本论文研究了中温( 3 5 l ) 、厌氧问歇实验条件下，5 种硝基酚的厌氧毒 性和厌氧生物降解性。以葡萄糖为共基质，研究了2 硝基酚( 2 - n p ) 、3 硝基酚 ( 3 - n p ) 、4 - 硝基酚( 4 - n p ) 、2 ，4 二硝基酚( 2 ，4 - d n p ) 和2 ，6 二硝基酚( 2 ，6 - d n p ) 的厌氧产甲烷毒性，用累计产甲烷量和相对活性( r a ) 为指标，评价了不同浓 度的硝基酚对产甲烷菌的抑制程度。分别用未驯化的厌氧颗粒污泥、驯化后的厌 氧颗粒污泥和厌氧悬浮污泥作为接种污泥，研究了硝基酚在单基质和共基质、不 同接种污泥、不同共基质、不同共基质浓度、不同接种污泥浓度条件下的降解性 得到主要结论如下： ( 1 ) 厌氧毒性实验表明，2 - n p 、3 - n p 、4 n p 、2 , 4 d n p 、2 ，6 一d n p 2 4 小时 5 0 相对抑制浓度分别为2 7 0 m g l 、1 2 0 m g l 、1 7 5 m g l 、2 0 m g l 、4 0 m g l ，对 产甲烷菌活性的抑制大小顺序为2 ，4 - d n p 2 ，6 d n p 3 - n p 4 - n p 2 n p 。 ( 2 ) 硝基酚与葡萄糖共存时，两者能同时被微生物降解，硝基酚的存在明 显影响了微生物对葡萄糖的降解，葡萄糖的存在促进了5 种硝基酚的降解。 ( 3 ) 对于3 - n p 和4 n p ，3 种接种污泥的降解能力按大小顺序排列为：经 3 - n p 驯化后的厌氧颗粒污泥 未驯化的厌氧颗粒污泥 厌氧悬浮污泥；对于 2 - n p 、2 , 4 - d n p 、2 , 6 d n p ，3 种接种污泥的降解能力按大小顺序排列为：未驯化 的厌氧颗粒污泥 厌氧悬浮污泥 经3 - n p 驯化后的厌氧颗粒污泥。 ( 4 ) 以葡萄糖为共基质比以乙酸钠为共基质更有利于硝基酚的降解。 ( 5 ) 硝基酚在其对应的最佳共基质( 葡萄糖) 浓度下能达到最佳降解效果。 2 - n p 、3 - n p 、4 - n p 对应的最佳共基质浓度( 以c o d 计) 分别为2 5 0 0m p 4 l 、2 0 0 0 m l 、2 0 0 0m e c l 。2 , 4 d n p 浓度低于2 0 m g l 时对应的最佳共基质浓度( 以c o d 计) 为1 0 0 0 m g r l ；浓度介于2 0 和4 0 m g l 时对应的最佳共基质浓度( 以c o d 计) 为1 5 0 0 m g l ；浓度高于4 0 m g l 时对应的最佳共基质浓度( 以c o d 计) 为 2 s 0 0 m g l 。2 , 6 - d n p 浓度低于2 0 m g l 时对应的最佳共基质浓度( 以c o d 计) 为1 0 0 0 m e f f l ；浓度高于2 0 m g l 时对应的最佳共基质浓度( 以c o d 计) 为 硝基酚的厌氧毒性和厌氧生物降解性研究 3 5 0 0 m g l 。 ( 6 ) 相对活性和接种污泥浓度基本上呈正比，硝基酚在其对应的最佳接种 污泥浓度下能达到最佳降解效果。2 - n p 、3 - n p 、4 - n p 、2 , 4 - d n p 和2 , 6 - d n p 对 应的最佳接种污泥浓度分别为3 0 0 0m g l 、1 5 0 0m g l 、3 0 0 0m g l 、4 5 0 0m g l 、 3 0 0 0 m g l 。 关键词：硝基酚；厌氧毒性；厌氧生物降解性；共基质；接种污泥 硝基酚的厌氧毒性和厌氧生物降解性研究 s t u d y0 1 3t h ea n a e r o b i ct o x i c i t ya n da n a e r o b i c b i o d e g r a d a t i o no fn i t r o p h e n o i s a b s t r a c t i nt h i s s t u d y , t h ea n a e r o b i ct o x i c i t ya s s a y ( a t a ) a n dt h ed e g r a d a t i o no f n i t r o p h e n o l sa g ec a r r i e do u ta tt h et e m p e r a t u r eo f3 5 c + 1 a n di na n a e r o b i cb a t c h a s s a y s t h ea n a e r o b i ct o x i c i t ya s s a y ( a t a ) o f2 - r f i t r o p h e n o l ( 2 一n p ) ，3 n i t r o p h e n o l ( 3 - n p ) ，4 - n i t r o p h e a o l ( 4 - n p ) ，2 , 4 - d i n i t r o p h e n o l ( 2 , 4 - d n p ) a n d2 ，6 - d i n i t r o p h e n o l ( 2 6 - d n p ) a g ei n v e s t i g a t e db yu s i n gg l u c o s ea sc o s u b s t r a t e a c c u m u l a t i v em e t h a n e p r o d u c t i o na n dr e l a t i v ea c t i v i t yf g a ) a r eu s e dt oj u d g et h ei n h i b i t i o nl e v e lo f n i t r o p h e n o i so nm e t h a n o g e n i cb a c t e r i a a f t e rt h a t , t h r e ei n o c u l a t i v es l u d g e sa g eu s e d t os t u d yt h ed e g r a d a t i o no fn i t r o p h e n o l sb o t l li nt h ep r e s e n c eo fe n s u b s t r a t ea n dw i t l l n i t r o p h e n o l s a st h es o l ec a r b o ns o u r c ea n di nd i f f e r e n tc o - s u b s t r a t e ，d i f f e r e n t c o - s u b s t r a t ec o n c e n t r a t i o n s ，d i f f e r e n ts l u d g ee o n e a n t r a t i o n s t h e s et h r e ei n o c u l a t i v e s l u d g e sa r eu n a c c l i m a t e da n a e r o b i cg r a n u l e s , a c c l i m a t e da n a e r o b i cg r a n u l e sa n d a n a e r o b i cs u s p e n d i n gs l u d g e t h ef o l l o w i n ga c h i e v e m e n t sa r et h em a i no b t a i n e d ( 1 ) a n a e r o b i ct o x i c i t ya s s a yd e m o n s t r a t e s m a tt h e5 0 r e l a t i v ei n h i b i t i o n c o n c e n t r a t i o n so f2 - n p , 3 - n p , 4 - n p , 2 ，4 一d n pa n d2 ，6 - d n pf o r2 4 - h o u rr e a c t i o ni s 2 7 0 r a g l , 1 2 0 m g l ，1 7 5 m 比2 0 m g l 和4 0 m g lr e s p e c t i v e l y t h ei n h i b i t i o no r d e ro f t h ef i v en i t r o p h e n o l st od e c r e a s ei s2 , 4 - d n p 2 ，6 - d n p 3 - n p 4 - n p 2 - n e ( 2 ) a n a e r o b i cd e g r a d a t i o na s s a yd e m o n s t r a t e st h a tn i t r o p h e n o l sa n dg l u c o s ec a ub e d e g r a d e db yt h eb a c t e r i as i m u l t a n e o u s l y , a d d i t i o no fn i t r o p h e n o l se f f e c t e dg l u c o s e d e g r a d a t i o no b v i o u s l y t h e a d d i t i o no fg l u c o s ea c c e l e r a t et h ed e g r a d a t i o no f n i t r o p h e n o l sa n di n e a s et h er a t i oo f n i t r o p h e n o l s ( 3 ) t o3 - n pa n d4 - n p , t h es l u d g ed e g r a d a t i o no r d e rt od e c r e a s ei sa c c l i m a t e d a n a e r o b i cg r a n u l e s ) u n a c c l i m a t e da n a e r o b i cg r a n u l e s ) a n a e r o b i cs u s p e n d i n gs l u d g e t o 2 - n p 、2 , 4 - d n pa n d2 , 6 一d n p , t h es l u d g ed e g r a d a t i o no r d e rt od e c r e a s ei s 1 1 1 硝基酚的厌氧毒性和厌氧生物降解性研究 u n a c c l i m a t e da n a e r o b i cg r a n u l e s ) a n a e r o b i cs u s p e n d i n gs l u d g e ) a c c l i m a t e da n a e r o b i c g r a n u l e s ( 4 ) g l u c o s ew a s ab e t t e r1 7 , o s u b s t r a t et h a ns o d i u ma c e t i ca c i d ( 5 ) t h eb e s te o - s u b s t r a t ec o n c e n t r a t i o n sf o rt h ed e g r a d a t i o no f 2 - n p , 3 - n p , 4 - n p a r e 2 5 0 0 m g l ，2 0 0 0 r a g l , 2 0 0 0 m g l t h eb e s te o - s u b s t r a t ec o n c e n t r a t i o n sa r e1 0 0 0 m g l w h e nt h e2 , 4 - d n pc o n c e n t r a t i o ni sb e l o w2 0 r a g l , 1 5 0 0 m g lw h e nt h e2 , 4 - d n p c o n c e n t r a t i o ni sb e t w e e n2 0 m g la n d4 0 m g l ，2 5 0 0 m g lw h e nt h e2 , 4 - d n p c o n c e n t r a t i o ni sa b o v e4 0 m g r l t h eb e s tc 0 s u b s t r a t ec o n c e n t r a t i o n sa r e1 0 0 0 m g l w h e nt h e2 , 6 - d n pc o n c e n t r a t i o ni sb e l o w2 0 m g l ，3 5 0 0 m g lw h e nt h e2 ，6 - d n p c o n c e n t r a t i o ni sa b o v e 2 0 m g ，l ( 6 ) t h eb e s ts l u d g ec o n c e n t r a t i o n sf o rt h ed e g r a d a t i o no f2 - n p , 3 - n p , 4 - n p , 2 ，4 - d n p , 2 , 6 一d n pa l e3 0 0 0 m g ，l ，1 5 0 0 m l ，3 0 0 0 m g l , 4 5 0 0 m g l ，3 0 0 0 m g l r e s p e c t i v e l y k e yw o r d s ：n i t r o p h e n o i ：a n a e r o b i c c o x i c i t y ：a n a e r o b i cb i o d o g r a d a t i o n ； c o - s u b s t r a t e ：i n o c u i a t i v os i u d g e i v 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 莲i 翅遗直基丝置噩挂别度明盟：奎拦亘窒2 或其他教育机构的学位或证书使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：于静 签字日期：刎年6 月争日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复铝4 手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后 适用本授权书) 学位论文作者签名： 亍静 导师签字： 余絮苍 签字日期：劫卯年月牛日签字日期：2 ，。声6 月歹日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话：6 7 5 时，可以认为该有机物易被厌氧生物降解；当3 0 q f q t 7 5 时，可以认为该有机物可被厌氧生物降解；当q f q t 3 0 时，可以认为该有机 物难以被厌氧生物降解。这种方法能较方便地反映有机物的厌氧生物降解性，但 也存在着一定的问题，因为气体体积的测定不是太可靠：c 0 2 较易溶于水，即使 在p h 值很低的情况下c 0 2 的溶解也不容忽视：而且反应器的密闭性也会影响气 体的收集；再者温度和压力对气体体积的影响比较大，如果不进行校正，则会使 评价结果的可信度降低。因此在采用这种测定方法来评价有机物的厌氧生物降解 性时要尽可能减少气体体积测量的误差。 美国环保局( e p a ) 标准测试法【9 。1 0 1 就是这种测定方法。它建议，将一定量的 市政污水处理厂厌氧污泥加到一个有盖的反应器中( 容积为5 0 0 m l ) ，加入受试有 机物和营养盐溶液；受试有机物的初始浓度范围最高可到2 0 0 m g ，l ，相当于采用 d o c5 0 m l - 同时做f 不加受试物的对照实验；反应温度3 5 3 7 ，实验周期 为5 6 d 或直至生物降解完全。计算实际气体产量( 扣除对照实验的气体产量) 占理 论气体产量的百分率，以评价受试物的生物降解性。 ( 墓) e c e t o c 标准测定方法【l l 】 有一个叫e c e l o c 的工作小组提出的测试步骤为：取来污水处理厂厌氧污 泥，先洗涤以减少无机碳的含量。将此污泥预消化2 5 d 后可进一步降低背景气 体产量。最后将污泥放入有盖的玻璃瓶r e ( 容积0 1 1 0 l ) ，瓶中污泥干固体浓度 为l o o g l ，受试有机物的初始浓度相当于2 0 5 0m g l ( 以有机碳计) 。同时做 一不加受试物的对照实验。反应温度3 5 。实验周期为数星期。实验结束时， 硝堆酚的扶钒毒件和堤氧生物降肼性研究 测量气体总产量，并打开瓶盖立即测定溶液中溶解性无机碳的含量。按下式计算 生物降解百分率，d 。 d ：【( c r - c c ) c x l o o 式中：c 1 一是总矿化碳( 容器顶部的c r h 和c 0 2 碳。以及溶液中的溶解性无机 碳1 ； c c 一是对照实验中的总矿化碳； 卜是受试有机物的总有机碳。 ( 3 ) 利用微生物的生理生化指标来判定有机物的厌氧降解性 l 2 4 s l 在厌氧条件下，反应液中加入基质后，反应液内的厌氧微生物经历了延迟期、 对数生长期、稳定期和衰亡期4 个阶段。不同的基质对微生物生长曲线的影响是 不同的，因此对微生物活性的影响也不同。而微生物的生理生化指标是随着微生 物的活性而变化的，所以通过测定厌氧微生物的生理生化指标便可以反映出厌氧 微生物的活性，从而可以反映出相应有机物的厌氧生物降解性。 直接测定微生物的数量。 显微镜计数法，虽然这种测定方法操作很简单也很直接，但不能区分死菌和 活菌，而且重现性亦较差，故不能真实反映厌氧微生物的活性。 活菌计数法，这种测定方法的优点是能测出活菌数目，但是操作时间太长。 测量挥发性悬浮固体( v s s ) 挥发性悬浮固体，即v s s ，包含了挥发性的有机物和细胞体。因此通过测定 这个参数大致可反映出反应液中的厌氧微生物的量，尽管这个参数的测定原理和 方法都很简单，但是这种方法不能区分死菌和活菌，也不能区分有机物和细胞体， 故不能真正反映厌氧微生物的活性，尤其是在厌氧条件下，微生物的数量增加得 很有限，有时在整个厌氧过程中基本上没有什么变化，这就难以根据这个参数来 判断微生物的活性。 用微生物体内的特殊物质来判定 微生物体内特定酶的活性是最能反应微生物活性的，例如脱氢酶( d h a ) ，三 磷酸腺苷( a t p ) 等。在厌氧微生物体内也同样具有这些酶，其中a t p 是基质在降 解过程中所产生的能量载体，基质被分解得越多，a t p 产生得就越多，厌氧微 生物的活性越高，说明该有机物容易被厌氧微生物所降解。a t p 所反映的是反 硝基酚的厌氧毒性和厌氧生物降解性研究 应器中所有活的厌氧微生物的活性，同时a t p 还和产气量等参数有很好的相关 性，所以用a t p 的含量来判定有机物的厌氧生物降解性在理论上是可行的。d h a 表示的是脱氢酶的活性，它与a t p 不同的是，它只能反映特殊微生物种群的活 性，而不是所有微生物的活性。 应该说利用这些厌氧微生物体内的活性酶的含量来判断厌氧微生物的活性 的方法，提出的时间并不短，但是由于微生物体内的a t p 的含量很低，尤其是 厌氧微生物，据报道在厌氧微生物体内其a t p 的含量一般在o 2 4 m g a t p g v s s 2 4 m g a t p g v s s 之间，如此低的含量，如果没有灵敏度很高的仪器和提取方法 是很难得到理想的结果的，因此在厌氧微生物活性的判断上一直没有采用a t p 法。进入8 0 年代后期，出现了一种测定a t p 的新方法，主要是利用a t p 能在 反应基质与特定的酶的作用下，与荧光素l h 2 、荧光素酶e 、氧气和镁离子发生 反应，生成单磷酸腺苷( a m p ) ，放出两个磷酸根( p p ) ，并发出光子。这个反应的 过程可简写如下： l h 2 + a t p + e + e 一l h 2 一a + p p b ih r a m p 州趣_ e + c 0 2 + a m p + 产物+ 光子 可采用荧光计数器来记录光子的数量，因此这种测定方法是比较灵敏的。已 经有人用这种方法测出了厌氧微生物体内的a t p 含量。而且与其它方法相比； a t p 含量是最能反应出微生物的活性的指标，因此是一种最有效、最直接的判 断厌氧微生物活性的方法。 ( 4 ) 用放射性同位素1 4 c 跟踪被测有机物的厌氧降解过程f 1 6 1 这是测定有机物厌氧降解性最直接的方法。被测有机物用1 4 c 来合成。通过 测定剩余基质、中间产物、气体产物、微生物细胞内的1 4 c ，来了解有机物厌氧 降解的全过程和厌氧降解性。这种方法的优点是真实、准确，但检测1 4 c 需要用 到特殊的仪器设备，这种仪器比较复杂，价格很昂贵，操作技术要求比较高，一 般实验室中不配备这种仪器，而且当有机物很复杂或者组成不明确时，就很难用 1 c 来合成。因此这种方法目前在常规的工作中尚不便采用。 从总体来说，有机化合物厌氧生物降解性的鉴定方法目前研究得还很不够， 一些传统的方法并不能有效地反映有机化合物的厌氧生物降解性，一些新的鉴定 方法又还不很完善，仍在研究改进之中。因此，寻求一种有效的、准确的、易 9 硝基酚的厌氧毒性和厌氧生物降解性研究 于推广并标准化的测定有机物厌氧降解性的方法是今后研究工作的重点之一。 1 2 难降解有机物的共代谢研究进展 1 2 1 共代谢概念 在自然条件下微生物对污水中有机污染物的降解有两种方式【1 7 】：一种是直接 以该有机物作为生长基质，在分解代谢该有机物的过程中获取其生命活动所需的 能量及其本身物质更新所需的原料。对这种以获取能量为目的的微生物代谢过程 及环境条件对其途径、终产物及速度的影响，目前已经有了比较深入的了解，并 已广泛用于有机废水的生物处理中。共代谢是微生物对有机物作用的另一种方 式。1 9 5 9 年l e a d b e t t e r 和f o s t e r 首先发现甲烷是可供p s e u d o m o n a sm e t h a n i c a 生长的唯一碳源物质。在甲烷存在下，p s e u d o m o n a sm e t h a n i c a 生长可以氧化 乙烷为乙酸，丙烷为丙酸和丙酮，丁烷为丁酸和甲基乙基酮。而乙烷、丙烷及丁 烷这三种物质都不可作为单一碳源物质维持p s e u d o m o n a sm e t h a n i c a 生长。 l e a d b e r e r 和f o s t e r 用共氧化( c o - o x i d a t i o n ) 来描述微生物氧化非生长基质而不利 用氧化过程产生的能量的过程。随后j e n s e n 建议采用更广泛的定义共代谢 ( c o - m e t a b o l i s m ) ：来描述这一过程，并扩展到微生物氧化脱氯过程的研究。共代谢 是指微生物依赖可利用碳源和能源在正常生长过程中氧化非生长基质的过程。它 也描述了在可利用碳源支持下休眠细胞( r e s t i n gc e l l ) 对非生长基质的氧化。现在对 微生物共代谢作用一般定义为：只有在初级能源物质存在时，才能进行的有机化 合物的生物降解过程。在这一过程中，微生物体依赖初级基质的消耗而生长，同 时具有降解不可利用碳源和能源物质的能力。共代谢广泛存在于人工合成有机物 的微生物降解过程。 共代谢过程的主要特点可以概括为【1 8 l ： ( 1 ) 微生物首先利用易于摄取的生长基质作为一级基质，维持自身细胞的 生长； ( 2 ) 难降解性污染物作为二级基质被微生物降解； ( 3 ) 一级基质和二级基质之间对发挥降解作用的关键酶存在竞争现象； ( 4 ) 污染物共代谢的中间产物不能作为营养被同化成细胞质，有些会抑制 关键酶的活性，甚至对微生物有毒害作用； 1 0 硝基酚的厌氧毒性和厌氧生物降解性研究 ( 5 ) 共代谢是需能反应，能量主要来自生长基质的产能代谢，当生长基质 被完全消耗时，能量来源于细胞自身储存能量物质，如p h s 。 从共代谢过程的机理和特点可以看出，关键酶的诱导及其活性的维持、生长 基质与目标污染物之间的竞争抑制、目标污染物及其中间降解产物对微生物的毒 性作用将是影响共代谢过程的关键性因素。 1 2 2 难降解废水的厌氧生物降解过程共代谢机理研究概况 难降解废水的生物降解过程为共代谢促进的研究很多，机理也较多地被阐 述。概括起来有以下几类【19 】： ( 1 ) 共基质的分解代谢为其生物降解提供了启动碳源、氮源和能源。 共基质在提供可被直接利用的启动碳源、氮源时，使目标降解菌可在短时间 内迅速繁殖，生物量大大增加并保持较高的活力，从而促进污染物的生物降解。 h e s s 等对2 ，4 二硝基苯酚( 2 ，4 - d n p ) f 究发现，当外加葡萄糖 对2 硝基酚 3 硝基酚。 y a n gh o n g w e i 等【4 2 1 通过测定脱氢酶的活性来说明厌氧微生物的活性，据此 评价有机物的厌氧降解性，实验时间为4 2 d ，研究结果表明，4 硝基酚不能被降 解，是难以厌氧生物降解的有机物。吴行知等【4 3 1 在i s 0 1 1 7 3 4 方法的基础上建立 以产气量和c o d 值变化来测试有机物厌氧生物降解性的方法，受试物浓度 l o o r n g l t o c ，反应时间3 0 d 。通过对累积净产气曲线和净c o d 值曲线的分析， 建立综合评价模型a b i ( 厌氧生物降解指数) ，对研究的4 5 种有机物厌氧生物降 ： 解性进行定性、定量评价，并进行分类，结果表明，2 硝基酚是可厌氧生物降解 的，而4 硝基酚是难生物降解的。 s h c l t o n 等m 】进行的间歇厌氧测试中，加入s 0 m g l 待测化合物，培养5 6 d ， 根据净产气量与理论产气量的比值说明有机物的厌氧降解性，结果表明，2 硝基 酚和4 硝基酚可以被降解。 1 4 本论文研究目的和研究内容 硝基酚类化合物属于污染面广、毒性较大的一类难降解有机物，它们广泛存 在于许多工业废水中( 如染料、炸药、杀虫剂和医药等) ，并且由于其难以生物 降解，常常导致常规的生物法处理系统处理效果不够理想。对硝基酚类化合物生 物降解性能及其毒性大小的研究是解决这类废水污染阔题的一个重要方面。 本研究拟对5 种硝基酚在厌氧条件下的生物降解性能进行较系统的研究，以 期找出降解硝基酚的适宜环境条件，为含酚废水厌氧处理构筑物的设计和工艺条 件的选择提供必要的参考。概括研究内容和目的如下。 1 4 鞘基酚的厌氧毒性和厌氧生物降解性研究 1 4 1 研究内容 ( 1 ) 2 - n p 、3 - n p 、4 n p 、2 每d n p 和2 , 6 - d n p 的厌氧毒性研究。 ( 2 ) 2 - n p 、3 - n p 、4 - n p 、2 , 4 - d n p 和2 , 6 - d n p 的厌氧降解性研究。 共基质( 葡萄糖为共基质) 和单基质( 以硝基酚作为唯一碳源) 条件下硝基酚 降解性研究。采用厌氧悬浮污泥和未驯化的厌氧颗粒污泥作为接种污泥。 不同接种接种污泥条件下硝基酚的厌氧降解性研究。采用葡萄糖作为共基 质。采用厌氧悬浮污泥、未驯化的厌氧颗粒污泥和驯化后的厌氧颗粒污泥3 种不 同的接种污泥研究。 不同共基质条件下硝基酚的厌氧降解性研究。采用葡萄糖和乙酸钠作为共 基质。采用厌氧悬浮污泥作为接种污泥。 不同共基质浓度条件下硝基酚的厌氧降解性研究。采用葡萄糖作为共基 质。采用厌氧悬浮污泥作为接种污泥。 不同接种污泥浓度下硝基酚的厌氧降解性研究。采用葡萄糖作为共基质。 采用厌氧悬浮污泥作为接种污泥。 1 4 2 研究目的 ( 1 ) 确定5 种硝基酚2 0 、5 0 、8 0 的相对抑制浓度和对产甲烷菌活性 的抑制大小顺序； ( 2 ) 确定添加葡萄糖为共基质和以2 - n p 为唯一基质对2 n p 降解性能的影 响； ( 3 ) 确定未驯化的厌氧颗粒污泥、厌氧悬浮污泥、驯化后的厌氧颗粒污泥 这三种接种污泥对5 种硝基酚降解性能的影响，得出适宜每种硝基酚 降解的最佳接种污泥种类； ( 4 ) 确定不同共基质葡萄糖和乙酸钠对5 种硝基酚降解性能的影响，得出 适宜每种硝基酚降解的最佳共基质种类； ( 5 ) 确定不同共基质( 葡萄糖) 浓度对5 种硝基酚降解性能的影响，得出 适宜每种硝基酚降解的最佳共基质浓度； ( 6 ) 确定以厌氧悬浮污泥作为接种污泥时，不同接种污泥浓度对5 种硝基 酚降解性能的影响，得出适宜每种硝基酚降解的最佳接种污泥浓度。 硝基酚的厌氧毒性和厌氧生物降解性研究 2 硝基酚厌氧毒性实验 2 1 实验材料与方法 2 1 1 实验材料及组成 ( 1 ) 实验用水组成为：水、葡萄糖、硝基酚、营养母液和微量元素r 其组成 见表2 - 1 ) ，配制水样时每克c o d 加入营养母液和微量元素母液各l m l 。 表2 - 1 营养母液和微量元素组成 营养母液( g l )n | 4 4 c t ，1 7 0 ；k h 2 p o , ，3 7 ；c a 0 2 2 h 2 0 ，8 ；m g s 0 4 0 4 h 2 0 ，9 f e c i 3 0 4 h 2 0 ，2 0 0 0 ；c o c l 2 - 6 h 2 0 ，2 0 0 0 ；m n c l 2 - 4 h 2 0 ，5 0 0 ；c u c l 2 - 2 h 2 0 ， 微量元素母液 3 0 ；7 - , n c l 2 ，5 0 ；h 3 8 0 3 ，5 0 ；( n h 4 ) 6 m o o u 4 h 2 0 ，9 0 ；n i c l 2 6 h 2 0 ，5 0 ： ( r a g l ) e d 下a ，1 0 0 0 ( 2 ) 实验选用受试硝基酚 2 一硝基酚( 2 - n p ) ，3 - 硝基酚( 3 - n p ) ，4 - 硝基酚( 4 - n p ) ，2 ，4 - 二硝基酚 ( 2 , 4 - d n p ) 2 ，6 - - - 硝基酚( 2 。6 - d n p ) 。 ( 3 ) 接种污泥：取自青岛市团岛污水处理厂一级厌氧消化池f 采用a a 0 工艺，厌氧悬浮污泥) ，取回后在实验室培养7 天使其活性恢复。 ( 4 ) 实验装置 反应瓶：选用容积为5 0 0 m l 的医用葡萄糖瓶作为反应瓶，瓶口用医用橡皮 塞密封。 恒温装置：实验选用中温发酵，采用自制p v c 箱水浴加热，选用w m z k 0 1 型温控仪控制温度在3 5 左右。 0l o 1 反应瓶2 针头3 三角瓶4 玻璃刻度管5 下口瓶 图2 - i 厌氧间歇实验测试示意图 测气装置：利用排水法，采用滴定管自制测气装置，如上图2 1 所示。厌氧 6 硝基酚的厌氧毒性和厌氧生物降解性研究 反应产生的气体先通入装有o 1 m o l l 的n a o h 溶液的三角瓶，c 0 2 气体被吸收， 甲烷进入装有蒸馏水的刻度玻璃管，在气体压力的作用下，玻璃管中的水面下降， 水面下降的体积就是甲烷的生成量。 2 1 2 实验方法 实验按照s h e l t o na n d 前e d j ei 删建议的方法进行。 受试反应瓶中试液组成包括：葡萄糖、营养母液、微量元素和硝基酚。混合 后反应瓶中试液总体积为5 0 0 m l ，c o d 为w o o m g l ，污泥v s s 为1 5 0 0 m g 几， p h 值为7 o 7 5 。为保证c o d 为1 0 0 0 m g l d ，每天向反应瓶中注入2 m l 2 5 0 9 l 葡萄糖溶液。实验瓶放入3 5 ( 2 的恒温水浴中，每天摇晃2 次以使瓶中反应液混 合均匀。每天测定甲烷产量，待产气稳定后( 以连续7 天产气量相差小于1 0 作为判断标准) 向受试反应瓶中投加不同浓度的硝基酚，同时注入2 m l 2 5 0 9 l 的葡萄糖；对照反应瓶中不加硝基酚，其它组成与受试样相同；空白反应瓶只加 泥和水。每种底物浓度分别进行三个平行实验。实验从加入硝基酚后总共进行 1 2 0 h ，期间不再加入葡萄糖，每天记录甲烷产量。以累计甲烷产量和相对活性 ( r a ) 来评定不同浓度的硝基酚对厌氧污泥产甲烷活性的影响。各种硝基酚的 投加浓度如下表2 2 所示 表2 - 25 种硝基酚的投加浓度 硝基酚类别 投加浓度( m g r l ) 2 n p 3 - n p 4 - n p 2 , 4 - d n p 2 ，6 - d n p 2 4 、4 8 、9 6 、1 9 2 、3 8 4 、7 6 8 3 0 、6 0 、t 2 0 、2 4 0 、4 8 0 、9 6 0 2 4 、4 8 、9 6 、1 9 2 、3 8 4 、7 6 8 1 0 ，2 0 ，4 0 ，8 0 ，1 6 0 ，3 2 0 l o 、2 0 、4 0 、8 0 、1 6 0 、3 2 0 2 2 产甲烷毒性测定实验结果与讨论分析 产甲烷毒性即是确定毒性物质或有毒废水在一定浓度下使甲烷菌的产甲烷 活性下降的程度，某种程度上反映出毒性物质对环境生物的毒害作用。毒性的表 示用某种浓度下使污泥产甲烷活性下降的百分率表示，本研究采用使污泥产甲烷 活性下降5 0 时的有毒物的浓度表示，毒物的抑制程度采用相对活性( r a ) 来 1 7 硝基酚的厌氧毒性和压氧生物降解性研究 反应产生的气体先通入装有n i m o l l 的n a o h 溶液的三角瓶，c 0 2 气体被吸收， 甲烷进入装有蒸馏永的刻度玻璃管，在气体压力的作用下，玻璃管中的永面下降， 水面下降的体积就是甲烷的生成量。 2 1 2 实验方法 实验按照s h e i t o na n d e d j e 【州建议的方法进行。 受试反应瓶中试液组成包括：葡萄糖、营养母液、微量元素和硝基酚。混合 后反应瓶中试液总体积为5 0 0 r a l ，c o d 为1 0 0 0 m e , l ，污泥v s s 为1 5 0 0 r e g a l ， p h 值为7 o 7 5 。为保证c o d 为i 0 0 0 m g l - d ，每天向反应瓶中注入2 m l 2 5 0 9 l 葡萄耱溶液。实验瓶放入3 5 的恒温水浴中每天摇晃2 次以使瓶中反应液混 台均匀。每天测定甲烷产量，待产气稳定后( 以连续7 天产气量相差小于l o 作为判断标准) 向受试反应瓶中投加不同浓度的硝