光合作用处理高浓度有机废水-副本

1、光合细菌(Photosynthetic Bacteria,简称PSB)是能利用光能进行光合作用的一类原核微生物的总称。它是地球上最古老的细菌之一,广泛分布于水沟、湖、海等自然水体,几乎存在于所有光能可供利用的地方。在不同的环境中,光合细菌表现出固氮、脱氮、固碳、有机物和硫化物氧化等多种不同的功能,在自然界中的碳、氮、硫循环中起到重要的作用。光合细菌是一类具有原始光能合成体系的原核生物，能够在无氧条件下进行，它们属于革兰氏阴性菌，能够在好氧黑暗或利用光能厌氧光照条件下以有机物、硫化物、氨等作为供氢体和碳源进行光合作用从而产氢的一类微生物。光合细菌利用细菌叶绿素固定光能,以分子氢、还原性硫化物或有

2、机物为外源电子供体,而不是以水分子为外源电子供体,因此细菌的光合作用与植物和藻类不同,是一个厌氧过程,不产生氧气。氧和光照温度和PH脐动脉氧和光照氧和光照光合细菌对光照和氧的需求与其获能方式有关,光合作用获能过程基本上是一个厌氧的过程,而有机物的氧化磷酸化获能过程(主要为紫色非硫细菌)则需要在有氧条件下进行。由于各种光合细菌所含细菌色素不同,它们对光的利用也不同。一般认为,红外灯和钨灯的发光波长较荧光灯更适于光合细菌吸收。在供给光照的条件下,光合细菌的活性随着光照强度的增加而增加,光照强度不足会强烈抑制光合细菌的生长,而光照强度过高会导致光饱和现象(Saturation light inten

3、sity)。适宜的光照强度与反应器的形式、光源种类和微生物浓度有关。一般认为合适光合细菌生长的光照强度范围为几百至几千在微氧环境下(氧分压0.5%1%)光合细菌占据主导地位;随着氧分压的提高(氧分压15%),其他的一般兼性异氧菌开始占据优势。 PH 温度光合细菌可以在光合细菌可以在10104040的温度范围内的温度范围内生生长一般认为光合细菌在长一般认为光合细菌在3030可以良好生长可以良好生长。温度降至温度降至1010以下以下, ,光合细菌生长缓慢光合细菌生长缓慢, ,55以下基本停止生长以下基本停止生长, ,温度低至温度低至11并置于黑暗条件下时菌绿素并置于黑暗条件下时菌绿素将分解并导致光

4、合细菌死亡。将分解并导致光合细菌死亡。多数光合细菌的最佳多数光合细菌的最佳pHpH为为7.07.08.58.5, ,少量光合细菌为少量光合细菌为6.56.56.86.8。在光合细菌生长过程中在光合细菌生长过程中, ,CO2CO2的同化或释放的同化或释放H2SH2S或硫代硫过程或硫代硫过程都将导致培养基中都将导致培养基中pHpH值的变化。值的变化。 材材 料料 与与 方方 法法1.1 材料光合细菌Rhodopseudomonas sp.由大连开发区大开污水处理厂污泥中分离纯化而来。啤酒废水为人工模拟啤酒废水，以啤酒混合自来水配制而成，COD浓度为10001500 mg/L。1.2 方法1.2.1

5、 光合细菌生长状况的测定光合细菌的生长测定采用分光光度法。1.2.2 处理方式(光照方式和DO)对COD去除的影响取厌氧、好氧培养瓶，分别注入20 mL光合细菌，加100 mL稀释两倍的啤酒废水。将厌氧、好氧瓶分别放在光强(2000200Lx)、黑暗处，温度为25 条件下培养。1.2.3 接种量对COD去除的影响取适当浓度啤酒废水100 mL分别注入到厌氧和好氧培养瓶中，分别加入5 mL、10 mL、20 mL、30 mL、40 mL的菌液，调节pH为7。置于光照培养箱中进行污水净化。光强(2000200 Lx)，温度为25 。5d后测COD。1.2.4 污水初始浓度对处理污水中COD的影响对

6、污水进行稀释。共4个梯度。然后将啤酒废水100 mL注入厌氧或好氧培养瓶中，再加入25 mL离心后的菌液。调节pH为7。放在光照培养箱内培养，光强(2000200 Lx)，温度为25 。5 d后测COD。1.2.5 pH对PSB去除COD的影响取适当浓度的啤酒废水100 mL注入到厌氧或好氧培养瓶中，调节pH分别为5、6、7、8、9。放在光照培养箱内培养，光强(2000200 Lx)，温度为25 。5d后测COD。1.2.6 CODcr测定采用微波快速消解法。 结结 果果 与与 分析分析2.1 处理方式(光和氧)对光合细菌处理污水中 COD 的影响 由图 1 可以看出在好氧黑暗培养条件下光合细

7、菌对废水中COD 去除效果好。由于光合细菌在好氧黑暗条件下充分利用氧气将有机物作为呼吸基质，由三羧酸循环作为其最终物质氧化的途径，故有机物的代谢率较高，从而使废水 CODcr 去除率达到 50 %以上。而其他几种条件下光合细菌对有机物的代谢率较低。 结结 果果 与与 分析分析2.2 接种量对光合细菌处理污水中 COD 的影响 图2为接种量对光合细菌处理污CODcr的影响。好氧处理比厌氧处理效率好，接种量10 mL、20 mL、30 mL的COD去出效果好于5 mL、40 mL。这说明在一定范围内接种量增多可以提高处理效率，但接种量过多又可能造成缺乏营养物质影响菌体生长，而且可使部分菌体失去繁殖

8、能力而自溶释放有机物，从而使CODcr去除率下降。 结结 果果 与与 分析分析2.3 污水初始浓度对光合细菌处理污水的影响 从 COD 初始浓度对光合细菌处理污水的影响(图 3)可以看出好氧黑暗条件下PSB 对 COD 去除率大于厌氧光照。好氧情况下，COD 去除率随着起始浓度的降低而升高；厌氧情况下，COD去除率随着起始浓度的降低而降低。 结结 果果 与与 分析分析2.4 pH 对光合细菌处理污水中的 COD 的影响 由图4可知，在pH为6.08.0内，PSB对COD有很高的去除能力，说明该菌具有较广的pH适应范围。这可能是在pH 6.08.0时，酶的活性强，从而加快了有机物的分解速度。结论结论3以PSB为研究对象，对其培养条件进行了优化研究，并对啤酒废水的处理能力进行测定，得到如下结论：(1)污水经处理转变成含有大量光合细菌的菌液，既可作菌肥又可作饲料添加剂直接使用，不造成二次污染。PSB 在有氧的条件下处理效果优于厌氧。(2)PSB在好氧黑暗，COD1000 mg/L，pH为68，接种量20%30 %，处理效率较高。(3)高浓度的啤酒废水需稀释或和其他废水混合处理可以达到理想的处理效果。参考文献参考文献一光合细菌法处理高浓度有机废水工艺探讨黄翔峰，李春鞠,章非娟(1.同济大学环境科学与工程学院,上海200092