陳福坤沈莎鄧海濤
(1.廣西春暉環(huán)保工程有限責(zé)任公司, 廣西 柳州 545001;
2.廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 廣西 柳州 545003)
厭氧氨氧化菌在不利pH值下的活性分析
陳福坤1,2沈莎1鄧海濤1
(1.廣西春暉環(huán)保工程有限責(zé)任公司, 廣西 柳州 545001;
2.廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 廣西 柳州 545003)
探究初始pH=8.0-9.4,AAOB活性隨時間的變化情況。研究表明,pH=8.0-8.4,AAOB保持較高活性; pH=8.5-9.0,AAOB9天內(nèi)保持正?;钚裕^10天,活性快速下降;pH >9.0,AAOB活性會立即受到抑制。
AOB;游離氨;活性 ;抑制
自從荷蘭學(xué)者發(fā)現(xiàn)厭氧氨氧化菌(Anaerobic ammonia oxidizing bacteria,簡稱AAOB),諸多學(xué)者對厭氧氨氧化反應(yīng)進(jìn)行了大量的研究[1],發(fā)現(xiàn)pH值對厭氧氨氧化過程有明顯影響,但眾多研究主要是針對不同pH值下厭氧氨氧化速率的變化情況,鮮見AAOB在pH=8.0-9.4時,其活性隨時間的變化規(guī)律的研究報道。該實驗研究了pH=8.0-9.4時, AAOB活性隨時間的變化規(guī)律。
1.1 試驗裝置
反應(yīng)器采用經(jīng)遮光處理的玻璃瓶(1L),置于恒溫振蕩箱(30℃),接種厭氧氨氧化污泥(MLVSS=3000mg.L-1),試驗采用模擬廢水,經(jīng)排水法收集N2。
1.3 試驗原理與方法
厭氧氨氧化是將氨氮氧化為氮氣的生物反應(yīng)過程,通過收集生成的N2,來判定AAOB活性。反應(yīng)器容積負(fù)荷NH4+-N=40mg.(L.d)-1、NO2--N=50mg.(L.d)-1,在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,本試驗產(chǎn)生的最大N2體積為64mL。實驗共15個周期,每周期為1d,每個周期開始時,調(diào)節(jié)反應(yīng)器pH,使初始pH分別為8.0、8.5、8.7、9.0,分別對應(yīng)1至4號組;每個周期步驟:進(jìn)水-投加基質(zhì)-調(diào)節(jié)pH-吹脫DO-反應(yīng)-記錄產(chǎn)氣量-排水(排水比為1:2)。
2.1 初始pH=8.0對AAOB的影響
反應(yīng)器產(chǎn)氣量始終在55.5-60mL之間,比較穩(wěn)定,反應(yīng)結(jié)束時pH=8.4,說明pH=8.0-8.4時,AAOB活性較高,未受pH的影響。
2.2 初始pH=8.5對AAOB的影響
反應(yīng)器前10天產(chǎn)氣量在55mL以上,第11天開始逐漸減少,第15天減少至33mL,反應(yīng)結(jié)束時pH=8.9,說明pH=8.5-8.9時,AAOB有一定的抵抗力,10天內(nèi)活性未受明顯抑制,但多于10天,活性則會快速下降。
2.3 初始pH=8.7對AAOB的影響
反應(yīng)器前9天產(chǎn)氣量在55mL以上,第10天開始快速減少,第15天減少至10.5 mL,反應(yīng)結(jié)束時pH=9.1,說明pH=8.7-9.1時,AAOB有一定的抵抗力,9天內(nèi)活性未受明顯抵制,但多于9天,活性則會急速下降。由于和2號組在pH范圍上有一半的重疊,活性表現(xiàn)出了相似性,但是一旦活性表現(xiàn)出受抑制,3號組產(chǎn)氣量下降的速度顯著較快。
2.4 初始pH=9.0對AAOB的影響
反應(yīng)器一開始產(chǎn)氣量就逐漸減少,只是前10天減少較為緩慢,之后則快速減少,第15天低至6.2mL,反應(yīng)結(jié)束時pH=9.4,說明pH=9.0-9.4時,AAOB活性迅速受到抑制,10天后幾乎全部中毒。
2.5 討論
pH>8.5,AAOB開始受抑制,氨氮以NH4+及NH3的形態(tài)存在;
(1)當(dāng)pH作為控制因素時,不同的pH對應(yīng)不同的游離氨濃度,游離氨對AAOB有一定的抑制作用[2],不同的濃度對應(yīng)不同的抑制程度,所以各組反應(yīng)器表現(xiàn)出的產(chǎn)氣量減少規(guī)律各不相同;
(2)pH相對較高的情況下,反應(yīng)初期氨氮濃度較高,反應(yīng)器內(nèi)有較高的游離氨生成,有研究指出游離氨的積累,會破壞細(xì)胞膜兩側(cè)的pH梯度,部分瓦解膜電位,對AAOB產(chǎn)生毒性,從而導(dǎo)致了AAOB被抑制甚至死亡[3]。說明pH大于8.5,游離氨開始達(dá)到抑制AAOB活性的濃度,時間久的話將會導(dǎo)致細(xì)胞死亡;所以在工程應(yīng)用中,pH在8.5-9.0之間,應(yīng)在9天內(nèi)將反應(yīng)器pH值調(diào)整到最佳區(qū)間,而pH大于9.0時,反應(yīng)器pH值應(yīng)該立刻調(diào)整到最佳區(qū)間,否則將迅速導(dǎo)致菌群的死亡。
(1)厭氧氨氧化反應(yīng)為致堿反應(yīng),在反應(yīng)過程中pH會升高,在此實驗條件下,一個周期pH升高0.4。
(2)pH=8.0-8.4時,AAOB保持較高活性;pH=8.5-9.0時,AAOB活性開始受到抑制,但9天內(nèi)仍能保持正?;钚?,超過10天,活性快速下降;pH>9.0,AAOB活性立即受到抑制。
[1]陳重軍,王建芳,張海芹,等.厭氧氨氧化污水處理工藝及其實際應(yīng)用研究進(jìn)展[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報,2014,23(3):521-527.
[2]陳宗姮,徐杉杉,李祥,等.pH對厭氧氨氧化反應(yīng)脫氮效能的影響[J].化工環(huán)保,2015,35(2):121-125.
[3]林琳,堵國成,陳堅等.電子受體及中間產(chǎn)物對厭氧氨氧化的影響[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報,2003,9(2):200-202.