无机盐在印染废水培养光合细菌中的影响

无机盐在印染废水培养光合细菌中的影响2008年1月16日王洁,简介﹕王洁,女（1984-）,浙江绍兴文理学院生命科学学院生物031班（312000）摘要﹕在印染废水中添加一定量无机盐培养光合细菌，研究细菌增殖情况和溶液COD去除率。添加NaCl、NH4Cl、NaHCO3、MgSO4.7H2O、（NH4）2SO4、MgCl2、K2HPO4等无机盐的其中一种能极显着增加或稳定光合细菌数量，提高COD去除率，以添加NaCl为最佳，NH4Cl、NaHCO3次之。添加复合无机盐效果更显着，通过正交试验得出最佳复合添加方桉为NaCl2.00mg/ml，NH4Cl0.50mg/ml，MgSO4.7H2O0.20mg/ml，K2HPO40.50mg/ml。关键词﹕光合细菌;印染废水;无机盐光合细菌（PhotosyntheticBacteria，PSB）由于能耐受高浓度有机物，具有去除和分解有机物能力，人们利用PSB这一生理特性来处理高浓度有机废水。与活性污泥法相比，PSB处理法具有有机质负荷高、设备消耗低、脱氮除磷效果好、耐盐能力强、受季节影响小、产生的菌体可综合利用等优点，因此PSB处理有机废水越来越受到人们重视。但也存在着一些不足，例如处理系统中PSB的增殖和活力保持问题仍未得到解决，从而影响到处理效果，需要不断补充新鲜菌体。无机盐是光合细菌生长所需的重要物质，本研究小组在研究中发现在印染废水中添加一些无机盐能使PSB数量明显增加，因此本研究以印染废水为基质，添加少量PSB培养基常用无机盐，旨在寻求能使光合细菌在废水中增殖，提高处理效率的方法，也为光合细菌的大量制备及广泛应用提供理论基础。一、材料和方法1﹒材料光合细菌采用沼泽红假单胞菌（Rhoropseudomonaspalustris），由本研究小组分离自印染污水池底泥，经试验能较好降低印染废水COD。印染废水取自绍兴市独树印染有限公司，取污水池表层污水，装入5L塑料壶，带回实验室后冰箱保存。污水COD683.52mg/L。2﹒方法（1）单因子试验取30个无菌试管，在每个试管中加入印染废水20ml，不同管加入下列不同物质（所加的量按照PSB培养基配方中的量）﹕NaCl（40mg）NaHC03（100mg）NH4Cl（20mg）（NH4）2SO4（20mg）MgSO4.7H2O（4mg）MgCl2（4mg）K2HPO4（10mg）蔗糖（0.8mg）蛋白（8mg），以不添加任何物质的为空白管。将2.0ml的光合细菌（1.2*109CFU/ml）接种到试管中，于30℃、3000lx光照下培养，10天后测定光合细菌浓度和COD。每管3个重复。（2）正交设计选择钠盐、氨盐、镁盐和K2HPO4为因子，每因子三水平，用L9（34）正交表设计试验，光合细菌接种及培养方法同1.2.1，每组三个重复。表头设计如表1。表1正交试验表头设计因子水平mg/ml123A（钠盐）NaCl1.5NaCl12.0NaHCO35.0B（铵盐）NH4Cl0.5NH4Cl1.0(NH4)2SO41.0C（镁盐）MgSO4·7H2O0.1MgSO4·7H2O0.2MgCl20.2DK2HPO40.250.50.75（3）光合细菌浓度测定采用稀释平板记数法。（4）COD测定采用重铬酸钾氧化法。测定前对溶液进行8000rpm离心30分钟以除去菌体。二、结果与分析1﹒单因子试验从表2中可以看出，在印染废水中加入NaCl等单一无机盐能增加或稳定光合细菌数量，均与对照有极显着差异﹔加蛋白酶或蔗糖与对照无显着差异，细菌数量有所下降。NaCl对细菌的增殖效果最明显，与其它处理均有极显着差异，10天后使细菌扩大到最初的2.37倍，而对照细菌数量有所下降。NH4Cl、NaHCO3的增殖作用仅次于NaCl。无机盐使光合细菌数量增加或稳定的同时，对印染废水COD去除率也有一定提高，以NaCl和NH4Cl的作用最显着，去除率分别为对照的1.59倍和1.49倍。2﹒正交试验L9（34）正交试验结果如表3，复合无机盐对光合细菌的增殖及废水COD去除率的作用均明显大于单一无机盐。在所选因子中，对光合细菌的增殖影响关键因子依次为钠盐、氨盐、K2HPO4和镁盐，对废水COD去除率影响关键因子依次为钠盐、氨盐、镁盐和K2HPO4。促进光合细菌增殖和提高废水COD去除率的最佳组合为A2B1C2D2，即在印染废水中添加NaCl2.00mg/ml，NH4Cl0.50mg/ml，MgSO4.7H2O0.20mg/ml，K2HPO40.50mg/ml。三、讨论光合细菌可通过其特殊的代谢途径降解废水中的有机物质，因而在废水处理中备受青睐，但由于废水成分往往比较单一，导致光合细菌活力降低，数量减少，从而影响处理效果。本研究表明，细菌在废水中的增殖情况与COD去除率有密切联系，如表3所示，随着细菌数量增加，COD去除率也增加。细菌增殖的过程不仅仅是数量上的增加，也是保持甚至提高活力的表现。因此细菌增殖法是解决废水处理中活力保持问题的良方。阚振荣等通过筛选废水依赖性细菌使细菌在废水中增殖，结果表明处理效果提高10倍以上。微生物的新陈代谢需要一定比例的营养物质，除了碳源外，还需要氮、磷和其他微量元素，废水成分单一，因此添加某些物质能增加细菌数量，提高处理效果。国内外一些科学家从调节微生物所需的碳源、氮源以及磷源等角度开始了对含氯化合物以及焦化废水等污染物生物降解的研究，取得了一定的效果。雷萍等在焦化废水降解的研究中发现，活性污泥系统中，可降解污染物的微生物数量与活性比较低，添加某些微量金属离子有助于降解菌的生长[7]。孙天华等研究发现，通过在曝气池加入氢氧化铁，可极大地提高单位池容的污水处理能力。Zhang等研究发现，2-20mg/L的Mncl2能显着促进印染废水的脱色。本研究表明，在实验室条件下，印染废水中添加无机盐能显着增加光合细菌数量，提高COD去除率。但本试验尚处于室内探索阶段，在具体污水处理中的应用效果则仍需大量实验証明。金属离子或无机盐在微生物长代谢中起到如下作用﹕（1）有些金属离子作为辅以激活相关的活性﹔（2）一些无机盐用于系统的电子转移﹔（3）调节渗透压、氢离子浓度、氧化还原电位等。因此适当调节有机废水成分将是提高微生物处理效果的重要方法。参考文献[1]谢磊，杨润昌，胡勇有.PSB在有机废水处理中的应用.[J].环境污染与防治.2000.22.4﹕36～38.[2]宋志文，郭本华，曹军.光合细菌及其在化工有机废水处理方面的应用.[J].化工环保.2003.23.4﹕209～213.[3]国家环保局.水与废水监测分析方法（第三版）.[M].北京中国环境科学出版社.1989.[4]阚振荣，李亚青，李红梅.废水依赖性细菌及其对染料的脱色作用.[J].河北大学学报（自然科学版）.2001.21.2﹕163～166.[5]MargesinR.SchinnerF.Bioremediation（naturalattenuationandbiostimulation）ofdieseloilcontaminatedsoilinanalpineglacierskiingarea.[J].Appl.Environ.Microbiol.2002.67.7﹕3127～3133.[6]ChunlongZhang，K.T.Valsarajetal.NutrientandsurfactantenhancementforthebiodegradationofchlorinatedhydrocarbonsinthewastewaterfromaLouisianaSuperfundsite[J].JournalofHazardousMaterial，1998，62﹕41-58[7]雷萍，张志杰.焦化废水降解的生物强化条件研究.[J].西北大学学报（自然科学版）.2000.30.6﹕511～513.[8]孙天华，林少宁，陈亮等.生物铁法处理高浓度难降解印染废水的研究.[J].中国环境科学.1991.11.2﹕138～142.[9]ZhangF.M.KnappJ.S.etal.Decolourisationofcottonbleachingeffluentwithwoodrottingfungus.[J].WaterResearch.1999.33.4﹕919～928.