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微生物共代谢是污水中难降解性有机物生物降解的有效方式。本文采用新型高效厌氧序批式反应器(ASBR),以蔗糖、葡萄糖、丁酸盐和乙醇等分别为共代谢基质,对含间苯二酚污染物的模拟废水进行处理,系统研究了间苯二酚降解的操作运行条件;推测了降解的动力学过程和反应机理;并对苯酚、间甲酚、邻苯二酚、对苯二酚污染物的共代谢降解特性进行了分析,从而为难降解酚类有机污染物废水的工程治理提供理论依据。研究结果表明:
1.ASBR快速启动:以未经驯化的厌氧消化污泥接种,用添加GAC,尽快降低HRT和增加VLR的方法,仅需要75d即完成了污泥的颗粒化,有机容积负荷高达8KgCOD/(m3·d),SCOD去除率高达95%。
2.ASBR降解间苯二酚模拟废水:在进水浓度分别为14.7、24.9、33.8、45.5、57.2mg/L,MLVSS为20.6g/L,MLVSS/MLSS值为0.91,VFA为150mg乙酸/L,SRT为13d,HRT为3d条件下,间苯二酚去除率分别为100%、88.8%、77.8%、72.3%和53.5%,当HRT为4d时,全部出水基本上检测不到间苯二酚的存在。扫描电子显微镜观察ASBR中的厌氧颗粒污泥,发现产甲烷球菌属和产甲烷八叠球菌属较多。
3.ASBR共代谢降解间苯二酚的动力学:该降解过程很好的符合Andrews模型(R2>0.998);证实间苯二酚厌氧降解的第一步反应为对位羟基化;推测间苯二酚的厌氧降解主要是在两个羟基的对位发生羧基化作用,然后两个羟基分别脱去,最后形成间苯二甲酸类化合物。
4.ASBR共代谢降解间苯二酚模拟废水:分别采用蔗糖、葡萄糖、丁酸盐和乙醇作为共代谢基质,在基质的SCOD浓度为500-2000mg/L条件下,当单基质存在时,间苯二酚的降解速率均很高,且降解反应均符合一级动力学方程,反应速率常数大小依次为k丁酸盐>k蔗糖>k葡萄糖>k乙醇;当两种共代谢基质按比例1∶1混合投加后,反应速率常数大小依次为k葡萄糖+丁酸盐>k乙醇+丁酸盐>k葡萄糖+乙醇>k葡萄糖,其中葡萄糖和丁酸盐的混合基质的降解速率最高。
5.苯酚、间甲酚、邻苯二酚、对苯二酚与间苯二酚厌氧共代谢降解:在间苯二酚驯化的污泥中,单基质情况下,除间甲酚外,苯酚、邻苯二酚和对苯二酚的降解受到抑制;双基质情况下,苯酚在间苯二酚降解完全后,方开始降解;间甲酚的降解基本不受抑制,间苯二酚起到了共代谢基质的作用;邻苯二酚、对苯二酚的降解均受到抑制;除邻苯二酚外,苯酚、间甲酚和对苯二酚对于间苯二酚的降解均不产生抑制作用。