由于具有穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)單的生產(chǎn)過(guò)程和低成本, 偶氮染料是被廣泛應(yīng)用于印染、造紙和皮革等行業(yè)的典型活性染料.據(jù)統(tǒng)計(jì)每年生產(chǎn)的7萬(wàn)t染料中, 偶氮染料約占70%, 且其中10%~15%可能在生產(chǎn)過(guò)程中排放至水體.偶氮染料具有致癌性, 不僅會(huì)導(dǎo)致人體肝臟和腎受損, 也會(huì)在水中積累并抑制水生生物的生長(zhǎng).因此, 偶氮染料的有效控制是工業(yè)廢水處理的重要組成部分.

　　相比化學(xué)和物理處理, 偶氮染料的生物處理具有環(huán)境友好、高效和污泥產(chǎn)量低等優(yōu)勢(shì).好氧生物處理?xiàng)l件下, 氧氣比偶氮染料優(yōu)先作為電子受體, 因此, 厭氧生物處理更適于偶氮染料降解. Li等采用厭氧生物處理染料酸性橙7, 得到脫色率為71.8%和化學(xué)需氧量(COD)去除率為50.6%. Reddy等采用缺氧間歇式反應(yīng)器處理染料酸性黑10B, 得到脫色率為49.5%.生物降解過(guò)程中, 偶氮染料利用共基質(zhì)降解釋放的電子斷裂—N=N—, 生成無(wú)色芳香胺類化合物.芳香胺類化合物需要在好氧條件下利用非特異性酶實(shí)現(xiàn)完全礦化.因此, 厭氧/好氧(AO)生物工藝常用于處理印染廢水. Balapure等采用序批式厭氧/微氧工藝處理印染廢水, 脫色率可達(dá)到99%, 其中厭氧段脫色率為80%. Frindt等利用厭氧/好氧工藝處理含偶氮染料活性橙107廢水, 厭氧脫色率為97%, 而偶氮染料代謝產(chǎn)物芳香胺化合物在好氧條件下得到降解.

　　偶氮染料的生物降解主要依靠微生物酶作用實(shí)現(xiàn).偶氮還原酶和蟲(chóng)漆酶是偶氮染料降解的主要作用酶, 能產(chǎn)生此兩種酶的菌群包括Xenophilus azovorans KF46F、Pigmentiphaga kullae K24、Enterococcus faecalis、Staphylococcus aureus、Escherichia coli、Bacillus sp.OY1-2和Rhodobacter sphaeroides等[9].以上很多菌群可成為偶氮染料降解的優(yōu)勢(shì)菌種. Chen等采用填充床生物反應(yīng)器處理含維多利亞藍(lán)廢水時(shí), 得到優(yōu)勢(shì)菌種為Aeromonas hydrophila. Xie等采用水解酸化處理染料活性黑5和活性艷藍(lán)19印染廢水, 發(fā)現(xiàn)Klebsiella、Lactococcus和Desulfovibrio可能是染料降解的優(yōu)勢(shì)菌, 且Dysgonomonas sp.和Prevotella sp.可能在染料代謝過(guò)程中起重要作用.

　　印染廢水中氨氮(NH4+-N)可通過(guò)硝化反硝化去除, 其中硝化反應(yīng)是限制過(guò)程.硝化過(guò)程對(duì)有毒物質(zhì)較為敏感, 而偶氮染料的代謝產(chǎn)物苯胺是一種有毒物質(zhì), 因此可能會(huì)影響硝化效率. Khin等發(fā)現(xiàn)苯胺濃度在3~250 mg·L-1之間, 硝化會(huì)受到不同程度的抑制, 僅當(dāng)苯胺濃度低于0.5 mg·L-1時(shí), 才會(huì)發(fā)生完全硝化. Thanh等[12]發(fā)現(xiàn)當(dāng)苯胺濃度超過(guò)20 mg·L-1時(shí), 硝化反應(yīng)完全受到抑制, 且苯胺抑制亞硝酸鹽氮(NO2--N)氧化強(qiáng)于NH4+-N氧化.而Joel等證明苯胺降解和硝化可在污泥齡為7 d的活性污泥反應(yīng)器中同時(shí)發(fā)生, 硝化菌會(huì)適應(yīng)苯胺存在的環(huán)境.

　　本研究采用水解酸化/AO工藝處理含有染料活性艷紅X-3B(RR2)的廢水, 重點(diǎn)考察工藝運(yùn)行性能.同時(shí), 采用高通量測(cè)序方法檢測(cè)水解酸化/AO工藝中的菌群種類, 以解析其在染料去除或脫氮過(guò)程中的作用.此外, 本研究還分析了水解酸化過(guò)程中影響色度去除的關(guān)鍵因素以及硝化過(guò)程中染料及其代謝產(chǎn)物的影響, 以期為該工藝應(yīng)用于實(shí)際印染廢水生物處理提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持.

　　1 材料與方法 1.1 試驗(yàn)裝置及其運(yùn)行

　　水解酸化序批式反應(yīng)器(SBR)體積為6 L, 運(yùn)行過(guò)程中溫度為25℃、揮發(fā)性懸浮固體濃度(VSS)為(5.17±0.33)g·L-1.水解酸化SBR運(yùn)行周期為6 h, 包括5 h厭氧攪拌(含10 min進(jìn)水), 50 min靜置沉淀和10 min出水. AO SBR反應(yīng)器有效體積為5 L, 運(yùn)行溫度為25℃且VSS為(2.11±0.28)g·L-1. AO SBR運(yùn)行周期為6 h, 包括2 h缺氧段(含10 min進(jìn)水), 3 h好氧段, 50 min靜置沉淀和10 min出水.反應(yīng)器進(jìn)出水通過(guò)定時(shí)器控制蠕動(dòng)泵啟閉實(shí)現(xiàn).

　　印染廢水以蛋白胨、淀粉和乙酸鈉為混合碳源, 其COD濃度為400 mg·L-1(6：3：1);其他進(jìn)水組分包括114.6 mg·L-1NH4Cl, 30 mg·L-1偶氮染料RR2, 100 mg·L-1 CaCl2·2H2O, 100 mg·L-1 MgSO4·7H2O, 35.2 mg·L-1KH2PO4, 200 mg·L-1NaHCO3以及1 mL·L-1微量元素(1 g·L-1 FeCl2·4H2O, 100 mg·L-1 CoCl2·6H2O, 200 mg·L-1 NiCl2·6H2O, 100 mg·L-1 MnCl2·4H2O, 100 mg·L-1 NaMoO4·2H2O, 100 mg·L-1 H3BO3, 100 mg·L-1 NaWO4·2H2O和100 mg·L-1 NaSe2O3).水解酸化反應(yīng)器每個(gè)運(yùn)行周期進(jìn)水3 L, 其出水作為AO反應(yīng)器進(jìn)水, AO反應(yīng)器每個(gè)運(yùn)行周期進(jìn)水2.5 L.兩個(gè)反應(yīng)器的水力停留時(shí)間均為12 h.

　　反應(yīng)器馴化穩(wěn)定后, 測(cè)定兩個(gè)反應(yīng)器在運(yùn)行周期內(nèi)染料降解和氮濃度的變化.每隔一定時(shí)間, 從水解酸化反應(yīng)器中取水樣測(cè)定COD、色度和NH4+-N濃度變化, 從AO反應(yīng)器中取水樣測(cè)定NH4+-N、NO2--N和硝酸鹽氮(NO3--N)濃度變化.

　　1.2 碳源與溫度對(duì)RR2脫色的影響

　　采用批處理試驗(yàn), 考察了碳源種類、COD濃度和溫度對(duì)厭氧水解酸化強(qiáng)化RR2色度去除的影響.試驗(yàn)使用250 mL的絲口瓶, 反應(yīng)體積為200 mL, 取馴化穩(wěn)定污泥100 mL與100 mL自配水進(jìn)行混合.碳源種類試驗(yàn)中自配水分別以蛋白胨、淀粉和乙酸鈉為碳源, COD濃度均為400 mg·L-1. COD濃度影響試驗(yàn)采用混合碳源, 試驗(yàn)中蛋白胨、淀粉和乙酸鈉比例為6：3：1, COD濃度分別為200、400和800 mg·L-1.其他組分均與自配廢水組分相同.以上碳源濃度和種類影響試驗(yàn)采用的溫度分別為25℃和35℃.

　　試驗(yàn)開(kāi)始前, 向反應(yīng)瓶中通氮?dú)? min以保證反應(yīng)處于厭氧狀態(tài).試驗(yàn)開(kāi)始后, 采用搖床振蕩, 其速度為170 r·min-1.反應(yīng)時(shí)間為12 h, 分別在反應(yīng)的0、1、2、3、4、6、8、10和12 h時(shí)取水樣, 測(cè)定反應(yīng)過(guò)程中的COD濃度和色度.每個(gè)試驗(yàn)條件設(shè)計(jì)兩組平行試驗(yàn), 取平均值作為試驗(yàn)結(jié)果.

　　1.3 染料及其中間產(chǎn)物對(duì)AO硝化過(guò)程的抑制

　　對(duì)于硝化試驗(yàn), 重點(diǎn)考察了染料RR2及其典型中間產(chǎn)物苯胺對(duì)AO硝化效率的影響.試驗(yàn)使用250 mL的錐形瓶, 反應(yīng)體積為200 mL.取馴化穩(wěn)定污泥100 mL與100 mL不含有碳源的自配水進(jìn)行混合.染料抑制AO硝化試驗(yàn)中染料濃度分別為0、4、8、16、32和64 mg·L-1, 苯胺抑制AO硝化試驗(yàn)中苯胺濃度分別為0、0.75、1.5、3.0、4.5、6.0和7.5 mg·L-1, 其他組分均與水解酸化反應(yīng)器出水組分相同.

　　試驗(yàn)采用磁力攪拌器(上海振榮磁力攪拌器90-1)攪拌, 保證泥水混合均勻.曝氣采用可調(diào)式氣泵(海利雙孔9602), 曝氣流量為4.0 L·min-1, 保證溶解氧(DO)大于4 mg·L-1.反應(yīng)時(shí)間為120 min, 反應(yīng)開(kāi)始后每隔10 min取水樣, 40 min后每隔20 min取水樣.測(cè)定反應(yīng)過(guò)程中DO、NH4+-N、NO2--N和NO3--N濃度的變化.

　　1.4 分析方法

　　COD、NH4+-N、NO2--N、NO3--N、懸浮固體濃度(SS)和VSS依據(jù)國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定[14].通過(guò)全波長(zhǎng)掃描確定染料RR2在512 nm處吸光度最高, 因此用此波長(zhǎng)處的吸光度表征色度, 并用來(lái)計(jì)算色度去除率.苯胺測(cè)定方法依照GB 11889-89中N-(1-萘基)乙二胺偶氮分光光度法.分光光度計(jì)為哈希DR3900.

　　取水解酸化反應(yīng)器和AO反應(yīng)器中污泥, 采用PowerSoil DNA Isolation Kit (Laboratories Inc., CA, USA)提取DNA.提取后的DNA樣品在V4區(qū)進(jìn)行特異性擴(kuò)增, 利用Illumina Miseq 2500測(cè)序平臺(tái), 采用雙末端測(cè)序Paire-end方法進(jìn)行高通量測(cè)序.利用fastqc軟件進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)后, 進(jìn)一步利用perl腳本進(jìn)行質(zhì)量控制.利用Flash或Mothur將原始數(shù)據(jù)拼接成完整的目標(biāo)片段, 并進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)和控制.在相似性為97%條件下, 將過(guò)濾后的目標(biāo)片段聚類成操作分類單元(OTU), 并選取代表性的序列與數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì), 進(jìn)行OTU物種注釋.根據(jù)OTU的絕對(duì)豐度及注釋信息, 統(tǒng)計(jì)樣品在各分類學(xué)水平上序列構(gòu)成情況.

　　2 結(jié)果與討論 2.1 水解酸化/AO工藝運(yùn)行性能分析

　　水解酸化/AO工藝穩(wěn)定運(yùn)行條件下水質(zhì)關(guān)鍵參數(shù)見(jiàn)表 1.進(jìn)水COD為389.5 mg·L-1, 出水COD為30.4 mg·L-1, 其總?cè)コ�率�?2.2%.進(jìn)水染料濃度為30 mg·L-1, 吸光度為0.445左右, 出水吸光度為0.129, 色度總?cè)コ�率�?1.0%.進(jìn)水NH4+-N濃度為31.74 mg·L-1, 水解酸化出水中NH4+-N濃度為37.42 mg·L-1; AO反應(yīng)器出水NH4+-N、NO2--N和NO3--N濃度分別為5.23、11.03和4.39 mg·L-1, 出現(xiàn)了明顯的NO2--N積累現(xiàn)象.

　　表 1 水解酸化-AO工藝穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行性能

 　　工藝穩(wěn)定運(yùn)行條件下, 水解酸化反應(yīng)器出水COD為195.8 mg·L-1(表 1), COD去除率為49.7%.其他相關(guān)研究也得到厭氧段COD去除率為50%左右的結(jié)論.在水解酸化周期中COD濃度變化不明顯[圖 1(a)]; AO過(guò)程中存在硝化反硝化, 反硝化和好氧過(guò)程均能消耗碳源, 因此AO過(guò)程是COD去除的主要過(guò)程. Tomei等也發(fā)現(xiàn)厭氧/好氧工藝處理實(shí)際印染廢水時(shí), 厭氧階段COD去除率僅為11%~14%, 好氧階段結(jié)束后COD去除率為59%~75%, 說(shuō)明COD主要通過(guò)好氧過(guò)程去除. Baêta等發(fā)現(xiàn)厭氧/好氧工藝處理印染廢水時(shí), 好氧過(guò)程可有效去除厭氧過(guò)程中難降解的有機(jī)物、厭氧過(guò)程中生成的揮發(fā)酸(VFAs)和染料代謝產(chǎn)物芳香胺等物質(zhì).因此, 好氧過(guò)程COD去除率明顯高于厭氧過(guò)程.

　　圖 1

圖 1 水解酸化和AO周期中COD、色度、氮和苯胺濃度變化

　　從表 1得到水解酸化階段色度去除率為72.3%, 說(shuō)明水解酸化/AO工藝中水解酸化過(guò)程是染料RR2降解的主要過(guò)程.水解酸化過(guò)程中色度去除符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)[圖 1(a)], 染料降解速率約為2.55 mg·(L·h)-1. Jonstrup等也發(fā)現(xiàn)印染廢水脫色主要發(fā)生于厭氧過(guò)程, 當(dāng)溫度為37℃, 水力停留時(shí)間為3 d, 偶氮染料濃度為100~2 000 mg·L-1時(shí), 厭氧過(guò)程脫色率可以達(dá)到98%以上.本研究水解酸化過(guò)程脫色率為72.3%, 可能由于水解酸化溫度為25℃, 水力停留時(shí)間為12 h, 由此導(dǎo)致脫色率低于Jonstrup等的98%.

　　根據(jù)圖 1(b)中NO2--N和NO3--N濃度變化, AO反應(yīng)過(guò)程中在20 min內(nèi)完成反硝化; 硝化過(guò)程中, NO3--N濃度較低, 出現(xiàn)明顯的NO2--N積累, 亞硝化率為73.8%.由圖 1(c)可知, 苯胺濃度隨染料降解而增加, 因此染料及其代謝產(chǎn)物苯胺等可能對(duì)硝化菌活性有抑制作用, 導(dǎo)致NO2--N積累, 總氮的去除率僅為34.9%.根據(jù)Singh等的研究, 水解酸化脫色率為72.3%, 可以推測(cè)理論上苯胺的生成量為3.28 mg·L-1.在蟲(chóng)漆酶等酶的作用下, 偶氮染料不能完全降解為苯胺, 因此測(cè)出的苯胺濃度約為1 mg·L-1.晉玉亮等的研究發(fā)現(xiàn)在進(jìn)水苯胺濃度超過(guò)3 mg·L-1時(shí), 活性污泥的硝化能力喪失, 且苯胺對(duì)硝化的抑制是可恢復(fù)的; 當(dāng)苯胺濃度低于0.5 mg·L-1時(shí), NH4+-N去除率可以恢復(fù)至正常水平.

　　2.2 菌群分析

　　水解酸化反應(yīng)器中主要的門(mén)級(jí)菌群, 包括相對(duì)豐度為50.98%的擬桿菌門(mén)Bacteroidetes、15.27%的SR1、10.78%的OP11和5.57%的厚壁菌門(mén)Firmicutes[圖 2(a)].厭氧染料降解工藝中, Bacteroidetes和Firmicutes多為優(yōu)勢(shì)菌種, 其中Bacteroidetes可降解復(fù)雜結(jié)構(gòu)偶氮染料有機(jī)物. Bacteroidetes門(mén)中的Paludibacter是一種碳水化合物發(fā)酵菌. Paludibacter是水解酸化反應(yīng)器中相對(duì)豐度最高的菌種, 其豐度為39.18%[圖 2(b)].這說(shuō)明Paludibacter是水解酸化反應(yīng)器中主要碳源代謝菌種. Firmicutes門(mén)中的Clostridia可利用乙酸、乙醇和丁酸等生成氫氣, 在水解酸化反應(yīng)器中相對(duì)豐度為3.75%. SR1的堿基序列與Prosthecobacter algae strain EBTL04和Prosthecobacter dejongeii strain FC1相似度為97%, OP11的堿基序列與Victivallis vadensis strain Cello相似度為87%, 但這兩類菌群的作用尚不明晰.在水解酸化反應(yīng)器中相對(duì)豐度前10的菌群中, 其他菌種沒(méi)有研究證明具有偶氮染料降解能力, 只有Proteobacteria門(mén)中的Desulfovibrio由于含有偶氮還原酶, 可將偶氮染料降解成芳香胺類物質(zhì). Desulfovibrio在水解酸化反應(yīng)器中相對(duì)豐度為2.23%, 這說(shuō)明Desulfovibrio是水解酸化反應(yīng)器中主要的偶氮染料降解菌.具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.xhxdt.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　圖 2

圖 2 水解酸化和AO反應(yīng)器中的菌群分布

 　　AO反應(yīng)器中主要的門(mén)級(jí)菌群為相對(duì)豐度為54.0%的Proteobacteria、28.4%的Bacteroidetes、以及在1%~3.5%之間的OD1、Acidobacteria、SR1、Spirochaetes、Chlorobi、Chloroflexi和Verrucomicrobia. AO反應(yīng)器中主要的硝化菌為Nitrospira, 相對(duì)豐度為0.28%, 是一種常見(jiàn)的硝化菌.本研究反硝化菌中相對(duì)豐度最高的為Rhodocyclaceae中Thauera, 相對(duì)豐度為13.35%. Thauera不僅是常見(jiàn)的反硝化菌, 還具有降解芳香胺類物質(zhì)的能力.在NO2--N積累條件下, Thauera可成為反硝化菌中優(yōu)勢(shì)菌種; 這與AO反應(yīng)器中出現(xiàn)NO2--N積累現(xiàn)象一致.由于AO進(jìn)水為水解酸化出水, 因此含有RR2代謝產(chǎn)物芳香胺等物質(zhì), 可被Thauera降解.同屬于Rhodocyclaceae的Dechloromonas相對(duì)豐度為2.73%, 也是一種高效的反硝化菌. AO反應(yīng)器中檢測(cè)到的相對(duì)豐度較高的OD1, 其堿基序列與Lactobacillus paracollinoides strain DSM 15502和Lactobacillus collinoides strain JCM1123有95%的相似度, 因此可能具有乳酸菌Lactobacillus發(fā)酵的功能, 可將碳源降解用于反硝化.

　　2.3 碳源及溫度對(duì)RR2脫色的影響

　　偶氮染料的降解是通過(guò)—N=N—的斷裂實(shí)現(xiàn)的.偶氮染料作為電子受體時(shí), 偶氮鍵—N=N—斷裂需要4個(gè)電子, 第一步需要2個(gè)電子使偶氮鍵斷裂為—N—N—, 第二步需要2個(gè)電子使偶氮鍵完全斷裂.淀粉和蛋白胨等碳源作為電子供體, 在降解過(guò)程中可以提供偶氮染料降解所需電子.經(jīng)過(guò)預(yù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)乙酸鈉作為碳源時(shí), 染料RR2降解速率最慢, 僅為淀粉降解速率的1/3左右, 表明乙酸鈉不是RR2脫色的主要碳源.以蛋白胨、淀粉和混合碳源為碳源, 在不同條件下染料RR2降解試驗(yàn)結(jié)果如圖 3, 計(jì)算得到各條件下RR2的降解一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)如表 2.

　　圖 3

圖 3 不同COD濃度和碳源種類條件下RR2濃度變化

 　　　表 2 染料降解試驗(yàn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)擬合方程及降解速率

　　在COD=400 mg·L-1、25℃條件下, 以蛋白胨為碳源時(shí), RR2的降解速率最快, 為3.63 mg·(L·h)-1, 其次為淀粉2.91 mg·(L·h)-1, 而混合碳源條件下最慢, 僅為2.55 mg·(L·h)-1(圖 3).因此, 以蛋白胨和淀粉為單一碳源時(shí)染料RR2降解速率高于混合碳源. Rasool等研究了以乳酸、葡萄糖和乙醇為碳源時(shí)印染廢水處理效果, 結(jié)果表明與以葡萄糖為碳源相比, 以乳酸和葡萄糖作為碳源時(shí)色度去除率提高. Cirik等處理含有Cr的印染廢水時(shí)也發(fā)現(xiàn), 乙醇作為碳源時(shí)色度去除率比葡萄糖作為碳源時(shí)高.因此碳源種類影響偶氮染料降解的效果.

　　由表 2中RR2降解速率可知在本研究中, 25℃條件下, COD濃度由200 mg·L-1提高至400 mg·L-1和800 mg·L-1, RR2降解速率分別提高了88.9%和208.9%.在35℃條件下, COD濃度由200 mg·L-1提高至400 mg·L-1和800 mg·L-1, RR2降解速率分別提高了37.6%和64.4%. Rasool等處理含有偶氮染料直接紅80的廢水, 發(fā)現(xiàn)分別將碳源乳酸鹽、葡萄糖和乙醇COD濃度從3000 mg·L-1降至500 mg·L-1時(shí), 色度去除率從98.23%降至78.46%、63.37%和69.10%, 指出高COD濃度能夠提供充足電子, 有利于偶氮染料降解. Cui等也發(fā)現(xiàn)降解染料酸性橙7, 當(dāng)乙酸鹽和葡萄糖為碳源時(shí)電子供體不足會(huì)導(dǎo)致脫色率降低.因此當(dāng)COD濃度提高時(shí), 電子供體數(shù)量充足, 偶氮染料降解速率明顯高于電子供體不足條件.

　　當(dāng)COD濃度分別為200、400和800 mg·L-1時(shí), 溫度由25℃提高到35℃, RR2降解速率分別提高了231.1%、141.2%和76.25%, 高溫下染料RR2降解速率提高的比例遠(yuǎn)高于COD濃度增加時(shí)降解速率提高的比例, 說(shuō)明COD濃度對(duì)RR2降解速率的影響沒(méi)有溫度的影響明顯.因此, 維持一定溫度是強(qiáng)化偶氮染料RR2降解的關(guān)鍵因素之一.

　　2.4 染料及其中間產(chǎn)物對(duì)硝化活性的影響

　　圖 4(a)顯示染料RR2濃度在0~64 mg·L-1范圍內(nèi), NO3--N生成速率基本一致, 且隨染料濃度增加, NO3--N生成速率沒(méi)有變化, 說(shuō)明染料RR2對(duì)硝化過(guò)程沒(méi)有影響, 在0~64 mg·L-1濃度范圍內(nèi)不影響硝化菌的活性. Sarvajith等[30]的研究發(fā)現(xiàn)相較于好氧條件, 微氧(DO<0.5 mg·L-1)條件下利用顆粒污泥處理含有活性黃15的廢水時(shí), 可以有效提高NH4+-N去除率, 且在8 h內(nèi)出現(xiàn)NO2--N積累.本研究中染料RR2對(duì)氮去除率沒(méi)有影響, 可能是由于試驗(yàn)過(guò)程中DO為7 mg·L-1, 因此RR2對(duì)硝化過(guò)程影響不大.

　　圖 4

圖 4 染料和苯胺抑制硝化試驗(yàn)

 　　由圖 4(b)可知, 苯胺濃度從0 mg·L-1增加到7.5 mg·L-1時(shí), NO3--N生成速率減小, 說(shuō)明苯胺對(duì)硝化過(guò)程有抑制作用. Shabbir等的研究表明當(dāng)進(jìn)水苯胺濃度高于250 mg·L-1時(shí), 亞硝酸鹽氮氧化菌(NOB)活性被完全抑制且不能恢復(fù); 當(dāng)初始苯胺濃度為100 mg·L-1時(shí), 硝化菌活性會(huì)被抑制, 但將苯胺濃度降至4 mg·L-1以下時(shí), 硝化菌活性可以恢復(fù).

　　根據(jù)反應(yīng)速率計(jì)算結(jié)果(表 3), 當(dāng)苯胺濃度從0 mg·L-1增加到6 mg·L-1時(shí), 氨氮氧化速率從1.38 mg·(L·h)-1減小到0.53 mg·(L·h)-1, NO3--N生成速率和氨氮氧化速率趨勢(shì)一致, 且沒(méi)有出現(xiàn)NO2--N積累, 說(shuō)明本試驗(yàn)中苯胺主要對(duì)氨氮氧化菌(AOB)活性有抑制作用, 而對(duì)NOB活性沒(méi)有抑制作用.當(dāng)苯胺濃度增加到7.5 mg·L-1時(shí), 氨氮氧化速率沒(méi)有進(jìn)一步降低, 說(shuō)明苯胺濃度超過(guò)6 mg·L-1時(shí), 硝化反應(yīng)被抑制到最低反應(yīng)速率, 為0.53 mg·(L·h)-1左右.該結(jié)果與長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中NOB活性被抑制不一致, 可能是由于試驗(yàn)接種污泥為AO反應(yīng)器長(zhǎng)期馴化污泥, NOB活性較低, 因此加入低濃度苯胺后, AOB首先出現(xiàn)了明顯的抑制作用.試驗(yàn)中的反應(yīng)時(shí)間僅為2 h, 反應(yīng)時(shí)間較短, 因此沒(méi)有出現(xiàn)NOB抑制作用. Khin等的研究中也發(fā)現(xiàn)周期試驗(yàn)中, 反應(yīng)8 h左右后抑制NOB活性, 且進(jìn)水苯胺濃度超過(guò)250 mg·L-1后NOB活性不能恢復(fù).

　　表 3 苯胺抑制硝化試驗(yàn)反應(yīng)速率

 　　3 結(jié)論

　　(1) 水解酸化/AO工藝處理含有RR2的印染廢水時(shí), 可以有效去除色度、COD和NH4+-N, 去除率分別為71.0%、92.2%和83.5%.

　　(2) 水解酸化反應(yīng)器中主要偶氮染料降解菌為Desulfovibrio, AO反應(yīng)器中硝化菌主要為Nitrospira, 反硝化菌為T(mén)hauera和Dechloromonas.

　　(3) 水解酸化過(guò)程中COD濃度為400 mg·L-1時(shí), 溫度由25℃提高至35℃, 色度去除率提高141.2%;溫度為25℃時(shí), COD濃度從200 mg·L-1提高至800 mg·L-1, 色度去除率提高208.9%.

　　(4) AO反應(yīng)器中苯胺濃度為1 mg·L-1時(shí), 出現(xiàn)NO2--N積累, 亞硝化率為73.8%.染料RR2對(duì)硝化過(guò)程沒(méi)有抑制作用, 苯胺對(duì)硝化過(guò)程有抑制作用.苯胺濃度超過(guò)6 mg·L-1時(shí)氨氮氧化速率達(dá)到最低值0.53 mg·(L·h)-1.