外文翻譯--兩段式厭氧固定床反應(yīng)器處理含愈創(chuàng)木酚廢水的研究 中文版

1、<p>　　兩段式厭氧固定床反應(yīng)器處理含愈創(chuàng)木酚廢水的研究</p><p>　　摘要：對(duì)兩段式厭氧固定床反應(yīng)器處理含愈創(chuàng)木酚廢水的特性進(jìn)行了研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)水力停留時(shí)間(HRT)為24 h時(shí)，廢水中的4種愈創(chuàng)木酚幾乎完全被去除。在處理過程中,兩個(gè)反應(yīng)器內(nèi)微生物的群落結(jié)構(gòu)沒有明顯的變化。</p><p>　　關(guān)鍵詞：厭氧處理；愈創(chuàng)木酚；固定床反應(yīng)器</p>&l

2、t;p><b>　　1簡(jiǎn)介</b></p><p>　　傳統(tǒng)上，關(guān)注紙漿和造紙行業(yè)的排放一直側(cè)重于纖維沉積和氧氣的缺乏。然而，近幾年，興趣已經(jīng)轉(zhuǎn)向了在廢水中有機(jī)氯化物對(duì)環(huán)境的影響，由于紙漿漂白是用含氯的化學(xué)品進(jìn)行漂白的。許多低分子有機(jī)氯化物眾所周知是有毒的，生物積累，引起誘變并且具有持久性。因此重要的是避免將這些化合物釋放到環(huán)境中。</p><p>　　采用曝氣

3、活性污泥處理工藝的傳統(tǒng)好氧生物處理通常用于紙漿和造紙廠以消除生化需氧量（BOD）的排放。這種處理方法也去除了可吸收有機(jī)鹵化物的一個(gè)重要組成部分。這種可吸收有機(jī)鹵化物的去除率的變化范圍在20%~60%之間，已經(jīng)眾所周知。然而，好氧生物處理通常對(duì)多氯聯(lián)苯化合物有負(fù)面的影響。在有氧條件下，愈創(chuàng)木基和苯酚能被甲基化成相應(yīng)的苯甲醚和鄰苯二甲醚。其是更對(duì)生物降解有抵抗力和在魚的體內(nèi)生物積累具有更高的潛力。許多揮發(fā)性氯代有機(jī)化合物，如氯仿，很可能是從

4、廢水被去除的，而不是生物降解，從而導(dǎo)致這些化合物無節(jié)制的排放進(jìn)入環(huán)境。</p><p>　　研究厭氧處理廠的漂白廢水表明這種處理方法相比，好氧處理有幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：多氯氯酚被去除重要的是，較高的可吸收有機(jī)鹵化物去除率和植物毒性氯酸鹽的去除。此外，厭氧處理應(yīng)該是一個(gè)比好氧處理去除生化需氧量更具有顯著成本效益的方式，它提供一種將有機(jī)物有效的轉(zhuǎn)換成沼氣的方式，這種轉(zhuǎn)換可以維持在過程中。</p><p

5、><b>　　2材料與方法</b></p><p>　　2.1含有愈創(chuàng)木酚的綜合廢水</p><p>　　綜合廢水包含4-CG, 4, 5-DCG, 4, 5, 6-TriCG, 和 TeCG的混合物。廢水中提供0.2克酵母菌，0.1克NH4Cl, 27 毫克 KH2PO4, 25毫克MgSO4·7H2O,11.3 毫克 CaCl2, 2.8 毫克Fe

6、SO4·H2O, 5.5毫克 MnCl2·H2O, 0.68毫克 ZnCl2, 1.2 毫克 CoCl2·6H2O,1.2 毫克 NiSO4·4H2O, 0.025 毫克Na2MoO4·2H2O 和 0.026毫克Na2SeO3·5H2O 。在綜合廢水中所有四個(gè)愈創(chuàng)木酚集中在一起的大小為0.05毫米。作為電子供體的葡萄糖作為厭氧脫氯使用。這種化合物添加到綜合廢水中，其數(shù)值相當(dāng)于

7、每升水中1000毫克COD的量</p><p><b>　　2.2厭氧消化污泥</b></p><p>　　厭氧消化污泥來源于在韓國(guó)的大田污水處理廠的3500m3的厭氧消化反應(yīng)器（運(yùn)行了10年的水力停留時(shí)間為25天）。污泥儲(chǔ)存在4 ℃在不透氣的塑料容器，有效期最長(zhǎng)時(shí)間為5個(gè)月。在試驗(yàn)中，每升厭氧污泥中17.4克的揮發(fā)性懸浮固體被消耗。</p><p

8、>　　2.3反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和運(yùn)行</p><p>　　兩個(gè)相同的反應(yīng)器（R1和R2），作為厭氧固定床反應(yīng)器和聚氯乙烯的構(gòu)造，被用于研究中。每個(gè)反應(yīng)器的直徑為7.0厘米，從進(jìn)口到出口的高度為48.0厘米。這提供了1.4升的一個(gè)有效的反應(yīng)器容積。實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，污泥深度約為34.0厘米。</p><p>　　在水力停留時(shí)間內(nèi)操作反應(yīng)器，主要依據(jù)于12或者24小時(shí)內(nèi)液體的流量，控制于室溫30&#

9、176;C。漂白工業(yè)廢水的PH值被監(jiān)測(cè)并且用硫酸將PH值調(diào)整到7.5。反應(yīng)器內(nèi)充滿了陶瓷球（直徑約為5毫米），支撐中期的厭氧消化污泥。廢水通過提升泵到達(dá)系統(tǒng)。</p><p>　　最初，該反應(yīng)器接種了厭氧消化污泥，然后啟動(dòng)并且以很低的進(jìn)水速度運(yùn)行了一星期（水力停留時(shí)間=48小時(shí)），使污水適應(yīng)固定床厭氧反應(yīng)器。</p><p>　　2.4核酸提取和16sDNA的PCR擴(kuò)增技術(shù)</p&g

10、t;<p>　　DNA被熱的十二烷基硫酸鈉所提取，并且使用苯酚-氯仿-異戊醇（25：24：1）將其純化，隨后采用酒精沉淀法；取大約100mg(鮮重)污泥，采用Oelmuller等的方案。適合DGGE分析的16S核糖體DNA片段使用兩個(gè)不同的引物對(duì)于不同的進(jìn)化譜系（表1）；一個(gè)化合物被用于細(xì)菌范圍的一部分，另一個(gè)化合物被用于古菌的一部分。PCR產(chǎn)物的長(zhǎng)度分別是585和624bp。最近，研究人員發(fā)現(xiàn)細(xì)菌引物組成的341F和90

11、7R此處提供了最可靠的結(jié)果。PCR擴(kuò)增條件用于細(xì)菌引物以前曾被Muyzer等描述過。為了增加古菌基因，我們使用觸地得分方案，20個(gè)周期，溫度從71到61 ℃；退火溫度每?jī)蓚€(gè)周期降低1℃。 這一程序之后， 15個(gè)額外周期在退火溫度為61℃。除了最初的變性步驟(94 ℃，5 分鐘)，變性和退火階段的步驟是1分鐘長(zhǎng)，而大多數(shù)聚合階段步驟是3分鐘長(zhǎng)(唯一例外的是最后周期，10分鐘長(zhǎng))。</p><p>　　表1 本研究中

12、使用引物的序列、目標(biāo)點(diǎn)和特征</p><p>　　2.5 DGGE技術(shù)分析PCR產(chǎn)物</p><p>　　DGGE被置于在恒定電壓200伏的電壓下4小時(shí)。大約600納克的PCR產(chǎn)物存放依然良好。電泳之后，這些凝膠被核酸染色所包裹，用寶利來相機(jī)的紫外透拍攝下來。</p><p>　　2.6愈創(chuàng)木酚和固體懸浮物的分析</p><p>　　正己烷提

13、取物的乙酰樣本，然后被注入氣相色譜儀，對(duì)氯化木酚進(jìn)行分析。所有的氣相色譜實(shí)驗(yàn)被實(shí)踐，通過一個(gè)配備了火焰離子化檢測(cè)器的的惠普5890系列模型Ⅱ 的設(shè)備。起初的烤箱溫度一分鐘升高100℃，然后溫度以6 ℃/分鐘的速度增加，最后溫度達(dá)到260℃。 注射端口，探測(cè)器的溫度分別在275 ℃。氦氣以30毫升每分鐘的流速作為載體氣體。懸浮物根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法確定。</p><p><b>　　2.7化學(xué)品</b>

14、;</p><p>　　在漂白工廠的廢水中通常以相當(dāng)高的濃度愈創(chuàng)木酚進(jìn)行了分析，并作為處理污水的指標(biāo)。愈創(chuàng)木酚來源于螺旋生物（哥倫比亞，新西蘭，BC，加拿大）。其他的化學(xué)品是試劑級(jí)的并且購(gòu)買于通常的商業(yè)來源。99.999%高純度的氮?dú)馕唇?jīng)過任何處理就使用了。</p><p>　　圖1在兩階段厭氧固定床反應(yīng)器中TeCG(A) 圖2在兩階段厭氧固定床反應(yīng)器中4，和4，5，6-TrCG(B

15、)的去除率 5-DCG(A)和4-CG(B)的去除率</p><p><b>　　3結(jié)果和討論</b></p><p>　　水力停留時(shí)間（HRT）是影響生物反應(yīng)器的效率最重要的因素。為調(diào)查愈創(chuàng)木酚的生物降解效率來反映水力停留時(shí)間的差異，包含愈創(chuàng)木酚的綜合廢水不斷的被注入兩段式厭氧固定床反應(yīng)器，水力停留時(shí)間時(shí)間的變化范圍24小

16、時(shí)到12小時(shí)。在操作時(shí)期的PH值保持不變，在7.0和8.0之間。</p><p>　　如圖一和圖二所示，4,5,6-TriCG 和 4,5-DCG的去除率超過百分之九十以上，而在圖一中顯示TeCG a和4-CG的不穩(wěn)定的去除率。然而，在圖二中所有的愈創(chuàng)木酚幾乎完全被去除了。兩周后，水力停留時(shí)間從24小時(shí)減少到12小時(shí)四種類型的愈創(chuàng)木酚的總負(fù)荷率是42.1克每立方米每天。在此期間，雖然4,5,6-TriCG 和 4

17、,5-DCG也被完全去除了，而TeCG的完全去除幾乎不能實(shí)現(xiàn)。然而，再次將停留時(shí)間增加到24小時(shí)，愈創(chuàng)木酚的去除效率很快就恢復(fù)了。在兩段式厭氧固定床反應(yīng)器系統(tǒng)中的愈創(chuàng)木酚的去除率按下列順序排列：4,5-DCG>4,5,6-TriCG>4-CG>TeCG。這是從批次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)得出的結(jié)果。</p><p>　　從這些實(shí)驗(yàn)可以得出這樣的結(jié)論：厭氧固定床反應(yīng)器是一種有效處理廢水中的愈創(chuàng)木酚的的處理方法。

18、然而，最后的污水應(yīng)該進(jìn)行深層的處理。如一種好氧工藝去完全消除殘余部分的愈創(chuàng)木酚源性代謝物。H¨aggblom 和Salkinoja-Salonen處理牛皮紙漂白廢水的厭氧流化床，并獲得愈創(chuàng)木酚（TeCG, 3,4,5-TriCG, 4,5,6-TriCG, and 4,5-DCG ）16 ％ ? 61 ％的去除率。Parkeret al. 也研究去除愈創(chuàng)木酚從牛皮紙廠漂白廢水的植物適應(yīng)厭氧污泥床反應(yīng)器。在存在共同的羥基的甲醇和

19、乙醇，毒性去除率約為93 ％和65 ％左右在沒有共同的基團(tuán)。在同一項(xiàng)研究中，4愈創(chuàng)木酚，4，5非愈創(chuàng)木酚，和4，5，6愈創(chuàng)木酚在共同基團(tuán)存在下幾乎完全被去除(>95%)。</p><p>　　從微生物群落結(jié)果污泥中提取兩段式厭氧固定床反應(yīng)器中愈創(chuàng)木酚廢水，16s 核糖體DNA片段進(jìn)行了PCR_DGGE的分析。PCR - DGGE的分析沒有顯示顯著差異的古微生物群落結(jié)構(gòu)之間的污泥研究（圖3 ） 。額外的波段從