四氫呋喃對(duì)淡水、污水和活性污泥的生態(tài)毒理效應(yīng)及其生物降解.pdf

1、本文以貼沙河水(取自杭州市自來水廠飲用水備用水源--貼沙河)、西湖水(取自杭州市西湖柳浪聞鶯和涌金門處)、生活污水和活性污泥(污水和活性污泥分別為取自杭州市四堡污水處理廠曝氣池的生活污水和二次沉淀沉池的回流污泥)為研究對(duì)象,以蒸餾水為對(duì)照,運(yùn)用傳統(tǒng)的溶氧和pH測(cè)定方法、微生物培養(yǎng)計(jì)數(shù)和生化酶活性測(cè)定方法,全面探討了揮發(fā)性有機(jī)溶劑THF對(duì)淡水環(huán)境的生態(tài)毒理學(xué)影響、對(duì)城市污水處理過程的影響,以及馴化處理含THF污水活性污泥過程中活性污泥的可

2、培養(yǎng)微生物和生化酶活性的變化過程。 1、THF可顯著的降低蒸餾水、貼沙河水、西湖水和污水中的溶氧,能使蒸餾水的pH明顯下降,但對(duì)貼沙河水和西湖水的pH影響不顯著,可使污水的pH顯著升高,在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)對(duì)污水pH的變化趨勢(shì)有影響?；钚晕勰嗟膒H隨THF濃度的增加和培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而上升。 由0-6 d和0～42 d試驗(yàn)期間THF對(duì)蒸餾水、貼沙河水和活性污泥中溶氧和pH的影響規(guī)律,可知活性污泥里含有能夠耐受較高濃度THF的微生

3、物,甚至存在能夠降解THF的生物降解菌,但這些菌可能不是無THF活性污泥中微生物的主要種群。 THF對(duì)蒸餾水中溶氧的影響不會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而改變,這表明在試驗(yàn)期間所設(shè)定的濃度范圍內(nèi)并不因THF的揮發(fā)而導(dǎo)致對(duì)蒸餾水溶氧影響程度的改變。即不同濃度THF作用下的貼沙河水、西湖水、污水和活性污泥溶氧變化是由于其中好氧性微生物受THF作用使呼吸強(qiáng)度發(fā)生改變而引起。 不含THF 200 mL活性污泥的初始溶氧為3.1 mg.L-1,

4、培養(yǎng)0-3 d期間隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而上升,3 d時(shí)達(dá)到9.3 mg·L-1(比同一時(shí)間蒸餾水中溶氧還要高),隨后明顯下降,這顯示活性污泥中容易被降解和吸收利用的碳源已被消耗殆盡。培養(yǎng)4～6 d期間,溶氧大幅降低表明此時(shí)活性污泥中微生物開始利用吸附的難降解物質(zhì)進(jìn)行好氧呼吸作用。培養(yǎng)0～2 d期間,200 mL活性污泥中溶氧隨著THF濃度的增加而降低,其它培養(yǎng)時(shí)間則無明顯的規(guī)律。 不含THF 2L活性污泥中初始溶氧為1.2 mg·

5、L-1,且在0～6 d試驗(yàn)期間基本保持在1.3mg·L-1,表明0～6 d實(shí)驗(yàn)期間2 L污泥中存在較強(qiáng)的好氧呼吸過程。含有THF 2L活性污泥中溶氧在0～6 d試驗(yàn)期間均高于不含THF 2L活性污泥中溶氧,且各THF濃度2L活性污泥中溶氧水平整體上隨著THF濃度的增加而增加,但是相互之間的差異不顯著。這說明THF對(duì)2 L活性污泥中好氧呼吸過程有較強(qiáng)的抑制作用。 2、不同濃度THF對(duì)污水中可培養(yǎng)細(xì)菌、放線菌和真菌的抑制程度表明,細(xì)

6、菌對(duì)THF的耐受性強(qiáng)于放線菌,放線菌強(qiáng)于真菌。THF對(duì)培養(yǎng)0～28 d污水中可培養(yǎng)細(xì)菌的抑制作用隨著THF濃度的增加而增強(qiáng),但隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而減弱。培養(yǎng)35 d時(shí),污水中可培養(yǎng)細(xì)菌的數(shù)量隨著THF濃度(0.00～0.74 mol·L-1范圍內(nèi))增加而上升。這暗示污水中存在有能夠利用THF為碳源和能源的可培養(yǎng)細(xì)菌,并可以從中篩選THF生物降解菌。 THF對(duì)污水中可培養(yǎng)放線菌的抑制作用隨著THF濃度的增加而增強(qiáng)。濃度為0.06和0.25

7、mol·L-1時(shí),THF對(duì)污水中可培養(yǎng)放線菌表現(xiàn)出較強(qiáng)的刺激作用。濃度為0.99 mol·L-1時(shí),污水中的可培養(yǎng)放線菌幾乎被THF完全抑制。表明污水中可培養(yǎng)放線菌對(duì)THF的耐受性低于可培養(yǎng)細(xì)菌。 低濃度(0.06 mol·L-1)的THF能夠刺激污水中可培養(yǎng)真菌的增殖。THF對(duì)污水中可培養(yǎng)真菌的抑制作用隨著THF濃度的提高而加強(qiáng),但并未因培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而減弱。 THF對(duì)活性污泥中細(xì)菌、放線菌和真菌三種可培養(yǎng)微生物的數(shù)量

8、均有極顯著的影響,添加THF后導(dǎo)致活性污泥中細(xì)菌和放線菌的數(shù)量較原活性污泥中微生物數(shù)量下降了2個(gè)數(shù)量級(jí),真菌的數(shù)量較原活性污泥中微生物數(shù)量下降了3個(gè)數(shù)量級(jí)。含有THF的活性污泥中,可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量在培養(yǎng)第4周時(shí)出現(xiàn)峰值,可培養(yǎng)放線菌的數(shù)量在第3周時(shí)出現(xiàn)峰值,可培養(yǎng)真菌數(shù)量無明顯峰值。含有THF活性污泥中可培養(yǎng)細(xì)菌和放線菌的數(shù)量出現(xiàn)峰值,且均比不含THF活性污泥中可培養(yǎng)細(xì)菌和放線菌的峰值晚1周出現(xiàn)。 3、在選定的培養(yǎng)時(shí)間和濃度范圍內(nèi)

9、,THF對(duì)污水中的磷酸酶、蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性沒有抑制作用,反而有一定的刺激作用,這表明THF對(duì)污水中蛋白質(zhì)、脂肪和淀粉等大分子有機(jī)污染物和含磷有機(jī)化合物的胞外分解過程產(chǎn)生沒有顯著影響。 為馴化可處理含較高濃度THF污水的活性污泥,研究了不同濃度THF對(duì)取自城市污水處理廠二沉池回流活性污泥中脫氫酶、蛋白酶、磷酸酶、脲酶和過氧化氫酶的較長(zhǎng)時(shí)間的影響,根據(jù)y=a×logx+b計(jì)算THF和活性污泥中酶活性的回歸方程,繪制了THF

10、和活性污泥中酶活性的劑量-效應(yīng)曲線。結(jié)果觀察到THF可完全抑制活性污泥中脫氫酶的活性,對(duì)磷酸酶、脲酶和過氧化氫酶活性有不同程度的抑制作用,但是對(duì)蛋白酶活性沒有抑制作用?；钚晕勰嘀忻富钚詫?duì)THF的耐受性大小可排序?yàn)榈鞍酌?磷酸酶>過氧化氫酶>脲酶>脫氫酶。THF對(duì)活性污泥中脫氫酶的活性的完全抑制可以解釋為什么國(guó)內(nèi)外嘗試馴化處理含THF污水的活性污泥都失敗的根本原因。 4、經(jīng)3代(每代培養(yǎng)1月)以THF為唯一碳源的無機(jī)鹽培養(yǎng)基富集培