摘要：以人工配水启动SBR，逐步提高进水苯酚浓度，探究好氧颗粒污泥对苯酚的降解能力，同时分析苯酚对好氧颗粒污泥特性的影响。经过55 d的运行，进水苯酚浓度逐渐增到3 000 mg/L，苯酚、COD及NH4+-N去除率分别达到了98.33%、97.27%和57.58%，好氧颗粒污泥表现出对苯酚的良好的去除能力。扫描电镜照片显示投加苯酚后的颗粒污泥表面更加光滑，结构更为紧凑。胞外聚合物红外光谱分析表明投加苯酚前后好氧颗粒污泥EPS的主要组分没有明显改变。苯酚毒性刺激了颗粒污泥分泌更多胞外聚合物，胞外聚合物中多糖含量由初始的12.70 mg/g VSS增加到35.17 mg/g VSS，蛋白含量由4.93 mg/g VSS增加到8.01 mg/g VSS。投加苯酚后的污泥粒径明显增大，主要污泥粒径由0.5~2.0 mm增大到2.0 mm以上。
颗粒污泥是由微生物自我固化的聚集体，呈致密的球体，具有十分紧凑的结构和较好的沉降性能。好氧颗粒的这种紧密结构提供了非均质性的空间，致使颗粒污泥内产生生态位分化，并增加了微生物群落的生理多样性。
研究表明，以好氧颗粒污泥为基础的生物反应器对有毒的和难降解的化合物具有较高的生物降解能力。酚类化合物是常见的水体污染物之一，兼有毒性的同时具有可降解性，能参与部分微生物的生理代谢活动。苯酚是一种顽抗的芳香族化合物，经常出现在多种工业废水中。苯酚对多数微生物有毒，并可能对人类致癌。含有高浓度苯酚的废水很难生物降解，由于底物受到抑制，阻碍了微生物生长，对苯酚降解能力产生了不利影响。利用活性污泥系统去除苯酚已经研究了多年，苯酚负荷由1.0g/（L．D）上升到1.5g/（L．D），由于苯酚浓度上升，毒性升高，导致活性污泥系统受到阻碍。
好氧颗粒污泥提供较长的微生物停留时间和较强的承受有机负荷的能力，因此颗粒污泥技术可以降解高浓度苯酚并同时对有机物、氨氮等具有较好的去除效果。
本研究使用人工配水启动SBR，接种成熟的好氧颗粒污泥，通过逐步提高进水苯酚浓度的方法，研究好氧颗粒污泥系统对苯酚的降解能力和系统的运行效果，并分析苯酚的投加对好氧颗粒污泥污泥特性的影响。
1材料与方法
1.1实验装置及运行方式
本实验采用SBR，高50cm、直径23.5cm，有效容积为2L。由有机玻璃制成，反应器壁上的垂直方向设有一排间距为10cm的取样口，底部设有排泥管。以橡胶微孔曝气盘作为曝气器，采用鼓风曝气，转子流量计控制曝气量，使其恒定在1L/h。由温度控制仪控制反应器内的温度，保持在25~28℃。
反应器的运行通过时间程序控制器实现对反应过程的自动控制，每天运行3个周期，每个周期包含5min进水，7.5h好氧曝气，2min沉淀，5min排水和15min闲置时间。排水比为60%。
1.2实验水质及接种污泥
本实验通过逐步提高系统进水苯酚浓度的方式，研究苯酚对好氧颗粒污泥系统的影响。表1为不同实验阶段的苯酚浓度值，其中24~28d阶段内苯酚每日增加100mg/L。
接种污泥采用本课题组培养的成熟好氧颗粒污泥，污泥MLSS为8940mg/L，SVI为21mL/g。
1.3分析方法
COD、NH4+-N、NO3--N、NO2--N、MLSS等指标均采用国家规定的标准方法进行测定分析。苯酚浓度采用4-氨基安替比林（4-AAP）分光光度法。颗粒污泥粒径分布采用湿式筛分法确定。扫描电镜样品制备：取出部分颗粒污泥，清洗后，经25%戊二醛固定15h后，PBS清洗3遍。随后经50%、70%、80%、90%和100%乙醇梯度脱水，每次10~15min，最后用乙酸异戊酯置换。37℃干燥后，在样品表面镀上一层1500nm厚度的金属膜，采用扫描电镜进行观察。本实验采用的扫描电镜的型号是Hitachi S-4700型。
EPS提取和测定：取50ml污泥混合液，在4000r/min下离心5min，之后弃去上清液，将颗粒污泥机械碾压破碎并以磷酸盐缓冲液补足体积，40%超声强度超声2min。然后在80℃下水浴提取30min，提取后的混合液经5000r/min下离心30min。取上清液经0.22μm滤膜过滤，滤出液为分离得到的EPS。并以蛋白质（PN）和多糖（PS）表征其含量。PN以牛血清蛋白为标准物质采用考马斯亮蓝法测定，PS以葡萄糖为标准物质采用蒽酮-硫酸法测定。
红外光谱实验样品处理：将过滤后的EPS提取液进行真空烘干，将粉末状的样品按照1：10的剂量加入溴化钾进行压片，然后采用傅里叶红外光谱仪（FT-IR 6700，Nicolet公司）进行透射扫描。扫描范围为400~40000cm-1，数据采集之后采用origin 8.0软件进行数据处理。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
2结果与讨论
2.1好氧颗粒污泥降解苯酚能力及系统运行效果
2.1.1好氧颗粒污泥的降解苯酚能力
苯酚具有毒性，同时也是一种可被微生物利用的碳源。因此，微生物丰富的活性污泥具有一定的苯酚降解能力。众多研究表明，好氧颗粒污泥对苯酚的处理能力远远强于普通活性污泥，TAY等使用SBR研究好氧颗粒的苯酚降解能力，经过32d的运行，进水苯酚浓度达到500mg/L时，出水苯酚浓度低于0.2mg/L。
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