直接驯化嗜盐菌处理高盐废水的研究

摘要：从大连旅顺盐场底泥中筛选出适合高盐度的嗜盐菌， 在序批式间歇反应器（SBR）中对其进行3 .5 %（质量分数）盐度的驯化， 污泥混合液悬浮固体（MLSS）平均质量浓度达600 m g/ L 。污泥比耗氧速率（SO UR）测量结果显示， 内源呼吸阶段污泥SOU R为10 .36 m g/（g · h）， 外源呼吸阶段污泥SO UR 达到29 .09 m g/（g · h）， 表明所筛选的嗜盐菌培养的污泥具有较高活性。利用培养的污泥进行高盐模拟废水处理试验， 结果表明， 对盐度为3 .5 %、COD 为240 ～ 340 mg/ L的高盐废水， 在每周期12 h 、曝气量0 .6L/ min 、污泥M LS S 为600 mg/ L、污泥龄为18 d 条件下， COD 去除率达95 %以上， NH +4 -N去除率达61 %， T P 去除率达55 %。改变进水有机负荷对出水C OD 去除影响不大， 该系统耐有机负荷冲击能力较强；盐度负荷的改变对COD 的去除影响不大， 而NH + 4 -N去除率有明显变化， 在3 .5 %和5 .0 %的盐度下， NH +4 -N去除率分别为61 %和31 %。

关键词：嗜盐菌 高盐废水 SBRSOUR

高盐废水是指盐度（以NaCl 计）至少为1 .0 %（质量分数， 下同）的废水， 主要包括含盐工业废水、含盐生活污水和其他含盐废水[ 1] 。这些废水中除了含有有机污染物外， 还含有大量的无机盐， 如Cl- 、SO2 -4 、Na + 、Ca2 +等， 这些盐的存在对常规生物处理有明显的抑制作用[ 2-4] 。

目前对于高盐废水的处理有多种方法， 如生物法、物理法、化学法[ 5 ， 6] 等。由于物理、化学法运行费用高、处理效果欠佳、容易造成二次污染而难以在实际中推广；生物法因经济、高效而被广泛用于高盐废水的处理。因此， 有必要研究在高盐环境中仍能降解污染物的特殊微生物， 即嗜盐微生物。国内近年来也开展了这方面的研究， 菌种大部分来自常规活性污泥， 通过科学驯化获得， 然而直接分离自高盐环境的嗜盐菌种用于处理高盐废水的报道却很少[ 7] 。

目前， 传统生物法在处理低盐废水时具有很大的优势， 但当盐度超过3 .5 %时， 会造成微生物代谢的中度抑制和毒害， 使其失去降解能力。WOO LARD等[ 8] 将一株从美国大盐湖（Great Sal t Lake）中分离的中度嗜盐菌用于处理苯酚废水。耐盐菌和嗜盐菌的存在， 为生物法处理高盐废水提供了理论上的可能。本试验从大连旅顺盐场底泥中筛选出适合高盐度的嗜盐菌， 在序批式间歇反应器（SBR）中对其进行驯化， 研究分离筛选的嗜盐菌对高盐模拟废水的处理效果。

1 材料与方法

1 .1 样品来源

菌种取自大连旅顺盐场底泥， 将污泥打碎蘸取上清液接种到盐度为3 .5 %的固体培养基上， 直至长出耐盐菌落， 然后采用接种环挑取一个菌落移入装有相同盐度液体培养基的锥形瓶中， 在水浴摇床中于30 ℃下进行富集。

1 .2 试验方法

试验采用的SBR 有效容积为1 .8 L ， 底部装有微孔曝气器， 采用鼓风曝气方式， 供气量用转子流量计计量。每天2 个周期稳定运行， 每周期12 h ， 曝气量为0 .6 L/min ， 污泥混合液悬浮固体（MLSS）平均质量浓度为600 mg/L ， 每周期进水0 .6 L ， 控制污泥龄为18 d ， 外加碳源为葡萄糖。

试验污泥采用筛选的嗜盐菌将其直接驯化成活性污泥， 从液体培养基中取20 mL 菌液加入到SBR中， 进行驯化培养。废水采用盐度为3 .5 %的自配模拟废水。

1 .3 测定方法

NH +4 -N采用水杨酸-次氯酸盐光度法；NO -3 -N采用酚二璜酸光度法；NO-2 -N 采用N-（1-萘基）-乙二胺光度法；TN 采用过硫酸钾氧化—紫外分光光度法；TP 采用钼锑抗分光光度法[ 9] ；COD 采用碘化钾碱性高锰酸钾法[ 10] ；DO 采用JPB-607 便携式溶解氧仪测定；MLSS 采用重量法测定， 为防止高浓度的NaCl 在滤纸上结晶影响M LSS 的测定结果， 在污泥过滤结束后用100 mL 的蒸馏水冲洗滤纸， 然后烘干至恒质量。

污泥比耗氧速率（SO UR）测定方法如下[ 11] ：将活性污泥置于锥形瓶中， 将锥形瓶置于20 ℃恒温水浴中， 充氧饱和后， 插入溶解氧测定仪电极探头， 并将锥形瓶密封。打开搅拌器和溶解氧仪， 待读数稳定后每隔1 min 测1 次DO 。以DO 为纵轴、时间为横轴， 利用最小二乘法作直线， 直线斜率即为单位时间耗氧量（单位为mg/（L ·min））， 再除以污泥混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）质量浓度（g/L）， 即为污泥的SOU R（单位为mg/（g ·h））。

2 结果与讨论

2 .1 稳定期内COD 和NH+4 -N 去除变化情况

取盐度为3 .5 %液体培养基中的菌液20 mL 加入到SBR 中， 在3 .5 %盐度下驯化半个月， 系统进入稳定运行状态。此时污泥MLSS 为600 mg/L ， 系统进水COD 为240 ～ 340 mg/L ， 进水NH +4 -N为25 ～28 mg/ L 。从图1 、图2 可以看出， 该系统对COD 有较好的去除效果， 出水COD 在10 mg/ L左右， 去除率达95 %以上， 有机物的去除率受到很小的盐度抑制， 而N H+4 -N 的去除率在53 %～ 64 %， 表明污水的高盐度影响到所驯化培养的嗜盐菌污泥硝化能力。

2 .2 驯化活性污泥的SOUR

对嗜盐菌驯化成的活性污泥的SOU R 进行测量， 考察其活性， 结果见图3 。由图3 可见， 19 min以内DO 基本呈直线变化趋势， 此时处于内源呼吸阶段；19 ～ 36 min 为加入有机物后DO 随时间的变化曲线， 此时处于外源呼吸阶段。由于有机物被微生物分解需要消耗DO ， 加入有机物后DO 消耗速率增大。一般污泥SO UR 为20 ～ 40 mg/（g · h）时， 表明污泥具有比较高的活性；如果SOU R 低（5 ～ 10mg/（g ·h））， 则表明己受到毒物的抑制或缺乏易降解有机物[ 12] 。系统处于内源呼吸阶段时， 污泥SOU R 为10 .36 mg/（g ·h）， 处于外源呼吸阶段时，污泥SO UR 达到29 .09 mg/（g ·h）， 表明该污泥具有较高的活性。